【精编】化工原理习题整理汇总.pdf
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1、化工原理习题整理汇总作者:日期:第一章测试及答案第一题 填空题(2 分)1.(分)流体在等径管中作稳定流动,流体由于流动而有摩擦阻力损失,流体的流速沿管长不变。2(3 分)米糠油在管中作流动,若流量不变,管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的倍。.(3 分)流体在管内作层流流动,若仅增大管径,则摩擦系数变变大,直管阻力变 变小,计算局部阻力的当量长度变变大。4.(分)用内径为200m的管子输送液体,e 为 170。若流体及其流量不变,改用内径为 50mm 的管子,则 Re变为00。5(分)苯(密度为 8kg/3,黏度为 6510Pas)流经内径为 0mm的圆形直管时,其平均流速为0.0
2、m,其雷诺数 R为 15,流动形态为层流,摩擦系数 为0.094。6.(4 分)某液体在套管环隙内流动,大管规格为 6m 3m,小管规格为 0mm 2.m,液体黏度为Pa,密度为 0 kg/L,流速为 1 m/s,则该液体在套管环隙内流动的Re为00。7.(3 分)流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速 减小,动压头减小,静压头 增大。第二题选择题(每题分,共 28 分).如下图所示,若水槽液位不变,阀门打开时,各处的流体总机械能的关系为(B)。A.E1E2E3B.E1=E2E3C E=E=D.E1E2=E2、流体在管内作湍流流动时,滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而(B)。A.增厚B.减薄
3、C.不变3、在一条倾斜的直管里充满着流体,在直管的不同高度有两个压力表,当它们读数相同时,可以认定管中的流体(C)。A、静止不动、向上流动C、向下流动D、以上都有可能4转子流量计的主要特点是(C)?A.恒截面、恒压差B.变截面、变压差C.变截面、恒压差5、流体在圆管内作层流流动时其阻力损失(A)。A、与管壁粗糙度无关B、与雷诺数无关C、与管壁粗糙度、雷诺数有关、只与管壁粗糙度有关6.水在异径管中作稳定流动,体积流量为qv,质量流量为m,质量速度为 G,平均流速为 u,则在流动中数值不变化的是()。A、G 和 u B、qv和、qm和D、q和m7.在完全湍流(阻力平方区)时,粗糙管的摩擦系数数值C
4、。A)与光滑管一样;B)只取决于雷诺准树;C)只取决于相对粗糙度;D)与粗糙度无关。三、计算题:第 1 题(分):如附图所示,高位水槽液面恒定,距地面,水从 1084钢管流出。钢管出口中心线与地面的距离为2,管路的总阻力(包括进、出口等局部阻力损失)可按f=16.15u2(J/g)计算,式中 u 为水在管内的流速(m/s)。求(1)A-A截面(垂直管路中的某一截面)处的流速/?(2)水的流量为多少m3h?解:(1)设水槽液面为 1-1,管出口外侧为-2,以地面为基准面,列柏努利方程式得:Z1g+(P1/)(u12/2)=2g+(P2)+(u22)+hf?-分代入数据:109870+0=9.80
5、7+0 u22+16.1u2-3 分得22.2 m/s?-3 分 水在管内连续流动dA=2,A-A 截面处流速uA=u2=.2m/s?-3 分(2)V=3600(.1)22.24=621m3h?-分第题(1分):敞口容器的侧壁装有内径为25m 的短管,用以排水。水以 4.53/的流量连续加入容器内,以维持液面恒定,如图所示。试求容器中的水位高度。解:短管中的流速uqv/(d2/)=255 m/s在容器的恒定液面-1 及侧壁短管出口外侧-截面间列伯努利方程(以短管中心线为基准面),得z1g+u12/2+p1/he=z2g+u22+p2/hf其中=0(表压),p2=0(表压),u10,h=0,z2
