化工單元操作習(xí)題(題庫)

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◎第一章 流體流動 ◎ 第二章 流體輸送設(shè)備 ◎ 第三章 非均相分離 ◎ 第四章 傳熱 ◎ 第五章 蒸餾 ◎ 第六章 吸收 ◎ 第七章 萃取 第八章溶液蒸發(fā)操作 第九章固體干燥操作 第一章 流體流動 一、單選題 1．單位體積流體所具有的（ ）稱為流體的密度。 A A 質(zhì)量；B 粘度；C 位能；D 動能。 2．單位體積流體所具有的質(zhì)量稱為流體的（ ）。 A A 密度；B 粘度；C 位能；D 動能。 3．流體是由無數(shù)分子集團所組成的（ ）。 B A 空白；B 連續(xù)；C 輻射；D 漂流。 4．氣體是（ ）的流體。 B A 可移動；B 可壓縮；C 可流動；D 可測量。 5．氣體是可壓縮的（ ）。 C A 材料；B 物質(zhì)；C 流體；D 部分。 6．在靜止的流體內(nèi)，單位面積上所受的壓力稱為流體的（ ）。 C A 絕對壓強；B 表壓強；C 靜壓強；D 真空度。 7．以絕對零壓作起點計算的壓強，稱為（ ）。 A A 絕對壓強；B 表壓強；C 靜壓強；D 真空度。 8．以（ ）作起點計算的壓強，稱為絕對壓強。 D A 大氣壓；B 表壓強；C 相對零壓；D 絕對零壓。 9．當被測流體的（ ）大于外界大氣壓強時，所用的測壓儀表稱為壓強表。 D A 真空度；B 表壓強；C 相對壓強；D 絕對壓強。 10．當被測流體的絕對壓強（ ）外界大氣壓強時，所用的測壓儀表稱為壓強表。 A A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 11．當被測流體的絕對壓強大于外界大氣壓強時，所用的測壓儀表稱為（ ）。 A A 壓強表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。 12．（ ）上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強比大氣壓強高出的數(shù)值，稱為表壓強。 A A 壓強表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。 13．壓強表上的讀數(shù)表示被測流體的（ ）比大氣壓強高出的數(shù)值，稱為表壓強。 D A 大氣壓；B 表壓強；C 相對壓強；D 絕對壓強。 14．壓強表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強比（ ）高出的數(shù)值，稱為表壓強。 A A 大氣壓強；B 表壓強；C 相對壓強；D 絕對壓強。 15．壓強表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強比大氣壓強高出的數(shù)值，稱為（ ）。 B A 真空度；B 表壓強；C 相對壓強；D 附加壓強。 16．被測流體的（ ）小于外界大氣壓強時，所用測壓儀表稱為真空表。 D A 大氣壓；B 表壓強；C 相對壓強；D 絕對壓強。 17．被測流體的絕對壓強（ ）外界大氣壓強時，所用測壓儀表稱為真空表。 B A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 18．被測流體的絕對壓強小于外界（ ）時，所用測壓儀表稱為真空表。 A A 大氣壓強；B 表壓強；C 相對壓強；D 真空度。 19．被測流體的絕對壓強小于外界大氣壓強時，所用測壓儀表稱為（ ）。 B A 壓強表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。 20．（ ）上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強低于大氣壓強的讀數(shù)。 B A 壓強表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。 22．真空表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強低于（ ）的讀數(shù)。 D A 大氣壓強；B 表壓強；C 相對壓強；D 絕對壓強。 23．真空表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強（ ）大氣壓強的讀數(shù)。 