化工原理試題及答案華東理工大學(xué).doc

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一、填空 （1）定態(tài)是指全部過(guò)程參數(shù) 。流體的連續(xù)性假定指______________________________________ 。 （2）層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別在于 。直管阻力損失體現(xiàn)在 。 （3）液體的黏度隨溫度升高而 ，氣體的黏度隨溫度降低而 。 常溫下水的黏度 Pa?s，空氣的黏度 Pa?s。 （4）水在管道中的常用經(jīng)濟(jì)流速范圍是 ______ m/s，壓強(qiáng)較高的氣體在管道中的常用經(jīng)濟(jì)流速范圍是____ m/s。 （5）離心泵采用后彎葉片是因?yàn)? ，為防止 ，離心泵在啟動(dòng)時(shí)必須先灌泵。 （6）當(dāng)管徑相同、喉徑與孔徑相同時(shí)，文丘里流量計(jì)的孔流系數(shù)CV比孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)CO ，文丘里流量計(jì)的能量損失比孔板流量計(jì)的 。（大、?。? （7）如圖所示系統(tǒng)，其大管內(nèi)徑為 d1=45mm，液體在大管內(nèi)流速為 0.5m/s，小管內(nèi)徑為d2=19mm， 從1-1到2-2截面的阻力損失為 15 J/kg,則2-2截面處的流速為______ m/s，此值是根據(jù) 方程而得。 （8）操作中的離心泵，若將泵的出口閥關(guān)小，則泵的揚(yáng)程 ，軸功率 ，泵入口處的真空度 。（變大，不變，變?。? （9）離心泵的特性曲線通常包括 曲線，____ 曲線和 曲線。這些曲線表示在一定 下，輸送某種特定的液體時(shí)泵的性能。選用離心泵時(shí)，先根據(jù) 確定泵的類型，然后根據(jù)具體管路對(duì)泵提出的 和________要求確定泵的型號(hào)。 （10）旋槳式攪拌器的特點(diǎn)是 ；渦輪式攪拌器的特點(diǎn)是 。 （11）從混合機(jī)理看，大尺度的混合均勻主要來(lái)源于 ，而小尺度的混合均勻主要來(lái)源于 。強(qiáng)化液流湍動(dòng)的措施有___________ 、 和 。 （12）邊界層是指________________ 的區(qū)域。邊界層分離的后果是 。 （13）非牛頓流體的黏度不再為一常數(shù)而與 有關(guān)。根據(jù)表現(xiàn)出的不同力學(xué)特性，非牛頓流體可以分為 _____流體、 流體和_____ ___流體。 二、選擇題: （1）在高度湍流（阻力平方）區(qū)時(shí)，粗糙管的摩擦系數(shù)λ值 。 （A）與光滑管一樣； （B）只取決于相對(duì)粗糙度 （C）只取決于雷諾數(shù)； （D）與粗糙度無(wú)關(guān)； （2）如圖所示，管中的水處于 。 （A）靜止； （B）向上流動(dòng)； （C）向下流動(dòng)； （D）不一定； （3）當(dāng)管路特性曲線表示為：H=A+BqV2時(shí) 。 (A) A只包括單位重量流體需增加的位能； (B) A包括單位重量流體需增加的位能與靜壓能； (C) BqV2代表管路系統(tǒng)的局部阻力損失； (D) BqV2代表單位重量流體需增加的動(dòng)能； （4）往復(fù)泵適用于 。 （A）大流量且流量要求特別均勻的場(chǎng)合； （B）流量較小，揚(yáng)程較高的場(chǎng)合； （C）介質(zhì)腐蝕性特別強(qiáng)的場(chǎng)合； （D）投資較小的場(chǎng)合； 三、計(jì)算題 如圖所示，水通過(guò)傾斜變徑管段（A-B），已知DA=100mm，DB=240mm，水流量為2m3/min，在截面A與B處接一U形壓差計(jì)，其讀數(shù)為R=20mm，指示劑為水銀，A、B兩點(diǎn)間的垂直距離為h=0.3m。 