2022年化工原理上册复习 .pdf

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1、第一章流体流动问题 1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件 ? 答 1假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。问题 2. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 答 2分子间的引力和分子的热运动。通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升， 热运动加剧， 粘度上升。 液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。问题 3. 静

2、压强有什么特性? 答 3 静压强的特性：静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；压强各向传递。问题 4. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为810-3m2，水和容器总重10N 。 (1)试画出容器内部受力示意图( 用箭头的长短和方向表示受力大小和方向) ； (2) 试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题 4 附图题 5 附图答 41）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。 2）内部压强p=gh=10009.81 0.5=4.91kPa ；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa

3、内部压强4.91kPa 。因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。问题 5. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 答 5由静力学方程可以导出p=H(冷- 热)g ，所以 H增加，压差增加，拔风量大。6、下图所示的两个U 形管压差计中 , 同一水平面上的两点A、B 或 C、D 的压强是否相等？D A B C 水P1P2水银图 11 11 附图A B C D p p P1P2水h1空气精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页答：在图1 1 所示的倒 U 形管压差计顶部划出一微小空气柱。空气柱静止不动，说明两侧的压强

4、相等，设为P。由流体静力学基本方程式：11ghghppA水空气11ghghppB空气空气空气水BApp即 A、B 两点压强不等。而1ghppC空气1ghppD空气也就是说，Cp、Dp都等于顶部的压强p加上1h高空气柱所引起的压强，所以C、D 两点压强相等。同理，左侧U 形管压差计中，BApp而DCpp。分析：等压面成立的条件静止、等高、连通着的同一种流体。两个U 形管压差计的A、B 两点虽然在静止流体的同一水平面上，但终因不满足连通着的同一种流体的条件而非等压。7、原油在圆形直管中流动。已知原油的密度为800kg/m3，运动粘度为50mm2/s，流速为 0.9m/s，管长为1000m，管内径为

5、100mm。现将流量和管内径都扩大1 倍，则管路阻力为原来的多少倍？解：方法一先判定流型：180010509.01.0Re6vdu2000 所以流动类型为滞流。由滞流时的直管阻力计算式泊谡叶方程计算原阻力：kPakpdluvpdlupaf1151015.11 .09. 01000800105032)(323252622设流量和管径都改变后的管路阻力为fp。管内径增大倍mmdd20021002流量增大倍21212)/()/(22ddWWAAWWAWAWuuSSSSSS精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页smuu/45.

6、0219. 021aafkppp1441044.12 .045.01000800105032426管路变动后阻力为原来的倍数：125.0811154.14ffpp即阻力减小，为原来的12.5%。验算雷诺数：流量和管径都改变后，dd2，uu21Re1800Re212duududRe雷诺数没变，仍为1800，说明用泊谡叶方程是可以的。方法二从方法一知：20001800eeRR, 所以流动类型为滞流。由泊谡叶方程222785.03232ddWsldlupffp4dWs125.081)21(2)(44ddWssWppff阻力减小，为原来的12.5。分析：可以看出，第二种方法较为简捷，避免了繁琐的运算。

7、8、用水泵向高位水箱供水（如附图所示） ，管路流量为 150m3/h，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为2.0m 和 45m。泵吸入管与排出管分别为内径 205mm 和内径 180mm 的钢管。吸入管管长50m（包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长 200m（包括排出管路局部阻力的当量长度） ，吸入管和排出管的管壁粗糙度均为0.3mm，水的密度 1000 kg/m3，粘度 1.010-3 Pas，泵的效率为 65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算：23.0Re681. 0d试求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3

8、页，共 9 页（1）吸入管和排出管内的流速、雷诺数各为多少？各属于哪种流动类型？（2）泵吸入口处 A 点的真空表读数？（3）泵向单位质量流体所作的功为多少？泵的轴功率？解： （1）吸入管内流速263.1205.0785.03600/150211AVum/s，258915100.11000263.1205.0Re3111ud，属于湍流；排出管内流速638.1180.0785.03600/150222AVum/s，294840100.11000638.1180.0Re3222ud，属于湍流；（2）在 11 与 22 间列柏努利方程212111200022fhupgzupgz00000zuppa22

9、2111120210110udluugzzpppA真0 2 3 1. 02 5 8 9 1 5682053.01.023.01249112263.1205.0500231.02263.181.92100022真ApPa (3) 在 11 与 33 间列柏努利方程312333200022fehupgzhupgz0003030zuupppa22222222111103udludlgzzhe0237.0294840681803.01.023.0289.5002638.1180.02000237.02263.1205.0500231.081.94722ehJ/kg 112m45mA3322精选学习资料

10、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页36.3210865.010003600/15089.500VhNNeeW 第二章流体输送机械问题 1. 什么是液体输送机械的压头或扬程? 答 1流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N) 。问题 2. 离心泵的压头受哪些因素影响? 答 2离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。问题 3. 何谓 气缚 现象 ? 产生此现象的原因是什么? 如何防止 气缚 ? 答 4因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。灌

11、泵、排气。问题 4. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些? 答 4离心泵的特性曲线指HqV， qV，PqV。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小。问题 5. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有哪些调节流量的方法? 答 5离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。调节出口阀，改变泵的转速。问题 6. 何谓泵的汽蚀 ? 如何避免 汽蚀 ? 答 6泵的汽蚀是指液体在泵的最低压强处(叶轮入口 ) 汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象。规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算， 确定泵的实际安装高度低于