A A 低于；B 等于；C 高于；D 近似于。 24．真空表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強低于（ ）的讀數(shù)。 A A 大氣壓強；B 表壓強；C 相對壓強；D 真空度。 25．（ ）等于大氣壓強與表壓強之和。 A A 大氣壓強；B 表壓強；C 相對壓強；D 絕對壓強。 26．絕對壓強（ ）大氣壓強與表壓強之和。 C A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 27．絕對壓強等于（ ）與表壓強之和。 A A 大氣壓強；B 表壓強；C 相對壓強；D 絕對壓強。 28．絕對壓強等于大氣壓強與（ ）之和。 B A 大氣壓強；B 表壓強；C 相對壓強；D 絕對壓強。 29．絕對壓強等于大氣壓強與表壓強（ ）。 C A 之積；B 之商；C 之和；D 之差。 30．表壓強（ ）絕對壓強減去大氣壓強。 C A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 31．表壓強等于絕對壓強（ ）大氣壓強。 D A 乘以；B 除以；C 加上；D 減去。 32．（ ）等于絕對壓強減去大氣壓強。 A A 表壓強；B 真空度；C 相對壓強；D 流體壓強。 33．表壓強等于（ ）減去大氣壓強。 A A 絕對壓強；B 真空度；C 相對壓強；D 流體壓強。 34．表壓強等于絕對壓強減去（ ）。 D A 大氣壓強；B 真空度；C 相對壓強；D 流體壓強。 35．真空度等于大氣壓強（ ）絕對壓強。 D A 乘以；B 除以；C 加上；D 減去。 36．（ ）等于大氣壓強減去絕對壓強。 A A 真空度；B 表壓強；C 湍流度；D粗糙度。 37．（ ）內(nèi)流過管道任意截面的流體量稱為流量。 B A 無限時間；B 單位時間；C 長時間；D 短時間。 38．單位時間內(nèi)流過管道任意截面的流體量稱為（ ）。 C A 流速；B 流線；C 流量；D 流函數(shù)。 39．（ ）內(nèi)流體在流動方向上所流過的距離稱為流速。 B A 無限時間；B 單位時間；C 長時間；D 短時間。 40．單位時間內(nèi)流體在流動方向上所流過的（ ）稱為流速。 C A 寬度；B 高度；C 距離；D 直線。 41．單位時間內(nèi)流體在流動方向上所流過的距離稱為（ ）。 A A 流速；B 流線；C 流量；D 流函數(shù)。 42．柏努利方程式中的（ ）項表示單位質(zhì)量流體所具有的位能。 A A gz；B ；C ；D we。 43．柏努利方程式中的gz項表示單位質(zhì)量流體所具有的（ ）。 B A 位能；B 動能；C 靜壓能；D 有效功。 44．柏努利方程式中的（ ）項表示單位質(zhì)量流體所具有的動能。 B A gz；B ；C ；D we。 45．柏努利方程式中的 項表示單位質(zhì)量流體所具有的（ ）。 B A 位能；B 動能；C 靜壓能；D 有效功。 46．柏努利方程式中的（ ）項表示單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能。 C A gz；B ；C ；D we。 47．柏努利方程式中的 項表示單位質(zhì)量流體所具有的（ ）。 C A 位能；B 動能；C 靜壓能；D 有效功。 48．柏努利方程式中的（ ）項表示單位質(zhì)量流體通過泵（或其他輸送設(shè)備）所獲得的能量，稱為有效功。 D A gz；B ；C ；D we。 49．柏努利方程式中的we項表示單位質(zhì)量流體通過泵（或其他輸送設(shè)備）所獲得的能量，稱為（ ）。 D A 位能；B 動能；C 靜壓能；D 有效功。 50．柏努利方程式中的（ ）項表示單位質(zhì)量流體因克服流動阻力而損失的能量。 D A gz；B ；C ；D 。 51．柏努利方程式中的 項表示單位質(zhì)量流體因克服流動阻力而（ ）的能量。 D A 增加；B 擴大；C 需求；D 損失。 52．流體在直管中流動，當（ ）≤2000時，流體的流動類型屬于層流。 A A Re；B Pr；C Nu；D Gr。 53．流體在直管中流動，當Re（ ）2000時，流體的流動類型屬于層流。 A A ≤；B ≥；C = ；D ≠。 54．流體在直管中流動，當Re≤（ ）時，流體的流動類型屬于層流。 