第0章緒論

1）廣義地說，凡工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是，這類生產(chǎn)便歸屬化工生產(chǎn)范疇。

（答：改變物質(zhì)組成）

2）為了便于管理及技術(shù)交流，很多行業(yè)從化工中劃分出去，但它們?nèi)詫佟盎ご蠹易濉敝械?/p>

一員。這些行業(yè)有等。（答：石油化工，塑料工業(yè)，制藥工業(yè)，硅酸鹽工

業(yè)……）

3）生產(chǎn)工藝學(xué)是。（答：研究某一化工產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的學(xué)科）

4）化學(xué)工程是。（答：研究化工生產(chǎn)中共性問題的學(xué)科）

5）化工生產(chǎn)中雖然化學(xué)反應(yīng)是核心，但前、后對物料的處理大都為物理加工過程。這些對

物料的物理加工過程稱為o（答：單元操作）

6）介紹主要單元操作的原理、方法及設(shè)備的課程叫o（答：化工原理）

7）物理量二x（答：數(shù)，單位）

8）基本單位：長度_______，質(zhì)量，時間。（答：m,kg,s）

9）導(dǎo)出單位：力功或能，功率，壓強(qiáng)_______（答：N,LW.Pa）

10）有的單位前面有“字首”，這些字首的意思是:k,c,m41o

（答：lo\io^io\io-6）

11）查得30c水的粘度度05/Pa.S為80.12,表明產(chǎn)。（答：80.12X105Pa.s）

12）量綱是。如長度單位有m,cm,mm,km等，其量綱為。（答；

普遍化單位，L）

13）物料衡算是對、而言的。[答：一定的時間間隔，一定的空間范

圍]控制體）]

14）總的物料衡算式為。（答：ZMi-ZMo=Ma,各種M的單位均為

質(zhì)量單位,如kg）

15）|若無化學(xué)反應(yīng)，對任一組分j,物料衡算式為o（答：SMi.j-EMo.j=Ma.j）

16）若迷、常拄制J體的物料均為連續(xù)流股.多流股的族“:流舉均恒定.士控制體內(nèi)

任一位置物料的所有參量一如溫度、壓強(qiáng)、組成、流速等都不隨時間而改變，則該控制體處

于過程。（答：定態(tài)或稱定常態(tài)或穩(wěn)定態(tài)）

17）流體粘度的單位換算關(guān)系是：cP（厘泊）=0.001PaS則3.5cP=Pa-S,0.005Pa-S

=cP。（答：3.5X10-3,5.0）

【分析】3.5cP=3.5cPXCO.OOlPa.S/lcP）=3.5X10-3Pa.S

0.005Pa.S=0.（）05Pa.SX（IcP/0.001Pa.S）=5.0cP

式中（O.OOlPa.S/lcP及（IcP/O.OOIPa.S）稱為“轉(zhuǎn)換因子”，用于物理量的單位轉(zhuǎn)換。

18）任一物理方程式中各物理量必然單位__________。以離心泵的揚程、流量關(guān)系為例，若

He=36-0.02V2（單位He—m,V-m3/h）,則式中36的單位是,0.02單位是

o（答：和諧，m,m/（m3/h2））

19）某管路特性方程為He'=8.0+8.07xl（Pvz（式中He'-m,V—n?/s）當(dāng)以VIm'/h]替代V,

則該公式改為o（答：He'=8.0+0.06227（V'）2）

[分析]因為l[m3/h]=（1/3600）[m3/h],所以He*=8.0+8.07xIO^V'X

（1/3600）]2=8.0+0.06227（V,）2

2

20）圓球固體顆粒在流體中作自由重力沉降，在stokes區(qū)的沉降速度計算式為ut=gdp（ps-p）

2

/（I即）。式中Ut一沉降速度，m/s,g一重力加速度，g=9.81in/s,dp—顆粒直徑，m；ps—顆粒

密度，kg/m3；N—流體粘度,PaSo當(dāng)以uJ[cm/s],J[cP]分別替代u與燈則該公式為

。[答：uj=l（）5gdp2（ps_p）/（18宙）]