6、=,u2=故 z=hf因放水管很短,可以忽略直管阻力,即hf(c+e)u2/2=(1+0.5)u2/2故 zg=1.5u2/2=1.2.5 22解得 z=0.497m第 3 题(16 分):在如图所示的并联管路中,支路ADB 长 2m,支路 ACB 长 5(包括管件但不包括阀门的当量长度),两支管直径皆为 0mm,直管阻力系数皆为 0.03,两支管各装有一个阀门,一个换热器,换热器的局部阻力系数皆等于5。试求:当两阀门全开时,两支路的流量之比。解:下标“1”和“2”分别表示支路 ACD 和 B,因并联支路的阻力损失相等,所以u/u22=(2l2d2+F+)/(1l1/d+)=1.8q1/q2=
7、u1/u=1.34此例说明,对于并联管路,若各支管长度不等,即使直径相同,也会导致流量分配的不均匀,使设备不能发挥应有的作用,这一点在并联管路的设计中必须充分注意。第一章总复习1.当理想流体在变径管路中做稳定的连续流动时,在管子直径缩小的地方,其静压力降低。2实验证明,流体在管内稳定流动时,当Re_2000_时,流动类型为滞流,滞流时的摩 擦系数与 Re_成反比;湍流时,当R一定,则随/d 的增加而_增加 _。P9图 1-323.在完全湍流(阻力平方区)时,粗糙管的摩擦系数数值C。E)与光滑管一样;F)只取决于雷诺准树Re;G)只取决于相对粗糙度;H)与粗糙度无关。,水力光滑管,与 Re有关,
8、与d 无关,,与 Re、/都有关,e,提供的压头3 He;且溶液的性质与水相近,故能选用该水泵。一、填空及选择题.离心泵输送的液体密度变大,则其扬程_,流量 _,效率_,轴功率 _。不变;不变;不变;变大2.离心泵并联操作的主要目的是(C)、增大位能B、增大扬程C、增大流量.离心泵的工作点是如下两条曲线的交点:_泵特性曲线 Q_和 _管路特性曲线 Q _。4.离心泵起动时,如果泵内没有充满液体而存在气体时,离心泵就不能输送液体,这种现象称为 _现象。气缚5 现用离心泵将河水抽送到水塔中,其管路特性曲线方程为e=20+5105Q2(式中 He的单位为 m,Qe的单位为3 s-1);当输送量为 2
9、 3.h-1时,则泵的扬程为 _m。276.离心泵采用并联操作的主要目的是提高(扬程或流量)_,串联操作的目的是提高(扬程或流量)_。提高流量,提高扬程7.当离心泵出口阀门开大时,流量,泵出口压力。变大降低8.(离心泵的流量调节阀安装在离心泵(进或出)口管路上,关小出口阀门后,真空表的读数变,压力表的读数变。(出口减小增大由于流量的增大,流速增大,动能增大,由伯努利方程知压能减小,即压强降低,故泵出口压强表读数下降。泵入口的压力也是降低的,只不过泵入口压力是小于大气压的,小于大气压的数值叫真空值,此值越大,表示压力越小,由真空表来量测,所以流量增大,真空值由真空表读数增大。).某同学进行离心泵
10、特性曲线测定实验,启动泵后,出水管不出水,泵进口处真空计指示真空度很高,他对故障原因作出了正确判断,排除了故障,你认为以下可能的原因中,哪一个是真正的原因()A.水温太高真空计坏了C.吸入管路堵塞D排出管路堵塞二、简答题.离心泵有哪些基本参数和特征曲线?离心泵的基本参数是:流量、扬程、功率和效率。离心泵的特征曲线是:He-Q扬程曲线,Nee 功率曲线,-Q 效率曲线。2.离心泵为什么会出现气蚀现象?是因为叶轮入口及其背面存在低压区,随着吸水高度的增加。Z(pa-pc)/(g)c22g-fc 则吸入口压力 pc减小,当 pc减小到某一值时,低压区的压力 pk就会等于小于送液的饱和蒸汽压ps。即
11、pks,低压区液体沸腾,产生大量气泡,同时,溶解在液体中的空气,也会因压力降低而逸出,生成的气泡,随液流流入叶轮高压区,气泡就会破碎,体积骤然缩小,大量液体就会冲击过去,冲击点可达上百个大气压,且频率非常高,冲击波及气中微量氧共同作用可使叶轮及原壳出现斑痕,甚至呈海绵状,即气蚀。三、计算题(欲将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽,釜中真空度为7kPa(其中液体处于沸腾状态,即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强)。泵位于地面上,吸入管总阻力为 0.7J/N,液体的密度为 98kg/m3,已知该泵的必需汽蚀余量(NPSH)r为 3.7m,试问该泵的安装位置是否适宜?如不适宜应如何重新安排?