B A 1000；B 2000；C 3000；D 4000。 55．流體在直管中流動，當Re≤2000時，流體的流動類型屬于（ ）。 A A 層流；B 湍流；C 過渡流；D 漩渦流。 56．流體在直管中流動，當（ ）≥4000時，流體的流動類型屬于湍流。 A A Re；B Pr；C Nu；D Gr。 57．流體在直管中流動，當Re（ ）4000時，流體的流動類型屬于湍流。 B A ＜；B ≥；C ≤ ；D ≠。 58．流體在直管中流動，當Re≥（ ）時，流體的流動類型屬于湍流。 D A 1000；B 2000；C 3000；D 4000。 59．流體在直管中流動，當Re＞4000時，流體的流動類型屬于（ ）。 B A 層流；B 湍流；C 過渡流；D 漩渦流。 60．流體在直管中流動，當2000＜（ ）＜4000時，流體的流動類型屬于不穩(wěn)定的過渡區(qū)。 A A Re；B Pr；C Nu；D Gr。 61．流體在直管中流動，當2000＜Re＜4000時，流體的流動類型屬于不穩(wěn)定的（ ）。 C A 層流區(qū)；B 湍流區(qū)；C 過渡區(qū)；D 渦流區(qū)。 62．流體在管內(nèi)作（ ）流動時，其質(zhì)點沿管軸作有規(guī)則的平行運動。 A A 層流；B 湍流；C 過渡流；D 漩渦流。 63．流體在管內(nèi)作層流流動時，其質(zhì)點沿管軸作有規(guī)則的（ ）運動。 B A 垂直；B 平行；C 圓周；D 繞行。 64．流體在管內(nèi)作（ ）流動時，其質(zhì)點作不規(guī)則的雜亂運動。 B A 層流；B 湍流；C 過渡流；D 漩渦流。 65．流體在管內(nèi)作湍流流動時，其質(zhì)點作不規(guī)則的（ ）運動。 D A 垂直；B 平行；C 圓周；D 雜亂。 66．流體在圓管內(nèi)（ ）流動時，平均速度是最大速度的一半。 A A 層流；B 湍流；C 過渡流；D 漩渦流。 67．流體在圓管內(nèi)層流流動時，（ ）是最大速度的一半。 A A 平均速度；B 最大速度；C 中間速度；D 瞬時速度。 68．流體在圓管內(nèi)層流流動時，平均速度是（ ）的一半。 B A 平均速度；B 最大速度；C 中間速度；D 瞬時速度。 69．流體在圓管內(nèi)層流流動時，平均速度是最大速度的（ ）。 B A 四分之一；B 一半；C 二倍；D 四倍。 70．流體在圓管內(nèi)（ ）流動時，最大速度是平均速度的二倍。 A A 層流；B 湍流；C 過渡流；D 漩渦流。 71．流體在圓管內(nèi)層流流動時，（ ）是平均速度的二倍。 B A 平均速度；B 最大速度；C 中間速度；D 瞬時速度。 72．流體在圓管內(nèi)層流流動時，最大速度是（ ）的二倍。 A A 平均速度；B 最大速度；C 中間速度；D 瞬時速度。 73．流體在圓管內(nèi)層流流動時，最大速度是平均速度的（ ）。 C A 四分之一；B 一半；C 二倍；D 四倍。 74．對于（ ），當量直徑等于四倍的流通截面積除以潤濕周邊。 B A 圓形管；B 非圓形管；C 矩形管；D 直管。 75．對于非圓形管，（ ）等于四倍的流通截面積除以潤濕周邊。 C A 摩擦直徑；B 彎曲直徑；C 當量直徑；D 公稱直徑。 76．對于非圓形管，當量直徑（ ）四倍的流通截面積除以潤濕周邊。 C A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 77．對于非圓形管，當量直徑等于（ ）的流通截面積除以潤濕周邊。 D A 四分之一；B 一半；C 二倍；D 四倍。 78．對于非圓形管，當量直徑等于四倍的（ ）除以潤濕周邊。 A A 流通截面積；B 表面積；C 流動體積；D 流通體積。 79．對于非圓形管，當量直徑等于四倍的流通截面積（ ）潤濕周邊。 B A 乘以；B 除以；C 加上；D 減去。 80．對于非圓形管，當量直徑等于四倍的流通截面積除以（ ）。 C A 流經(jīng)周邊；B 直管周邊；C 潤濕周邊；D 橫截周邊。 81．層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（ ）。 A 湍流流速＞層流流速；B 流道截面大的為湍流，截面小的為層流； C 層流的雷諾數(shù)＜湍流的雷諾數(shù)；D 層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動。 