,52

分析：u（=100ul,cm/s],產(chǎn)1000卜『，所以：Ut^lO_gdp（ps-p）/（18|.f）

第一章流體流動

1）溫度升高，液體粘度，氣體粘度。（答：下降，增大）

2）流體的粘度可通過流體粘性定律x=p（dv/dy）=|.i（AV/Ay）［N/nr］（y的取向：令dv/dy為正）

求得。試分析下列情況的t值。圖中A為薄平板或圓筒面的面積（m）（答：F/A,

Gsina'A,G/（nDH））

3）理想流體是的流體。（答：g=0,gh尸0,AV=0）

4）2.04ml某液體的質(zhì)量為2.10g,其密度為kg/m\（答：1029）

5）1atm=Pa=mmHg=mH?。

lat=kgf/cnr=Pa=mmllg=mmlhO（答：1.013X1O',

760,10.33,1,9.81X104,735.6,10）

6）外界大氣壓是7531rmHg（絕壓）某容器內(nèi)氣體的真空度為7.34x|（）4pa,其絕壓為Pa,

表壓為Pa,（答：2.70x104,-7.34x104）

7）L60at（絕壓），350℃的N?（分子量M=28.0）的密度為kg/i/（答：1.72）

【分析】根據(jù)題給的條件可按理想氣體計算密度。P=pM/（RT）,R=8314J/（kmol.K）,不要用

T=273+to

8）水面壓強(qiáng)p（）=lalm,水深64m處的壓強(qiáng)p=Pa（p（）,p皆為絕壓）（答：7.29>U05）

3

9）如右圖，U形壓差計讀數(shù)R=m,pHg=I3.6xlOkg/n?,不計兩液面大氣壓P的差異。

（答：0.119）

P

油

g

10）修正壓強(qiáng)Pm=o在重力場中靜止的恒密度流體，只要流體是連通的，則處處

流體的pm=。（答：p+Pgh,常數(shù)）

11）流體在圓管內(nèi)流動，通常講的“管流”指的是。（答：流體充滿管內(nèi)且流動）

【分析】如無說明，流體在管內(nèi)的流動皆為管流。

12）①57x3.5mm的圓直鋼管，管內(nèi)充滿流動的水，則水的流動截面積A=n?（答:

1.96x10-3）

【分析】①57x3.5mm,表示鋼管外直徑為57mm,管子壁厚為3.5mm,其內(nèi)徑為501nm。

13）p=940kg/n?的液體，以8.60m3/h的流量流過12）題的管內(nèi)，其平均流速u=—nVs,

質(zhì)量流速G=（kg/s-m）（答：1.22,1146）

14）水在①60x3mm鋼管內(nèi)流過，流量V=2.75xl0W/h,水的粘度N=1.005CP,則

Re=,流型為。（答：6.45x104,湍流）

【分析】Re二du。小，當(dāng)流體流過管內(nèi)，Re=4Vdli）。前者出現(xiàn)u,后者出現(xiàn)V,此

題用后者算比較好。

15）圓直管內(nèi)流體層流的點流速分布側(cè)型為，令管子內(nèi)半徑為R,軸心線處點流速

為Vmax，，則任一點與軸心線距離為1'處的點流速V=o且平均流速U=VmaXo

（答：拋物線，VM[I-（I7R）2],1/2）

16）流體在圓、直.管內(nèi)湍流的點流速分布規(guī)律V7ma—）n,常見的n值為。

（答：l-r/R,l/7）

17）均勻流遇到與其流線平行的靜止固體壁面時，與壁面接觸的流層質(zhì)點被固體吸著而流

速降為零，流體與壁面間沒有摩擦發(fā)生，這叫現(xiàn)象。由于流體有粘性，受壁面影響

而流速降為零的流體層逐漸增厚。若均勻流流速為W，貝hv<0.99uo的減速部分稱為

o（答：無滑動，邊界層）

18）湍流邊界層緊鄰壁面處存在著。（答：層流內(nèi)層）

19）均勻流體流入圓管內(nèi)，隨著流進(jìn)圓管內(nèi)距離的增加，邊界層不斷增大的管段稱為

，在邊界層厚度達(dá)到管內(nèi)半徑以后的管段稱為管流的Re及流速側(cè)型都是

指而言的。（答：進(jìn)口段，穩(wěn)定段，穩(wěn)定段）

20）U2/2表示每流體具有的機(jī)械能，（2g）表示每流體具有的機(jī)械能。

21）流體從1截面流至2截面的過程中，由于流體有，導(dǎo)致部分流體機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