12、允许安装高度。问题 7. 什么是正位移特性? 答 7流量由泵决定，与管路特性无关。问题 8往复泵有无汽蚀 现象？答 8往复泵同样有汽蚀问题。这是由液体汽化压强所决定的。问题 9. 为什么离心泵启动前应关闭出口阀, 而旋涡泵启动前应打开出口阀？答 9这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而旋涡泵在大流量时功率负荷最小，所以在启动时要开启出口阀，使电机负荷最小。问题 10. 通风机的全风压、动风压各有什么含义? 为什么离心泵的H 与无关 , 而风机的全风压 PT与有关 ? 答 10通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。因

13、单位不同，压头为m ，全风压为N/m2，按 P=可知与 无关时， P与 成正比。11、某油泵的必需气蚀余量为h=2.5m, 操作条件下所输送油品的密度为850kgm-3，饱和蒸汽压为 3.04104Pa，吸入管的阻力损失为25J.kg-1,贮槽液面上方的绝对压强为 750mmHg，试求该泵的允许安装高度Hg 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页mghhgppHfvog3 .381.9255.281.9850304004.133750.答：考虑了安全系数以后，离心泵的安装高度为2.8 米。12、用离心泵将20清水从贮水

14、池输送到指定位置，已知输送管出口端与贮水池液面垂直距离为8.75m, 输水管内径为114mm 的光滑管，管长为60m（包括局部阻力的当量长度），贮水池与输水管出口端均与大气相通，贮水池液面保持恒定。该离心泵的特性如表 1。试求该泵在运转时的流量、压头、轴功率和总效率。水的物性： 999kg/m3=1.005mPa?s 表 1 Q/(m3/s)0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 H/m20.63 19.99 17.8 14.46 10.33 5.71 /%0.00 36.1 56.0 61.0 54.1 37.0 解：（1）管路特性方程在贮水池液面和输水管出口内侧列柏努利

15、方程式，得He = z + ()其中=0 u1=0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页即He = z + (1)=8.75 489.2 （12.96 Qe-0.25）Qe2（2）标绘管路特性曲线表 2 Qe/(m3/s) 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 He/m 8.75 9.26 10.49 12.32 14.71 17.63 （3）泵在运转时的流量、压头、 轴功率和总效率本题附图中泵的特性曲线与管路特性曲线的交点就是泵的工作点，该点对应的各性能数值即为泵在运转条件下的流量、压头和效率。

16、 由图中工作点读得流量Q=0.0336m3/s 压头H=13.1m 效率 =0.599 轴功率应按下式计算求得，即精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页N =7.20kW 13用离心通风机将50 、 101.3 kPa 的空气通过内径为600 mm，总长 105 m（包括所有局部阻力当量长度）的水平管道送至某表压为1104 Pa的设备中。 空气的输送量为1.5104 m3/h。 摩擦系数可取为0.0175。 现库房中有一台离心通风机，其性能为：转速 1450 min-1，风量 1.6104 m3/h，风压为1.2104

17、Pa。试核算该风机是否合用。解：将操作条件的风压和风量来换算库存风机是否合用。2T21f()2uHpph4m1 101013002pPa=106300Pa m1063002931.205101330323kg/m3=1.147 kg/m3 sm05.14sm1063006.0436001013001500042m2VpdpquV则Pa10460Pa205.1416.01050175. 0147.110124TH147.12. 110460THPa=10943Pa 库存风机的风量q=1.6104 m3/h，风压 HT=1.2104 Pa均大于管路要求（qe=1.5104 m3/h， HT=109

18、43 Pa） ，故风机合用。第三章问题 1. 过滤速率与哪些因素有关? 答 1过滤速率u=dq/d =P/r (q+qe) 中， u 与 P、r 、 q、qe 均有关。问题 2. 过滤常数有哪两个? 各与哪些因素有关? 什么条件下才为常数? 答 2K、qe 为过滤常数。K 与压差、悬浮液浓度、滤饼比阻、滤液粘度有关；qe 与过滤介质阻力有关。恒压下才为常数。问题 3强化过滤速率的措施有哪些？答 3强化过滤速率的措施有改变滤饼结构；改变颗粒聚集状态；动态过滤。问题 4. 斯托克斯定律区的沉降速度与各物理量的关系如何? 应用的前提是什么? 颗粒的加速段在什么条件下可忽略不计？答 4 ut=d2(

19、p- )g/(18 ) 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页前提 Re2 。当颗粒 dp很小， ut很小时。问题 5. 重力降尘室的气体处理量与哪些因素有关? 降尘室的高度是否影响气体处理量? 答 5沉降室底面积和沉降速度。不影响。高度小会使停留时间短，但沉降距离也短了。问题 6. 评价旋风分离器性能的主要指标有哪两个? 答 6分离效率、压降。第四章传热问题 1. 传热过程有哪三种基本方式? 答 1直接接触式、间壁式、蓄热式。问题 2. 传热按机理分为哪几种? 答 2传导、对流、热辐射。问题 3. 物体的导热系数与哪

20、些主要因素有关? 答 3与物态、温度有关。问题 4. 液体沸腾的必要条件有哪两个? 答 4过热度、汽化核心。问题 5. 工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作? 为什么 ? 答 5核状沸腾状态。以免设备烧毁。问题 6. 沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手? 答 6改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力。问题 7. 蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体? 答 7避免其积累，提高。问题 8. 为什么一般情况下, 逆流总是优于并流? 并流适用于哪些情况? 答 8逆流推动力tm 大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页