二、簡答題 1．如何判斷一流體的流動類型? Re≤2000的流動稱為層流流動，Re＞4000的流動稱為湍流流動。 2．層流與湍流是如何定義的？ Re≤2000的流動稱為層流流動，Re＞4000的流動稱為湍流流動。 3．簡述層流與湍流的區(qū)別。 流體在管內(nèi)作層流流動時，其質(zhì)點沿管軸作有規(guī)則的平行運動，各質(zhì)點互不碰撞，互不混合。流體在管內(nèi)作湍流流動時，其質(zhì)點作不規(guī)則的雜亂運動，并相互碰撞，產(chǎn)生大大小小的漩渦。 4．什么是“當量直徑”? 對非圓形截面的通道, 可以找到一個與圓形管直徑相當?shù)摹爸睆健眮泶? 此直徑即稱為“當量直徑”。 5．當量直徑是如何計算的? 當量直徑等于四倍的流通橫截面積除以潤濕周邊。 6．某液體分別在本題附圖所示的三根管道中穩(wěn)定流過，各管絕對粗糙度、管徑均相同，上游截面1-1’的壓強、流速也相等。問：在三種情況中，下游截面2-2’的流速是否相等？ 答：三種情況中，下游截面2-2’的流速相等。 7．某液體分別在本題附圖所示的三根管道中穩(wěn)定流過，各管絕對粗糙度、管徑均相同，上游截面1-1’的壓強、流速也相等。問：在三種情況中，下游截面2-2’的壓強是否相等？如果不等，指出哪一種情況的數(shù)值最大，哪一種情況的數(shù)值最??？其理由何在？ 答：三種情況中，下游截面2-2’的壓強不相等，其中（a）的壓強最大，（c）的壓強最小。這是因為（c）管上不僅有一個閥門消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得靜壓強降低。 三、計算題 1．一套管換熱器的內(nèi)管外徑為80 mm, 外管內(nèi)徑為150 mm, 其環(huán)隙的當量直徑為多少? 解：de = 4 = 4 = 150 – 80 = 70 mm 2．某液體在一管路中穩(wěn)定流過，若將管子直徑減小一半，而流量不變，則液體的流速為原流速的多少倍? 解：V = uA， u1A1 = u2A2， A = ， 當 d1 = 2d2 時 u1 = u2 ， 有 ， ， 即 得 u2 = 4u1 3．一定量的液體在圓形直管內(nèi)作滯流流動。若管長及液體物性不變，而管徑減至原有的一半，問因流動阻力產(chǎn)生的能量損失為原來的多少倍？ 解： 流動阻力 ， 設(shè)管徑改變后 ， 則根據(jù)u1A1 = u2A2 可得u2 = 4u1，滯流時 ， = ， ， ∴ 4．某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為13.3103 Pa，計算設(shè)備內(nèi)的絕對壓強與表壓強。已知該地區(qū)大氣壓強為98.7103 Pa。 解：絕對壓強 = 大氣壓 — 真空度 = 98.7103 — 13.3103 = 85.4103 Pa 表壓強 = —真空度 = —13.3103 Pa 5．甲乙兩地的平均大氣壓強分別為85.3103 Pa和101.33103 Pa，在甲地操作的真空精餾塔塔頂?shù)恼婵毡碜x數(shù)為80103 Pa，在乙地操作時，若要求塔內(nèi)維持相同的絕對壓強，真空表讀數(shù)應(yīng)為多少? 解：在甲地 絕對壓強 = 大氣壓 — 真空度 = 85.3103 — 80103 = 5.3103 Pa 在乙地 真空度 = 大氣壓 —絕對壓強 = 101.33103 — 5.3103 = 96.03103 Pa 6．在蘭州操作的苯乙烯真空精餾塔頂?shù)恼婵毡碜x數(shù)為80103 Pa，在天津操作時，若要求塔內(nèi)維持相同的絕對壓強，真空表的讀數(shù)應(yīng)為多少？蘭州地區(qū)的平均大氣壓強為85.3103 Pa，天津地區(qū)的平均大氣壓強為101.33103 Pa。 解：在蘭州 絕對壓強 = 大氣壓 — 真空度 = 85.3103 — 80103 = 5.3103 Pa 在天津 真空度 = 大氣壓 —絕對壓強 = 101.33103 — 5.3103 = 96.03103 Pa 7．某設(shè)備的進、出口壓強分別為1200 mmH2O（真空度）和1.6 kgf/cm2（表壓）。若當?shù)卮髿鈮簽?60 mmHg, 求此設(shè)備進、出口的壓強差。