內(nèi)能，每kg流體由此損聘的機(jī)械能以表示。（答：kg,N）

22）某液體，p=880kg/m\n=24cP,在057x3mm圓直管內(nèi)流過，流速u=O.8O2m/s,則流

過20m管子的阻力為J/kgo（答：5.38）

【分析】Re=duP/u=0051x（）.802x880/（240x0.001）=1500,層流，層流阻力可按海根.泊稷葉

公式計算。Zhf=32Mul/（Pd2）=32x24x0.001x0.802x20/（880x0.0512）=5.38J/kg

23）流體在一圓直管內(nèi)流動，Re=700,若流豉加倍，對同一管段來說，阻力消耗的功率

為原來的倍。（答：4）

【分析】原來是層流，流量加倍后，Rc=1400,仍屬層流。層流：N=￡hf.（VP）[w],所以

,22

N'/N=（Ehr/Lht）（V/V）=（u7u）=2=4

24）量綱分析法是一種指導(dǎo)的方法。其依據(jù)是任一物理方程必然量綱o

通過量綱分析，可把間一般不定函數(shù)式轉(zhuǎn)變成特征數(shù)間一般不定函數(shù)式。根據(jù)n定理，

“特征數(shù)”數(shù)=“物理量”數(shù)-“”數(shù)。（答：實驗，和諧，物理量，基本量綱）

25）量綱分析法的好處是：①減少,大大減輕實驗工作量。②在滿足流體各物性

值均為恒值的條件下，通過實驗得到的特征數(shù)間的定量關(guān)系式可推廣應(yīng)用于其它工質(zhì)及其它

的不同尺寸的設(shè)備。（答：變量，幾何相似）

26）雷諾數(shù)表示力與力之比。（答：慣性，粘性）

27）由量綱分析法指導(dǎo)實驗得到的公式是一種公式。（答：半理論半經(jīng)驗）

28）工業(yè)上常用的粗糙管有,等。（答：水煤氣管，無縫鋼管，鑄

鐵管）

29）工業(yè)上常用的光滑管有，,等。（答：玻璃管，塑料管，黃銅管）

2

30）計算直管沿程阻力的范寧公式為。（答：Ehf=Ml/d）u/2J/kg）

31）在湍流區(qū)（包括過渡流區(qū)），當(dāng)￡/d一定，隨Re增大，入值先,然后達(dá)到常數(shù)。

人常數(shù)的區(qū)域稱為區(qū)。（答：下降，阻力平方或高度湍流）

32）在高度湍流區(qū)摩擦系數(shù)入取決于與無關(guān)。若流體在某粗糙管內(nèi)高

度湍流，當(dāng)流量加倍，對同一直管段來說，阻力將增至原來的倍。（答：￡/d,Re,

4）

33）在湍流區(qū)（包括過渡流區(qū)），當(dāng)Re一定，隨著￡/d減小，九值?！?d的極限為

光滑管。光滑管，當(dāng)Re=3000,X=,此公式稱為公式。（答：減少，

0.3164/Rc025,布拉修斯）

34）流體流過_______,,等的阻力稱為局部阻力。局部阻力總伴隨著

現(xiàn)象。計算局部阻力的公式有兩種，即hf=ir/2J/kg及hf=，（）U2/2

J/kgo（答：彎頭，三通，閥門，邊界層分離，"le/d）

35）通過管道，將地面管內(nèi)的水輸?shù)匠谒嫔戏健Ｒ阎鏊诰嗟孛娓?0m,水流

速1.20m/s,管長及局部阻力當(dāng)量管長l+?e為40m,管內(nèi)徑38mm,摩擦系數(shù)入=0.028輸

入端管內(nèi)的表壓pi=ato（答：2.216）

【分析】pi/1000=（9.81X20）+（0.028X40/0.038）X（1.2D）2/2

所以，pi=2.174X105pa（表壓）=2.216at（表壓）

36）水由A水庫通過長管道流入B水庫，如下圖所示管內(nèi)徑為5,輸入量為V|?，F(xiàn)欲加

大流量，要求V2=2.45,設(shè)管長不變，布拉修斯公式可用，局部阻力不計，采用增大管內(nèi)

徑方法解決，則d2/d,=o（答：1.38）

【分析】EA-EB=Lh1（E通常表示每千克流體的總機(jī)械能。）

因前后情況EA和EB都沒有改變，故Ehf.1=￡hf.2,

2?5?25

Lhf=8X]V/（nd）=8X0.31641V/{[4VP/ndU]

312d5}8（v..75/d4.75）

754T5754

Vi'-/di-=V2'-/d2--所以d2/d]=（V2/V1）一4的4一

37）如下圖所示，水由A-A截面經(jīng)向上傾斜異徑管流至B-B截面。A、B截面處均流線

平行，由A、B截面到U形管的連接管內(nèi)及U形壓差計內(nèi)指示液上方均為與管內(nèi)相同的水。

3

已知R=68mm,則pm,A-pm,B=Pa。（答:8.405XIO）

【分析】在重力場中流體恒密度條件下，靜止流體的Pm為恒值，由此可導(dǎo)出下式：

pin.A-pm.B=Pm.3—pm,4=p3-p4=（PHg-P）gR=（13.6-1）X103X9.81X0.068

=8.405X103Pa

B

38)承37題,(Pm,A-Pm.B).

讀R—,(pA-pB).O（答：不變，不變，減?。?/p>

【分析】

根據(jù)

(夕/_0)夕標(biāo)=380J(2800-840)x1麗

=4.3W//z

V840x(2800-1000)

叁也.￡lV

A閥門開大V2好,一-—>E4J-PtJfE5Jf、J

(1+Z1J_(1+ZL)=30/20二

VI=8.14m3/h

IH.a」=41.3m

P,”.A/0+〃；/2=P〃s/Q+解+￡hf,X%與管子傾斜角度無關(guān)，所以（PmNPm.B）

不變，亦即R不變。

+

Pm,A-Pm,B=（PAP%）一（％+pgZB）=常量

PA-PB=常量+"g(ZB-ZA)

當(dāng)管子由傾斜向卜改為水平，（Z^-2八）減小,（必-〃笈）減小。

39）三根內(nèi)徑相同的直管，管內(nèi)水流量相同，兩側(cè)壓點的距I離相同，但管子安裝方向不同,

一根水平，一根傾斜向上，一根傾斜向下，如下圖所示，則R|,R2,R3的關(guān)系是_________

△pi、Ap2^Ap3的關(guān)系是o（答：R[=R2=Ry,^p2>△/?!>A/A）

【分析】△Pm'iPm/l=3，二&=%=4

???〃.一〃8=常量+夕#(28-2A)，>△〃]>A〃3

40）某套管，外管內(nèi)直徑為d2,內(nèi)管外直徑為5,此套管的當(dāng)量直徑de=。

（答：d2-di）

41）有時把流體流過一段管路的阻力'為改用摩擦壓降一"f形式表示，二者關(guān)系是

。（答：￡%=一△〃.//?）

42）水以L2，〃/S流速從圓直等徑管內(nèi)流過，摩擦系數(shù)4=（）.（）26,則緊鄰管壁處流體剪應(yīng)