12、(最大允许安装高度:H=P/g-V/g Hf(0-1)(NPSH)r.5)由液面最高处和离心泵入口出列柏努利方程,得=(P-)/g(PH)r.f,1?-3分?(7*1000-67*1000)/86*.81-(3.5)-0.7?=-5 07?-5 分由于-5.0 m g=-3.5m?-分所以,此泵不能正常操作。?-分要使泵正常操作,须将其移埋入地下(或设备提升).m。-2分3.5m 欲用离心泵将 20水以 30m3/的流量由敞口水池打到敞口高位槽,两液面均保持不变,两液面高度差为1,泵的吸入口在水池液面上方2处。泵的吸入管路全部阻力为 1m2O 柱,压出管路全部阻力为3m2O柱,泵的效率为6,求
13、(1)泵的轴功率;()若已知泵的必须汽蚀余量为2.5m,20水的饱和蒸汽压为233.43Pa,问上述安装高度是否合适?水的密度可取 00g.m-3,外界大气压为 10H2O。(1)如图取 1-1,2截面,并以 1 截面为基准面,列柏努利方程得:H+Hf 1-2181+32m?-4 分 PaVg?=(0/300)210009.8/.6=3w?-4 分(2)由题目所给已知条件,得泵的最大允许安装高度为:=p/g pv/g H(-1)(NPSH)r+0.5?-3分=0 23.4/1000/9.81 1 (2.0.)?=576m?-分由于实际安装高度仅2 米,安装高度合适。?-2 分3.某离心泵在一定
14、转速下的特性方程为H=6-041 6Q2,用该泵将水从贮槽抽送至某高位槽,两槽皆敞口,两槽液面高度差为10 米。管路系统的阻力损失 h0.106qV(hf的单位为米,qV的单位为 m3/s)。试计算:(1)若两槽中水位恒定,求流量。(2)开始时,两槽液面位差是10米,过程中如高位槽中液位恒定,求低位槽中液面下降两米所需的时间,低位槽面积为 0m。解:(1)管路特性方程:H=0+0.616Q?-分泵特性方程:H=6-.4 06Q联立以上二方程,解得,管路中的实际工作点:?Q=4 10-m3/s 14.4m3/?-3 分(2)列瞬时柏式方程,以低位槽液面为基准水平面,得=(1-)+h0-Z+061
15、06Q2?-3分和离心泵特性方程=260.410Q2联立得:26-.4 106Q2 10Z+0.6106Q2?-2 分解得:?0.0(1+Z).5?-1 分代入低位槽物料衡算式:0-Q=dZ/dt,得:-0.01(16Z).d=-AZ两边进行积分,t:,Z:0-(-2)得?t=5.1 10s=14.4h?-4 分某离心泵的必需汽蚀余量为3.,今在海拔的高原上使用。已知吸入管路的全部阻力损失为3/。今拟将该泵装在水源之上3m处,试问此泵能否正常操作?该地大气压为9ka,夏季的水温为20,饱和蒸汽压为2338.a。g=P/(g)-Pv/(g)-f-(PSH)r0.5?-5 分?0*3(00.81)
16、-2338/(100*.8)-3(35+05)=193m?-4 分1.93m12.过滤操作中滤液流动遇到阻力是()。、介质阻力;B、滤渣阻力;C、介质和滤渣阻力之和。3 旋风分离器的临界粒径是指能完全分离出来的()粒径。.最小;B.最大;C.平均;14.旋风分离器主要是利用()的作用使颗粒沉降而达到分离。重力;B.惯性离心力;C 静电场15.板框过滤机采用横穿法洗涤滤渣时,若洗涤压差等于最终过滤压差,洗涤液粘度等于滤液粘度,则其洗涤速率为过滤终了速率的()倍。A、1;B、05;C、.16.当固体微粒在大气中沉降是层流区域时,以()的大小对沉降速度的影响最为显著。A.颗粒密度;.空气粘度;.颗粒
17、直径17过滤速率的定义是 _,在恒压过滤时,过滤速率将随操作的进行而逐渐变 _。8.板框压滤机洗涤速率是过滤终了过滤速率的_倍。19.欲提高降尘宝的生产能力,主要的措施是()。A、提高降尘宝的高度;B、延长沉降时间;、增大沉降面积20.悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下,沿重力方向作自由沿降时,会受到 _三个力的作用。当此三个力 _时,微粒即作匀速沉降运动。1.球形粒子的球形度();非球形粒子的球形度()。A.等于 1;.小于 1;C.大于2.恒压过滤时过滤速率随过程的进行而不断()。A 加快;减慢;不变23.降尘室做成多层的目的是_。、恒压过滤时,如介质阻力不计,过滤时间减半,其它条件均
18、不改变,则所获得的滤液量()A、为原来的/3 倍、为原来的2 倍C、为原来的2/1倍D、为原来的 12 倍2、过滤介质阻力可忽略不计,滤饼不可压缩,若恒速过滤过程中,在相等时间滤液体积由V增多至V2 2V1时,则当操作压差由P1增大至 P2,P2=P1。2、对于可压缩滤饼,若过滤压差增倍,则过滤速率()。A 增加一半B、增加一倍、基本不变、有所增加但增加不到一倍27、恒压过滤时,滤浆温度降低,则滤液粘度,过滤速率。8、恒压过滤且介质阻力忽略不计时,若粘度降低 2%,则在相同条件下所获得的滤液量增加()。A、11%、954%C、20%D、429、将降尘室分成多层后,若能 100%除去的最小颗粒直
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