（用SI制表示） 解： 進口 P1（絕壓）= P（大氣壓）- P（真空度） 出口 P2（絕壓）= P（大氣壓）+ P（表壓） P1（真空度）= 1200 mmH2O = 0.12 kgf/cm2 P1（絕壓）- P2（絕壓）= - [P1（真空度）+P2（表壓）] = -（0.12+1.6）= -1.72 kgf/cm2 = -1.729.81104 = -1.687105 N/m2 8．在附圖所示的儲油罐中盛有密度為960 kg/m3 的油品。油面高于罐底9.6 m，油面上方為常壓。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760 mm圓孔，其中心距罐底800 mm，孔蓋用14 mm 的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應(yīng)力取為39.23106 Pa，問：至少需要幾個螺釘？ 解：設(shè)通過孔蓋中心的水平面上液體的靜壓強為 p，則p就是管內(nèi)液體作用與孔蓋上的平均 壓強。由流體靜力學(xué)基本方程式知 作用在孔蓋外側(cè)的是大氣壓強 pa，故孔蓋內(nèi)外兩側(cè)所受壓強差為 作用在孔蓋上的靜壓力為 每個螺釘能承受的力為 螺釘?shù)膫€數(shù) = 3.76104/6.04103 = 6.23 個 即至少需要7個螺釘。 9．某流化床反應(yīng)器上裝有兩個U管壓差計，如本題附圖所示。測得R1 = 400 mm，R2 = 50 mm，指示液為水銀。為防止水銀蒸氣向空間擴散，在右側(cè)的U管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度R3 =50 mm。求A、B兩處的表壓強。 解：U管壓差計連接管中是氣體，其密度遠遠小于水銀及水的密度，由氣柱高度所產(chǎn)生的壓強差可以忽略。設(shè)R2下端為C點，R1下端為D點，因此可認為 PA≈PC,PB≈PD。 PA≈PC =ρH2OgR3 +ρHggR2 = 10009.810.05 + 136009.810.05 = 7161 N/m2（表壓） PB≈PD = PA +ρHggR1 = 7161 + 136009.810.4 = 6.05104 N/m2（表壓） 10．根據(jù)本題附圖所示的微差壓差計的讀數(shù)，計算管路中氣體的表壓強p。壓差計中以油和水為指示液，其密度分別為920 kg/m3 及998 kg/m3，U管中油、水交界面高度差R = 300mm。兩擴大室的內(nèi)徑D均為60 mm，U管內(nèi)徑d為6 mm。 當管路內(nèi)氣體壓強等于大氣壓強時，兩擴大室液面平齊。 解：當管路內(nèi)的氣體壓強等于大氣壓強時，兩擴大室的液面平齊，則兩擴大室液面差 Δh與微差壓差計讀數(shù)R的關(guān)系為 當壓差計讀數(shù)R = 300 mm時，兩擴大室液面差為 m 則管路中氣體的表壓強為 p =（998 - 920）9.810.3 + 9209.810.003 = 257 N/m2（表壓） 11．有一內(nèi)徑為25 mm的水管，如管中水的流速為1.0 m/s，求： （1）管中水的流動類型； （2）管中水保持層流狀態(tài)的最大流速（水的密度ρ=1000 kg/m3, 粘度μ= 1 cp）。 解：（1）Re = duρ/μ= 0.02511000/0.001 = 25000＞4000 流動類型為湍流。 （2）層流時，Re ≤ 2000，流速最大時，Re = 2000，即duρ/μ= 2000 ∴u = 2000μ/dρ= 20000.001/（0.0251000）= 0.08 m/s 12．密度為850 kg/m3、粘度為810-3 Pas的液體在內(nèi)徑為14 mm的鋼管內(nèi)流動，液體的流速為1 m/s。計算：（1）雷諾準數(shù)，并指出屬于何種流型；（2）若要使該流動達到湍流，液體的流速至少應(yīng)為多少？ 解：（1）Re = duρ/μ= 0.0141850/810-3 = 1487.5 ≤ 2000 流動類型為層流 （2）湍流時，Re ≥ 4000，流速最小時，Re = 4000，即duρ/μ= 4000 ∴u = 4000μ/dρ= 40000.008/（0.014850）= 2.69 m/s 13．用 1084 mm 的鋼管從水塔將水引至車間，管路長度150 m（包括管件的當量長度）。