力N/m2,在r/R=0.50（R為管半徑）處的剪應(yīng)力「二N/n?。（答：4.68,

2.34）

【分析】①'：PmJP二P〃、JP+￡h=P+aI心#12

?，（以「P利2）dH=^pir/2

②參看右圖,沿管軸線向作1長管段的力的衡算：

（乃/4）[2（〃]/夕gsina=",,4d//_____1

-z

其中，/sin=z2i?可整理得

???（Pm「Pm2）d/l=4%

32

③因此，TW=即//8=0.026X10X（1.2）/8=4.68N/trT

④無論層流或湍流的管流，剪應(yīng)力I均與該流層距軸心線的距離r成正比，故

r=rlv(r/7?)=4.68x0.5=2.34/nr

43）如右圖所示，或當(dāng)水流向為B,U形壓差計讀數(shù)為R”當(dāng)流向為BjA,

讀數(shù)為R2。兩者流量相同，均不計AB段直管阻力，只計截面突變阻力，則困?一展1

（答：>）

【分析】當(dāng)dA?dB,由AfB,4=0.5,由BTA,C,=1,局部阻力均按CUA?/2計。

AfB：pjp+ii\/2=pjp+〃；/2+0.5”；/2

.??（以一必）/夕=1,5〃>2-〃；/2

BfA：/%/2+謚/2=必/0+〃；/2+〃；/2

**?（PB-PA）/P=UA2/2

44)45℃的水蒸汽壓P\=9.586kPa,Po=latm,9=0.60々父兒加/s,兒=15%則如圖所

示的能正常虹吸操作的"max=m（計算“max時可忽略阻力）。（答：8.81）

【分析】%=0.6072x9.81x1.5=3.25m/s=均虹吸管正常操作應(yīng)該管內(nèi)的水不汽化。

5

令P3=Pv時的H為%,排1-3截面的伯努利方程，得:1.013X10/1000=

32

9.81Hmax+9.586X10/1000+(3.25)/2/.Hmax=8.81m

45）兩管并聯(lián)，管I的管長（包括局部阻力的當(dāng)量管長）、管內(nèi)徑及摩擦系數(shù)為乙、4和

4,管2的相應(yīng)值為4、di和4,則流量比匕/匕=。（答：

46）轉(zhuǎn)子流量計對某種流體的操作特性是，現(xiàn)有一轉(zhuǎn)子流量計，轉(zhuǎn)子密度

Pf=2800匕/加［其刻度是按2℃的水標(biāo)定的。當(dāng)用于0=840依/蘇的流體，

讀得刻度為3.80〃廣/〃,則實際流量是，療〃?。（答：恒流速，恒壓降，433）

■一（0-0）。標(biāo)/（2800-840）x1（XX）.,

【分析】V］=V標(biāo)』上二_里Y=3.80——-——』----；=4.33，，/〃

標(biāo)）^840x（2800-1000）

47）以孔板流量計測量某液體流量，用U形壓差計作為測壓儀器。若流量加倍且流量改變

前后孔流系數(shù)Co為不變的常數(shù)，則加大流量后U形壓差計讀數(shù)網(wǎng)為原流量時讀數(shù)A的

倍。（答：4）

48）以下是兩道判斷題。在分析二時，可用E表示某截面每kg液體的總機(jī)械能，可略去液

體動能。各水槽液位假設(shè)不變。

①當(dāng)閥A關(guān)小，P3—,P4—o（答：升高，降低）

［分析］

②原來A,B閥均部分開啟，當(dāng)A閥開大，B閥不變，則V—,P4—,V3—o（答：增

大，下降，減少）

［分析］A閥門開大，Tf￡hf，iT^->E4JfRJ-E5J-V3J

第二章流體輸送機(jī)械

1）流體輸送機(jī)械依結(jié)構(gòu)及運行方式不同，可分為4種類型，即式、式、

式及式。（答：離心，往復(fù)，旋轉(zhuǎn)，流體作用）

2）離心泵均采用葉片，其泵殼側(cè)形為形，引水道漸擴(kuò)，是為了使

。（答：后彎，蝸殼，流體動能轉(zhuǎn)化為靜壓能）

3）離心泵的三條特性曲線是,和曲線。這些曲線

是和條件下，由_____________測得的。（答：He~V,Na-V,n

~V,一定的流體工質(zhì)，一定轉(zhuǎn)速，實驗）

4）離心泵銘牌上寫的參量是時的參量。（答：Lnax）

5）離心泵啟動前要盤車、灌液，灌液是為了防止現(xiàn)象發(fā)生。（答：氣博）

6）離心泵停泵要前先關(guān)小出口閥，以避免發(fā)生易損壞閥門和管道的現(xiàn)象。（答:

水錘）

7）離心泵在長期正常操作后雖工作條件未變，卻發(fā)生氣蝕，其原因一般是

a（答：汲入管內(nèi)壁因污垢沉積造成流體流動阻力增加）

8）液體容器繞中心軸等角速度3旋轉(zhuǎn)，如附圖所示。液面任一點高度z與該點對軸心線

的距離r之間的數(shù)量關(guān)系是片o（答：32r2/2g）

【分析】旋轉(zhuǎn)液體中任一點都滿足的方程是：p+Pgz-P32r2/2=常量c,如圖，取。點為柱

坐標(biāo)原點，在。點處，r=0,z=0,p=po，所以c=po，于是，上式可改成p+Pgz-P32r2儂p（）,

在液面上,p=po,即Pgz=p32r2/2,則Z=32r2/2g

9）如下圖，用離心泵將水由水槽輸入塔內(nèi)，塔內(nèi)壓強(qiáng)P2=o.2al（表壓），汲入及壓出管總

長及局部阻力當(dāng)量管長l-Sle=20nim,摩擦系數(shù)入=0.024,則輸送每N水所需的外加功H；

與流量V的數(shù)量關(guān)系式為。（答：H；=10.24+4.06X106V2）

【分析】排1-2截面間伯努利方程：Hc=〃+0一q+8”斗）*

Pg乃gd

10.2x9.81xlQ48x0.024x24

82V2=10.2+4.06X106V2

1000x9.81/9.81(0.025)5

3

式中單位：Hc—m,V—m/s

10）承9）題，H；表示在9）題條件下，為實現(xiàn)水流量為V［m3/s］的輸送，1［N］水必須

的外加機(jī)械能［J］。9）題導(dǎo)出的Hc~V關(guān)系又稱為o設(shè)入為常數(shù)，此

2

關(guān)系的一般式為。（答：得到，管路特性曲線，He=Ho+KV）

11）承9）題的管路特性方程可改寫成Hc=10.2+0.313V2［m］（式中：V—n?/h）。如選用的泵

的“乩?V”關(guān)系可表達(dá)為He=42-0.01V2［mJ,則工作點為°

（答：V=9.92m3/h,IIe=41m）

22

【分析】泵：He=42-0.0IV,He=10.2+0.313V

令He=H；,得V=9.92nRh,He=41m

注意：V的單位只能統(tǒng)一才能聯(lián)立求解。

12）承II）題，若略關(guān)小出口閥，使l+gle=3（）m,設(shè)入不變，則新工作點為。

（答：Vi=8.14m3/h,He，i=41.3m）

【分析】出口閥關(guān)小后，與原來的相比，（l+xij.-d+zip=30/20=1.5,所以

K,=1.5K=1.5x0313=0.47,新的管路特性方程為*=10.2+（）.47丫2

/泵：”，=42-0.01Vf

1,令//,,="：,所以1VI=8.14m3/h,He.i=41.3m

I管路：10.2+0.47V?1

13）承12）題，已知在出口閥關(guān)小后Vi=8.14m'/h時泵的效率『0.62,與原來的V=9.92m3/h

相比，因關(guān)小閥而多消耗在閥上的軸功率ANa=。（答：372W）

【分析】參照附圖，當(dāng)閥關(guān)小V產(chǎn)8.14m3/h時，若按原來的管路特性曲線計，只需

乩'=I0.2+0.313x（8.14）2=30.9m,但因閥關(guān)小增加閥的阻力，實際He」=4l.3m,所以因閥關(guān)

小而多耗的軸功率

△N〃=bHjVpg/〃=（41.3-30.9）x8.I4X103X9.81/（3600x0.62）=372W

,222

Z?7/?=V/V=8.14/9.92=0.822（42-0.01（V/2））H：=6.2+0.0854Vw（VHf=KV

Hgmx=（P「Pj/Sg）—她允一^H「.汲二。一2.4—3.3=—5.7mug/2V',HT'/〃

3

△M=\HeNpg/77=(41.3-30.9)x8.14x10x9.81/(3600x0.62)=372W

He,He'(m)

14）承13）題，若管路及閥門開啟度均保持原來情況不變，用減小泵轉(zhuǎn)速的方法使流晟降

至8.14mVh,則調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速與原轉(zhuǎn)速之比n'/n=。（答：0.82）

【分析】^/?=V7V=8.14/9.92=0.82

15）已知單臺離心泵的性能為Hc=42—SOW?（V—n?/h）,則兩臺相同的上述的泵中聯(lián)或并

聯(lián)，其綜合的性能分別為％.產(chǎn),L,產(chǎn)。[答：2（42-0.0lV2）,

42-0.01（V/2）2]

16）如圖，當(dāng)泵出口閥全開，V=25mVh時管路阻力ZHf=53.4mH2O,則閥全開時的管路特

性方程為。【答：H；=6.24-0.0854V2/w|V-/n3//2））

【分析】閥全開，Z”,=KV2,即53.4=K（25）2,所以K=0.0854m/（1/〃）2故閥全開時

管路特性方程為H；=6.2+0.0854V2/n（V一加/〃）

17）單項選擇題:

（A）泵的結(jié)構(gòu)無關(guān)（B）液量流量無關(guān)（C）汲入管阻力無關(guān)（D）液體密度有關(guān)