試求：① A、B兩點(diǎn)的壓差為多少Pa？ ② A、B管段的阻力損失為多少J/kg？ ③ 若將管路水平放置，流向與流量不變，定性回答壓差計(jì)讀數(shù)及A、B兩點(diǎn)壓強(qiáng)差如何變化？ 四、帶泵管路 用離心泵將水由水池打入5m高處的密閉容器中，容器上方壓力表讀數(shù)為 0.1013MPa（表），輸水管路如圖所示。管長(zhǎng)為110m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），管內(nèi)徑均為50mm，摩擦系數(shù)λ為0.02。 泵的特性方程為：He = 23-1.43105qv2 (式中qv– m3/s, He-m)。試問(wèn)： （1）管路的流量為多少m3/h？ （2）泵的有效功率為多少kW？ （3）若關(guān)小出口閥門使流量減少10%，則該流量下閥門額外損失的壓頭為多少J/N？ 五、如圖所示，槽內(nèi)水位恒定。槽的底部與內(nèi)徑為100mm的水平管連接。當(dāng)A閥關(guān)閉時(shí)，測(cè)得R=600mm，h=1500mm。 （1）當(dāng)A閥部分開啟時(shí)，測(cè)得R=400mm，h=1400mm，此時(shí)水管中的流量為多 少m3/h? 已知λ=0.02，管子入口處ζ=0.5。 （2）當(dāng)A閥全部開啟時(shí)，A閥的當(dāng)量長(zhǎng)度le=15d，λ=0.02，則水管中流量為多少m3/h? B點(diǎn)壓強(qiáng)應(yīng)為多少Pa（表）？讀數(shù)R為多少？（U形管測(cè)壓計(jì)為等直徑玻璃管，指示劑為汞） 一、二、三章綜合練習(xí) 一、填空 （1）定態(tài)是指全部過(guò)程參數(shù) 不隨時(shí)間變化 。流體的連續(xù)性假定指_ 流體是由無(wú)數(shù)質(zhì)點(diǎn)組成，彼此間沒有間隙，完全充滿所占空間的連續(xù)介質(zhì) 。 （2）層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別在于 流體質(zhì)點(diǎn)是否存在脈動(dòng)性 。直管阻力損失體現(xiàn)在 總勢(shì)能的降低 。 （3）液體的黏度隨溫度升高而 降低 ，氣體的黏度隨溫度降低而 降低 。 常溫下水的黏度 0.001 Pa?s，空氣的黏度 1.8110-5 Pa?s。 （4）水在管道中的常用經(jīng)濟(jì)流速范圍是 _1~3 m/s，壓強(qiáng)較高的氣體在管道中的常用經(jīng)濟(jì)流速范圍是__15~25 m/s。 （5）離心泵采用后彎葉片是因?yàn)? 減少能量損失，提高泵效率 ，為防止 氣縛現(xiàn)象 ，離心泵在啟動(dòng)時(shí)必須先灌泵。 （6）當(dāng)管徑相同、喉徑與孔徑相同時(shí)，文丘里流量計(jì)的孔流系數(shù)CV比孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)CO 大 ，文丘里流量計(jì)的能量損失比孔板流量計(jì)的 小 。（大、?。? （7）如圖所示系統(tǒng)，其大管內(nèi)徑為 d1=45mm，液體在大管內(nèi)流速為 0.5m/s，小管內(nèi)徑為d2=19mm， 從1-1到2-2截面的阻力損失為 15 J/kg,則2-2截面處的流速為__2.8 m/s，此值是根據(jù) 質(zhì)量守恒 方程而得。 （8）操作中的離心泵，若將泵的出口閥關(guān)小，則泵的揚(yáng)程 變大 ，軸功率 變小 ，泵入口處的真空度 變小 。