若此管路的全部能量損失為118 J/kg，此管路輸水量為若干m3/h？（管路摩擦系數(shù)可取為0.02，水的密度取為1000 kg/m3） 解：能量損失 118 J/kg ∴ u = 2.8 m/s 流量 V = uA = 2.8 79.13 m3/h 14．用Φ1689 mm的鋼管輸送原油。管線總長100 km, 油量為60000 kg/h，油管最大抗壓能力為1.57107 Pa。已知50 ℃時油的密度為890 kg/m3, 粘度為181 cp。假定輸油管水平放置，其局部阻力忽略不計。問：為完成上述輸油任務(wù), 中途需設(shè)幾個加壓站? 解：u1 = u2，Z1 = Z2， u = V/A = (60000/890)/(36000.7850.152) = 1.06 m/s Re = duρ/μ= 0.151.06890/(18110-3) = 782 層流 λ= 64/Re = 64/782 = 0.0818 ΔP =λ(l/d)(u2/2)ρ= 0.0818(105/0.15)(1.062/2)890 = 2.72107 Pa n = 2.72107/(1.57107) = 1.73 中途應(yīng)設(shè)一個加壓站 15．用泵將水從水池送至高位槽。高位槽液面高于水池液面50 m，管路全部能量損失為20 J/kg，流量為36 m3/h，高位槽與水池均為敞口。若泵的效率為60%，求泵的軸功率。（水的密度取為1000 kg/m3） 解：設(shè)水池液面為1-1’截面，高位槽液面為2-2’，以水池液面為基準水平面，在兩截面間列柏努利方程式。 Z1 = 0，Z2 = 50 m，u1≈0，u2≈0，P1 = P2 = 0（表壓），Σhf = 20 J/kg ∴ we = 9.8150 + 20 = 510.5 J/kg 水的質(zhì)量流率 ws = 361000/3600 = 10 kg/s 有效功率 Ne = wews = 510.510 = 5105 W 軸功率 N = 5105/0.6 = 8508.3 W 16．高位槽內(nèi)的水面高于地面8 m，水從Φ1084mm的管道中流出。管路出口高于地面2m。在本題特定條件下，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按Σhf = 6.5u2 計算(不包括出口的能量損失)，其中u為水在管內(nèi)的流速，m/s。計算： 1． 截面處水的流速； 2．水的流量，m3/h。 解：（1）以高位槽液面為上游截面1-1,管路出口內(nèi)側(cè)為下游截面2-2, 并以地面為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式 Z1 = 8 m，Z2 = 2 m，u1≈0，P1 = P2 = 0（表壓） Σhf = 6.5u2 = 6.5 代入上式, 得 u2 = 2.9 m/s 由于輸水管的直徑相同, 且水的密度可視為常數(shù), 所以A-A截面處水的流速為 uA = 2.9 m/s。 （2）水的流量 Vh = 3600Au = 3600π/40.122.9 = 82 m3/h 17．水以2.5m/s的流速流經(jīng) 382.5 mm的水平管，此管以錐形管與另一 383 mm的水平管相連。如附圖所示，在錐形管兩側(cè)A、B處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強。若水流經(jīng)A、B兩截面間的能量損失為1.5 J/kg，求兩玻璃管的水面差（以mm記），并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對位置。（水的密度取為1000 kg/m3） 解：上游截面A-A’，下游截面B-B’，通過管子中心線作基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式。 式中 ZA = ZB = 0，uA = 2.5 m/s，ΣhfA,B = 1.5 J/kg 根據(jù)連續(xù)性方程式，對于不可壓縮流體 有 m/s 兩截面的壓強差為 = = 868.55 N/m2 即 mmH2O 由于 ∴ pB ＞ pA 18．用離心泵將水從儲槽送至水洗塔的頂部，槽內(nèi)水位維持恒定，各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為 762.5 mm。