【分析】當(dāng)離心泵從低位液槽汲液，液槽的液面壓強(qiáng)為Pi（絕壓），該液體在工作溫度下的

蒸汽壓為汽，則泵的最大安裝高度為

Hgnux=(Pl-Pv)/(Pg)-岫允一2乩，汲

其中允許汽蝕余量Ah%與泵的類型，尺寸，轉(zhuǎn)速，流量有關(guān)。

18）某離心泵在高原使用，外界大氣壓po=8.6mH2O（絕壓），輸15℃的水，水的蒸汽壓

pv=1.707kPa,由工作點查得Ah允=3.5m,可算得汲入管阻力為2.3mH?。，則最大安裝高度

為mo（答：2.63）

【分析】乩2=Po/Sg）-Pv/（2g）-N^-ZHf,汲

=8.6-1.707xl03/(100()x9.81)-3.5-2.3=2.63m

19）以離心泵由A槽把飽和液體輸至B槽。要求流量為16m3/h.查得該泵在該流最時

Ah允=2.4m,可算得汲入管阻力為3.3m。可判斷此泵在該流量時

發(fā)生氣蝕。（答：不會）

【分析】飽和液體，即工作溫發(fā)下液體的蒸汽壓pv等于外壓pl,

于是

Hg四二（P「P、,）/（Pg）—Ah允一￡乩，汲=0—2.4—3.3=—5.7m

從附圖見，H=-8m,因比H*<H,max，故不會產(chǎn)生氣蝕。

20）使用離心泵從此泵的位置更低的液槽汲液，不應(yīng)在汲入管上

裝閥以調(diào)節(jié)流量，原因是.（答：當(dāng)閥關(guān)小時會造

成氣蝕）

21）往復(fù)系屬于類型的流體輸送機(jī)械，常用于流量

，壓頭的場合。在固定操作條件下，通過泵體的液體流量是恒定的。

當(dāng)需要調(diào)節(jié)流量時，不能用調(diào)節(jié)出口閥的辦法，只能用調(diào)節(jié)方法解決。（答：正

位移，小，大，旁路閥門）

22）在風(fēng)機(jī)樣本中，離心式風(fēng)機(jī)的性能曲線是在一定轉(zhuǎn)速下，規(guī)定進(jìn)口氣體密度

p=kg/n?條件下測得的。性能曲線共有4條，即、、

和__________曲線。（答：1.2,HT~V,HxV,&~V,n~V）

23）若以下標(biāo)力“、“2”表示風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口截面，風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓HT為。（答：按風(fēng)

機(jī)進(jìn)口截面處氣體密度計的每立方米氣體流過風(fēng)機(jī)所提高的機(jī)械能，J/nf或Pa）

24）在全風(fēng)壓中，往往略去項。（答：位能）

25）若風(fēng)機(jī)操作時進(jìn)風(fēng)口壓強(qiáng)為pi，出風(fēng)口壓強(qiáng)為pz（全為絕壓），進(jìn)風(fēng)口氣體密度為pi，

出風(fēng)口氣速為必則風(fēng)機(jī)的靜壓強(qiáng)H產(chǎn)，出口動能為。（答:P2-PI,U^/2）

26）若風(fēng)機(jī)在工作時進(jìn)風(fēng)口氣體密度為p,按此密度計的風(fēng)機(jī)流量為V,實測得風(fēng)機(jī)全風(fēng)

壓為為了從風(fēng)機(jī)樣本中選擇風(fēng)機(jī)型號，須做參量轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換關(guān)系為：V樣戶,

（HT）樣本兒2=。（答：V\HT/p'

第三章顆粒流體力學(xué)與機(jī)械分離

1）正圓柱體顆粒，高h(yuǎn)=2mm,底圓直徑d=2mm,其等體積當(dāng)量直徑=mm,形狀系

數(shù)甲=o（答：2.29,0.874）

2）對某號篩，穿過篩孔的顆粒質(zhì)量稱為,留在該號篩面上的稱為。（答:

篩過量，篩余量）

3）某顆粒群，依顆粒大小的差異，可粗分為三部分，其平均粒徑dg為1.08,1.52及2.24mm

的部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)內(nèi)相應(yīng)為0.31,0.55及0.14,設(shè)所有顆粒形狀系數(shù)相同，則按比表面

積相等原則算出的顆粒群的平均粒徑為mm。（答：1.41）

［分析］4”=i/zaa,）

4）由固體顆粒堆積成的固定床，其空隙率片。［答：（床層體積-顆粒體積）/床

層體積］

5）對于顆粒亂堆的固定床，若顆粒足夠小，可認(rèn)為床層各向同性，即床層內(nèi)處處_____值

相等，且床層內(nèi)任一平截面上空隙面積與界面總面積之比（自由截面率）在數(shù)值上等于

O（答：￡,￡）

6）當(dāng)流體通過多孔介質(zhì)，或稱流體對固定床的滲流，當(dāng)雷諾數(shù)Re<2,流動阻力屬粘性阻

力時可用柯士尼公示計算流動阻力，該公式可表達(dá)為-Apm二A____Pao（式中A為固

定床的結(jié)構(gòu)參量，對一定的固定床，A為常量）（答；u,u,L）

7）當(dāng)流體通過多孔介質(zhì)，在更寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，亦即流動阻力可包含粘性阻力及泯流阻