（變大，不變，變?。? （9）離心泵的特性曲線通常包括 H~qv 曲線， Pa~qv 曲線和 η~qv 曲線。這些曲線表示在一定 轉(zhuǎn)速 下，輸送某種特定的液體時(shí)泵的性能。選用離心泵時(shí)，先根據(jù) 液體性質(zhì)和操作條件 確定泵的類型，然后根據(jù)具體管路對(duì)泵提出的 流量 和___揚(yáng)程 __要求確定泵的型號(hào)。 （10）旋槳式攪拌器的特點(diǎn)是 大流量、低壓頭 ；渦輪式攪拌器的特點(diǎn)是 小流量、高壓頭 。 （11）從混合機(jī)理看，大尺度的混合均勻主要來(lái)源于 總體流動(dòng) ，而小尺度的混合均勻主要來(lái)源于 強(qiáng)剪切或高度湍動(dòng) 。強(qiáng)化液流湍動(dòng)的措施有_提高轉(zhuǎn)速 、 加擋板 和 裝導(dǎo)流筒 。 （12）邊界層是指__流動(dòng)流體受固體壁面阻滯而造成速度梯度 的區(qū)域。邊界層分離的后果是 產(chǎn)生大量旋渦、造成較大能量損失 。 （13）非牛頓流體的黏度不再為一常數(shù)而與 du/dy 有關(guān)。根據(jù)表現(xiàn)出的不同力學(xué)特性，非牛頓流體可以分為 塑性__流體、 假塑性 流體和__漲塑性__流體。 二、選擇題: （1）在高度湍流（阻力平方）區(qū)時(shí)，粗糙管的摩擦系數(shù)λ值 B 。 （A）與光滑管一樣； （B）只取決于相對(duì)粗糙度 （C）只取決于雷諾數(shù)； （D）與粗糙度無(wú)關(guān)； （2）如圖所示，管中的水處于 C 。 （A）靜止； （B）向上流動(dòng)； （C）向下流動(dòng)； （D）不一定； （3）當(dāng)管路特性曲線表示為：H=A+BqV2時(shí) B 。 (A) A只包括單位重量流體需增加的位能； (B) A包括單位重量流體需增加的位能與靜壓能； (C) BqV2代表管路系統(tǒng)的局部阻力損失； (D) BqV2代表單位重量流體需增加的動(dòng)能； （4）往復(fù)泵適用于 B 。 （A）大流量且流量要求特別均勻的場(chǎng)合； （B）流量較小，揚(yáng)程較高的場(chǎng)合； （C）介質(zhì)腐蝕性特別強(qiáng)的場(chǎng)合； （D）投資較小的場(chǎng)合； 三、計(jì)算題 如圖所示，水通過(guò)傾斜變徑管段（A-B），已知DA=100mm，DB=240mm，水流量為2m3/min，在截面A與B處接一U形壓差計(jì)，其讀數(shù)為R=20mm，指示劑為水銀，A、B兩點(diǎn)間的垂直距離為h=0.3m。 試求：① A、B兩點(diǎn)的壓差為多少Pa？ ② A、B管段的阻力損失為多少J/kg？ ③ 若將管路水平放置，流向與流量不變，定性回答壓差計(jì)讀數(shù)及A、B兩點(diǎn)壓強(qiáng)差如何變化？ 三、解答：①pA-(pB+ρgh)=R(ρi-ρ)g ②∵PA>PB，uA>uB，∴A流向B， ， =11.2J/kg ③因，R與角度無(wú)關(guān)，與h無(wú)關(guān)，水平放置后，壓差計(jì)讀數(shù)不變 水平放置后，p’A-p’B= pA-pB-ρgh，壓差變小 四、帶泵管路 用離心泵將水由水池打入5m高處的密閉容器中，容器上方壓力表讀數(shù)為 0.1013MPa（表），輸水管路如圖所示。管長(zhǎng)為110m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），管內(nèi)徑均為50mm，摩擦系數(shù)λ為0.02。 泵的特性方程為：He = 23-1.43105qv2 (式中qv– m3/s, He-m)。試問(wèn)： （1）管路的流量為多少m3/h？ （2）泵的有效功率為多少kW？ （3）若關(guān)小出口閥門使流量減少10%，則該流量下閥門額外損失的壓頭為多少J/N？ 四、解答：① ② ③ 五、如圖所示，槽內(nèi)水位恒定。槽的底部與內(nèi)徑為100mm的水平管連接。當(dāng)A閥關(guān)閉時(shí)，測(cè)得R=600mm，h=1500mm。 （1）當(dāng)A閥部分開啟時(shí)，測(cè)得R=400mm，h=1400mm，此時(shí)水管中的流量為多 少m3/h? 已知λ=0.02，管子入口處ζ=0.5。 （2）當(dāng)A閥全部開啟時(shí)，A閥的當(dāng)量長(zhǎng)度le=15d，λ=0.02，則水管中流量為多少m3/h? B點(diǎn)壓強(qiáng)應(yīng)為多少Pa（表）？讀數(shù)R為多少？（U形管測(cè)壓計(jì)為等直徑玻璃管，指示劑為汞） 五、解答： ①取ZA=0，液槽液面高度為Z1，由靜力學(xué)方程可得(Z1+h)ρg=Rρ汞g ② 一、二、三章綜合練習(xí) 一、填空 （1）定態(tài)是指全部過(guò)程參數(shù) 不隨時(shí)間變化 。流體的連續(xù)性假定指_ 流體是由無(wú)數(shù)質(zhì)點(diǎn)組成，彼此間沒有間隙，完全充滿所占空間的連續(xù)介質(zhì) 。 （2）層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別在于 流體質(zhì)點(diǎn)是否存在脈動(dòng)性 。直管阻力損失體現(xiàn)在 總勢(shì)能的降低 。 （3）液體的黏度隨溫度升高而 降低 ，氣體的黏度隨溫度降低而 降低 。 常溫下水的黏度 0.001 Pa?s，空氣的黏度 1.8110-5 Pa?s。 （4）水在管道中的常用經(jīng)濟(jì)流速范圍是 _1~3 m/s，壓強(qiáng)較高的氣體在管道中的常用經(jīng)濟(jì)流速范圍是__15~25 m/s。 （5）離心泵采用后彎葉片是因?yàn)? 減少能量損失，提高泵效率 ，為防止 氣縛現(xiàn)象 ，離心泵在啟動(dòng)時(shí)必須先灌泵。 （6）當(dāng)管徑相同、喉徑與孔徑相同時(shí)，文丘里流量計(jì)的孔流系數(shù)CV比孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)CO 大 ，文丘里流量計(jì)的能量損失比孔板流量計(jì)的 小 。（大、?。? （7）如圖所示系統(tǒng)，其大管內(nèi)徑為 d1=45mm，液體在大管內(nèi)流速為 0.5m/s，小管內(nèi)徑為d2=19mm， 從1-1到2-2截面的阻力損失為 15 J/kg,則2-2截面處的流速為__2.8 m/s，此值是根據(jù) 質(zhì)量守恒 方程而得。 （8）操作中的離心泵，若將泵的出口閥關(guān)小，則泵的揚(yáng)程 變大 ，軸功率 變小 ，泵入口處的真空度 變小 。（變大，不變，變?。? （9）離心泵的特性曲線通常包括 H~qv 曲線， Pa~qv 曲線和 η~qv 曲線。這些曲線表示在一定 轉(zhuǎn)速 下，輸送某種特定的液體時(shí)泵的性能。選用離心泵時(shí)，先根據(jù) 液體性質(zhì)和操作條件 確定泵的類型，然后根據(jù)具體管路對(duì)泵提出的 流量 和___揚(yáng)程 __要求確定泵的型號(hào)。 （10）旋槳式攪拌器的特點(diǎn)是 大流量、低壓頭 ；渦輪式攪拌器的特點(diǎn)是 小流量、高壓頭 。 （11）從混合機(jī)理看，大尺度的混合均勻主要來(lái)源于 總體流動(dòng) ，而小尺度的混合均勻主要來(lái)源于 強(qiáng)剪切或高度湍動(dòng) 。強(qiáng)化液流湍動(dòng)的措施有_提高轉(zhuǎn)速 、 加擋板 和 裝導(dǎo)流筒 。 （12）邊界層是指__流動(dòng)流體受固體壁面阻滯而造成速度梯度 的區(qū)域。