在操作條件下，泵入口處真空表的讀數(shù)為24.66103 Pa；水流經(jīng)吸入管與排出管（不包括噴頭）的能量損失可分別按 與 計算。由于管徑不變，故式中u為吸入或排出管的流速m/s。排水管與噴頭處的壓強為98.07103 Pa（表壓）。求泵的有效功率。（水的密度取為1000 kg/m3） 解：（1）水在管內(nèi)的流速與流量 設(shè)儲槽水面為上游截面1-1’，真空表連接處為下游截面2-2’，并以截面1-1’為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程。 式中 Z1 = 0，Z2 = 1.5 m，p1 = 0（表壓），p2 = -24.66103 Pa（表壓） u1 ≈0， 將上列數(shù)值代入柏努利方程式，解得水在管內(nèi)的流速u2 m/s 水的流量 ws = uAρ= kg/s （2）泵的有效功率 設(shè)儲槽水面為上游截面1-1’，排水管與噴頭連接處為下游截面2-2’，仍以截面1-1’為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程。 式中 Z1 = 0，Z2 = 14 m，u1 ≈0，u2 = 2 m/s，p1 = 0（表壓） p2 =98.07103 Pa（表壓）， 將上列數(shù)值代入柏努利方程式，解得 J/kg 泵的有效功率 Ne = wews = 285.417.92 = 2260 W 19．在本題附圖所示的實驗裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置U管壓差計，以測量兩截面之間的壓強差。當水的流量為10800 kg/h 時，U管壓差計讀數(shù)R為100 mm。粗、細管的直徑分別為Φ603.5 mm與Φ423 mm。計算：（1）1kg水流經(jīng)兩截面間的能量損失；（2）與該能量損失相當?shù)膲簭娊禐槎嗌貾a？（水的密度取為1000 kg/m3） 解：（1）1kg水流經(jīng)兩截面間的能量損失 設(shè)導(dǎo)管在上游的連接處為截面1-1’，下游的連接處為截面2-2’，并通過管軸作基準水平面。在兩截面間列柏努利方程 式中 Z1 = Z2 = 0，u = ws/Aρ m/s m/s ∵ ， ∴ J/kg 將以上各數(shù)值代入柏努利方程式，解得 J/kg （2）與該能量損失相當?shù)膲簭娊? N/m2 20．在圖示裝置中，水管直徑為Φ573.5 mm。當閥門全閉時，壓力表讀數(shù)為0.3大氣壓, 而在閥門開啟后，壓力表讀數(shù)降至0.2大氣壓。設(shè)管路入口至壓力表處的壓頭損失為 0.5 mH2O，求水的流量為若干m3/h？ 解：閥門全閉時，由 P2 =ρgH，H = 0.31.013105/（10009.81）= 3.1 m 即水槽液面距閥門中心線的高度為3.1 m。 閥門開啟時，以水槽液面為上游截面1-1，壓力表處為下游截面2-2，管路中心線為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式 Z1 = H = 3 m，Z2 = 0，P1 = 0，P2 = 0.21.013105 Pa，u1≈0，Σhf/g = 0.5 mH2O 代入上式 3.1 = 0.21.013105/（10009.81）+ /（29.81）+ 0.5 解得 u2 = 3.24 m/s Vh =（π/4）d2u3600 = 22.9 m3/h 21．如圖所示，密度為850 kg/m3的料液從高位槽送入塔中，高位槽內(nèi)的液面維持恒定。塔內(nèi)表壓強為9.81103 Pa，進料量為5 m3/h。連接管直徑為 382.5 mm，料液在連接管內(nèi)流動時的能量損失為30 J/kg（不包括出口的能量損失）。求：高位槽內(nèi)的液面應(yīng)比塔的進料口高出多少？ 解：以高位槽液面為上游截面1-1’，連接管出口內(nèi)側(cè)為下游截面2-2’，并以截面1-1’為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式。 式中 Z1 = 0，u1≈0， m/s p1 = 0（表壓），p2 = 9.81103 Pa（表壓），Σhf = 30 J/kg 將上述數(shù)值代入柏努利方程，解得 m 高位槽內(nèi)的液面應(yīng)比塔的進料口高4.37 m。 