力時，可用歐根公式計算流動阻力。該公式可表示為-Apm/L=A_+B_____Pa.（式中A,B

為固定床的不同的結(jié)構(gòu)參量，對一定的固定床，A.B均為常量）（答：U,u,P,u2）

8）為了固、液分離，常用的機(jī)械分離方法是和。（答：過濾，沉降）

9）過濾是以過濾介質(zhì)（如濾布，濾網(wǎng)）截留的操作。濾餅過濾是指過漉過程中在

過濾介質(zhì)上形成濾餅的操作。濾餅在過程中起_______作用。在常見的用于固液分離的

恒壓差濾餅過濾中，隨著過濾時間T的延長，濾餅厚度L，過濾阻力（濾液流過濾

布及濾餅的阻力）,濾液流率c/Wdro（v是通過濾布的液量累積量）,

這是個過程。（答：懸浮在流體中的固體顆粒，過濾介質(zhì)，增加，減小，非定

態(tài)）

10）若過濾面積為Am—經(jīng)過一段時間的過濾后，得濾液量Vm-同時生成厚度為Lm的濾餅,

濾餅空隙率為￡,固體顆粒的密度為Ppkg/nK即可判斷截留的固體質(zhì)量為kg,

與之對應(yīng)的液體體積為當(dāng)過濾前懸浮液的濃度以6kg固/n?清夜表示，則

O=o［答：LA［\—p口?V+LAs,LA（\—￡）P戶/（V+LAs）］

11）推導(dǎo)液體流過濾餅（固定床）的過濾基本方程式的基本假設(shè)是：液體在多孔介質(zhì)中流型

屬,依據(jù)的公式是公式。（答：層流，柯士尼）

12）在過濾速率方程中，對于液體流過過濾介質(zhì)的阻力的處理方法是，按等阻力原則將其折

合成一層虛擬的厚度為L的附加濾餅層，該虛擬濾餅層的結(jié)構(gòu)與操作中生成的濾餅的相

同。當(dāng)過濾面積為A,則濾布阻力可用L或qc表示，Lc是,qc是。

（答：與生成AL濾講層相應(yīng)的濾液量，對單位過濾面積生成Le厚的濾餅所對應(yīng)的濾

液量）

13）以葉濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液，已知過濾時間Ti=5min,單位過濾面積通過濾液量

qi=0.112n?/m2,濾餅厚度Li=2.0mm,當(dāng)過濾累積時間T2=10min,累積的q2=0.162m3/m2,

則過濾總共時間T3=2fmin時，濾餅厚度L3=mm。（答：4.66）

[分析]恒壓過濾，通式為q2+24/=Kz■，代入7，q兩時刻的值，得

[(0.112)2+2x0.112%=Kx5

[(0.162)2+2x0.162%=KxlO

兩式聯(lián)立，解得K=2.93x10-3.八田口，=9.32x10-3/n3/m2

對于+2x9.32x107%=2.93xIO”x25%=0.261/〃'/m2

■L0cq,，Ly=4%/%=2.0x0.261/0.112=4.66〃?〃z

14）承13）題，若過濾25min便停止過濾，則過濾終了時的瞬時過濾速率

dq/dx=m3/（min-m2）o（答：5.42x10,3）

［分析］%=---=----293x1°，_=542*1。-363/1Tli2病

42（4+g）2（0.261+9.32x10-3）

15）承14）題，若過濾停止后，即洗滌濾餅，洗滌液與濾液粘度相同，洗滌壓差與過濾壓差

相同，洗滌液量為總濾液量的0.12,則洗滌時問。w=min。（答；5.78）

［分析］對葉濾機(jī)，當(dāng)Aw=一，則

3

（dq/dr）w=（dq/dr）E,:.rH.=0.12x0.261/（5.42x1O-）=5.78min

16）一個過濾周期包含著過漉、濾餅洗滌及清理三個階段，三段操作時間依次為中,TW和TR

三者之和為Zt,其中過濾階段得濾液量V,則過濾機(jī)得生產(chǎn)能力G=n】3/s.若為恒

壓過濾且過濾介質(zhì)阻力不計，洗滌時〃W則當(dāng)XR=時，生產(chǎn)

能力最大。（答：3+%）

17）在一臺板框壓濾機(jī)中濾框有種結(jié)構(gòu)類型，濾板有種結(jié)構(gòu)類型。（答：一,二）

18）某板框壓濾機(jī)對某料漿進(jìn)行恒壓過濾，濾餅充滿濾框需22min,現(xiàn)框數(shù)加一倍，操作壓

力及物性不變，則濾餅充滿濾框的時間是min。（答：B）

（A）11（B）22（C）33（D）44

19）板框壓濾機(jī)，若濾餅洗滌時，=△〃￡，則

（dVIdr）w=（dV/di）EO（答：1/4）

20）以板框壓濾機(jī)恒壓過濾某懸浮液，若濾布阻力不計，懸浮液濃度不變，濾液粘度不變，

僅是操作壓差增加一倍，已知濾餅的壓縮性指數(shù)S=0.35,則對于同一V值，增壓后的

濾液流率"V/dr為原來的倍。（答：1.57）

［分析］dVIdv=KA1/［2（V+VJ］,K=/（〃〃①）

21）板框壓濾機(jī)恒壓過濾某料漿，若料漿濃度中減小為原來的1/2,設(shè)濾布阻力可略，濾餅

比阻系數(shù)及其他操作條件不變，可略去濾餅中濾液量，則濾餅充滿濾框的時間為原來條

件下充滿濾框時間的倍。（答：2）

［分析］上=①“/濾餅充滿框時，L=0.5框厚=定值，當(dāng)中值減半，必然q

值加倍。又，K=2Ap//（w;Q,①值減半，則K值加。由d=Kz■即可判斷，①減

半，則r加倍

22）回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)在濾布阻力不計條件下的生產(chǎn)能力6=m3/so（答：JnA7K）