邊界層分離的后果是 產(chǎn)生大量旋渦、造成較大能量損失 。 （13）非牛頓流體的黏度不再為一常數(shù)而與 du/dy 有關(guān)。根據(jù)表現(xiàn)出的不同力學(xué)特性，非牛頓流體可以分為 塑性__流體、 假塑性 流體和__漲塑性__流體。 二、選擇題: （1）在高度湍流（阻力平方）區(qū)時(shí)，粗糙管的摩擦系數(shù)λ值 B 。 （A）與光滑管一樣； （B）只取決于相對(duì)粗糙度 （C）只取決于雷諾數(shù)； （D）與粗糙度無(wú)關(guān)； （2）如圖所示，管中的水處于 C 。 （A）靜止； （B）向上流動(dòng)； （C）向下流動(dòng)； （D）不一定； （3）當(dāng)管路特性曲線表示為：H=A+BqV2時(shí) B 。 (A) A只包括單位重量流體需增加的位能； (B) A包括單位重量流體需增加的位能與靜壓能； (C) BqV2代表管路系統(tǒng)的局部阻力損失； (D) BqV2代表單位重量流體需增加的動(dòng)能； （4）往復(fù)泵適用于 B 。 （A）大流量且流量要求特別均勻的場(chǎng)合； （B）流量較小，揚(yáng)程較高的場(chǎng)合； （C）介質(zhì)腐蝕性特別強(qiáng)的場(chǎng)合； （D）投資較小的場(chǎng)合； 三、計(jì)算題 如圖所示，水通過(guò)傾斜變徑管段（A-B），已知DA=100mm，DB=240mm，水流量為2m3/min，在截面A與B處接一U形壓差計(jì)，其讀數(shù)為R=20mm，指示劑為水銀，A、B兩點(diǎn)間的垂直距離為h=0.3m。 試求：① A、B兩點(diǎn)的壓差為多少Pa？ ② A、B管段的阻力損失為多少J/kg？ ③ 若將管路水平放置，流向與流量不變，定性回答壓差計(jì)讀數(shù)及A、B兩點(diǎn)壓強(qiáng)差如何變化？ 三、解答：①pA-(pB+ρgh)=R(ρi-ρ)g ②∵PA>PB，uA>uB，∴A流向B， ， =11.2J/kg ③因，R與角度無(wú)關(guān)，與h無(wú)關(guān)，水平放置后，壓差計(jì)讀數(shù)不變 水平放置后，p’A-p’B= pA-pB-ρgh，壓差變小 四、帶泵管路 用離心泵將水由水池打入5m高處的密閉容器中，容器上方壓力表讀數(shù)為 0.1013MPa（表），輸水管路如圖所示。管長(zhǎng)為110m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），管內(nèi)徑均為50mm，摩擦系數(shù)λ為0.02。 泵的特性方程為：He = 23-1.43105qv2 (式中qv– m3/s, He-m)。試問(wèn)： （1）管路的流量為多少m3/h？ （2）泵的有效功率為多少kW？ （3）若關(guān)小出口閥門使流量減少10%，則該流量下閥門額外損失的壓頭為多少J/N？ 四、解答：① ② ③ 五、如圖所示，槽內(nèi)水位恒定。槽的底部與內(nèi)徑為100mm的水平管連接。當(dāng)A閥關(guān)閉時(shí)，測(cè)得R=600mm，h=1500mm。 （1）當(dāng)A閥部分開啟時(shí)，測(cè)得R=400mm，h=1400mm，此時(shí)水管中的流量為多 少m3/h? 已知λ=0.02，管子入口處ζ=0.5。 （2）當(dāng)A閥全部開啟時(shí)，A閥的當(dāng)量長(zhǎng)度le=15d，λ=0.02，則水管中流量為多少m3/h? B點(diǎn)壓強(qiáng)應(yīng)為多少Pa（表）？讀數(shù)R為多少？（U形管測(cè)壓計(jì)為等直徑玻璃管，指示劑為汞） 五、解答： ①取ZA=0，液槽液面高度為Z1，由靜力學(xué)方程可得(Z1+h)ρg=Rρ汞g ②