23）回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)若增大轉(zhuǎn)速，優(yōu)點是,缺點是。（答：增大生產(chǎn)能力，

卸濾餅處因濾餅變薄，刮刀易損壞濾布）

24）自由沉降是指顆粒在沉降過程中沒有同其他顆粒碰撞，而且不受與影響

的沉降。（答：器壁，器底）

25）重力自由沉降速度u是顆粒在重力場中，在流體中自由沉降且顆粒受到的、

與平衡時的恒定速度。（答：重力，浮力，曳力）

3

26）pp=2600kg/m,dp=O.120mm的光滑圓球在2（）℃水中自由重力沉降速度U尸m/s,水

的〃=1.0cp.（答：1.26）

［分析］設(shè)顆粒沉降屬斯托克區(qū)

gd；g-p）9.81X（0.120X10-3）2（2600-1000）,/

u,=--------------=---------------------------------=1.26x110A2mfs

'18〃18x0.001

希步Rdp%PO.I20X10-3X1.26X10-2X1000....，筲右燉

校核Re,——=-----------——--------------=1.51<2,計算有效

〃0.001

27）以重力沉降室分離某懸浮系的固體顆粒，若要求大于某指定粒徑的顆粒全部沉至器底，

其處理能力與設(shè)備的有關(guān)，與無關(guān)。（答：水平面積，高度）

28）某懸浮系水平流過一重力沉降室，設(shè)進(jìn)沉降室時懸浮系中顆粒分布均勻。當(dāng)懸浮系離開

沉降室時粒徑為dp.c的顆粒正好沉降至器底,此粒徑顆粒的自由沉降速度為s,則d,vd”

且自由沉降速度為U的顆粒的收塵效率為o（答：//〃,.，）

29）評價旋風(fēng)分離器的主要性能指標(biāo)是與o（答：粒級效率，壓降）

30）含塵氣體通過旋風(fēng)分離器收塵，為表示其性能，常用的術(shù)語“粒級效率”是_________，“分

割粒徑dso”是o（答：對某指定粒徑的顆粒的收塵效率，粒級效率為50%的顆

粒粒徑）

31）據(jù)早期對旋風(fēng)分離器的除塵機(jī)理研究，認(rèn)為圓筒部分外旋流是唯一的除塵區(qū)，由此導(dǎo)出

的“臨界粒徑4”是o（答：能全部收下的顆粒中的最小粒徑）

32）在散式流化作中，流化床的壓降A(chǔ)pm等于單位床層橫截面積上懸浮顆粒的。流體

空速增大，床層高度__,床層空隙率,壓降。（答：凈重，增加，

增加，不變）

33）在聚式流化操作中，可能發(fā)生的不正常現(xiàn)象是與o（答：騰涌，溝流）

34）起始流化速度由床的“壓降?流速”曲線交點決定，帶出速度為最大流化速度，即

顆粒的速度。（答：固定，流化，自由沉降）

第四章傳熱及換熱器

1）傳熱是以為推動力的能量傳遞過程。（答：溫度差）

2）傳熱的基本方式有、、三種。（答：導(dǎo)熱，對流傳熱，熱輻

射）

3）熱冷流體熱交換的類型有三種，即式、式及式。（答：間壁，

直接接觸，蓄熱）

4）常見的加熱劑有、、及等。常用的冷卻劑有、

及等。（答：水蒸氣，熱水，礦物油，冷水，空氣，冷凍鹽水）

5）對某換熱設(shè)備，單位歸間熱冷流體間傳遞的熱量稱為,常以Q表示，單位為

Wo單位時間、單位傳熱面積傳遞的熱量稱為，常以q表示，單位是W/m?。（答：

傳熱熱率或熱負(fù)荷，傳熱通量）

6）某傳熱過程測得控制體內(nèi)某一點位置的溫度隨時間而變，即可判斷該傳熱過程為

過程。（答：非定態(tài)）

7）定態(tài)、一維導(dǎo)熱、傅里葉定律的表達(dá)式是dQ=.（答：-QdA?dt/dn）

8）導(dǎo)熱系數(shù)九的單位是。使用此單位時，普通碳鋼、不銹鋼、空氣在常溫、常

壓下的兀值分別為、、。（答：W/（m?℃）,45,16,

0.02）

9）對于大多數(shù)物質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)X與溫度t（℃）的關(guān)系為入產(chǎn)o（答：4（1+67/））

10）溫度升高金屬的導(dǎo)熱系數(shù)X值,液體的X值,空氣的九值

。（答：減小，減小，增大）

11）面積A=0.05m2,壁厚為3.0mm的金屬平壁，其導(dǎo)熱系數(shù)九=45W/（m」C）。若壁的兩側(cè)面

溫度分別為104℃和103.6C,則傳熱速率Q=Wo（答：300）

［分析］Q=XA8=45*0.050*（104-103.6）/（3.0*10-3）=300W

12）①48x3.5mm鋼管外包以8mm厚的保溫層，保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)X=0.12W/（m^C）,管內(nèi)壁

及保溫層外側(cè)溫度分別為120C及60C,則每米管長的散熱速率Q/L=W/m。（答：

157）

［分析］

Q2K