22．如圖所示，用泵將儲槽中密度為1200 kg/m3的溶液送到蒸發(fā)器內(nèi)。儲槽內(nèi)液面維持恒定，其上方與大氣相同。蒸發(fā)器內(nèi)的操作壓強為200mmHg（真空度），蒸發(fā)器進料口高于儲槽內(nèi)的液面15 m，輸送管道的直徑為 684 mm，送料量為20 m3/h，溶液流徑全部管道的能量損失為120 J/kg，求泵的有效功率。 解：以儲槽的液面為上游截面1-1’，管路出口內(nèi)側(cè)為下游截面2-2’，并以截面1-1’為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式。 式中 Z1 = 0，Z2 = 15 m， p1 = 0（表壓）， Pa（表壓） u1 ≈0， m/s，Σhf = 120 J/kg 將以上各項數(shù)值代入柏努利方程中 J/kg kg/s Ne = wews =246.96.67 = 1647 W 23．本題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)。鹽水的密度為1100kg/m3，循環(huán)量為36m3/h。管路的直徑相同，鹽水由A流經(jīng)兩個換熱器而至B的能量損失為98.1 J/kg，由B流至A的能量損失為49 J/kg。求：（1）若泵的效率是70%，其軸功率為多少kW？（2）若A處的壓強表讀數(shù)為245.2103 Pa時，B處的壓強表讀數(shù)為多少Pa？ 解：（1）泵的軸功率 在循環(huán)管路中任選某截面為1-1’，并兼為截面2-2’（意即流體由截面1-1’出發(fā)，完成一個流動循環(huán)后達到截面2-2’）。在兩截面間列柏努利方程式。 因截面為1-1’與截面2-2’重合，所以 u1 = u2，p1 = p2，Z1 = Z2 上式可簡化為 we = Σhf =ΣhfAB + ΣhfBA = 98.1 + 49 = 147.1 J/kg 流體的質(zhì)量流量 ws = Vsρ=361100/3600 = 11 kg/s 泵的軸功率 N = wews/η=147.111/0.7 = 2312 W （2）B處壓強表的讀數(shù) 在兩壓強表所在的截面位置A與截面B之間列柏努利方程式，并通過截面A中心作基準水平面，得 式中 ZA = 0，ZB = 7 m，uA = uB，pA = 245.2103 Pa，ΣhfAB = 98.1 J/kg 將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程式，解得 pB = 245.2103 –（9.817 + 98.1）1100 = 61753 Pa = 61.8103 Pa 24．附圖中所示的高位槽液面維持恒定，管路中ab和cd兩段的長度、直徑及粗糙度均相同。某液體以一定流量流過管路，液體在流動中溫度可視為不變。問：（1）液體通過ab和cd兩管段的能量損失是否相等？（2）此兩管段的壓強差是否相等？寫出它們的表達式。 解：（1）直管的能量損失 管段ab與cd中，長度、直徑均相同；流量不變則流速相同；溫度不變，密度相同，粘度相同，則雷諾數(shù)相同；又由于粗糙度相同，則摩擦系數(shù)相同，所以兩管段的能量損失相等。 （2）兩管段的壓強差不相等。 在兩管段上分別列柏努利方程式 ab管段 式中 ua = ub，則 cd管段 式中 uc = ud，Zc = Zd，則 25．附圖所示的管路上裝有一個閥門，如減小閥門的開度，問：（1）液體在管內(nèi)的流速及流量的變化情況；（2）液體流經(jīng)整個管路系統(tǒng)的能量損失情況。 解：（1）液體在管內(nèi)的流速及流量均減小。 （2）以水槽液面為上游截面1-1’，管路出口外側(cè)為下游截面2-2’，并以管路出口中心線為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式。 式中 Z1 = h，Z2 = 0，u1 ≈0，u2 = 0，p1 = p2 = 0（表壓） 得 Σhf = gh 即能量損失不變。 　 第二章 流體輸送設(shè)備 一、單選題 1．離心泵（ ）灌泵，是為了防止氣縛現(xiàn)象發(fā)生。 C A 停泵前；B 停泵后；C 啟動前；D 啟動后。 2．離心泵啟動前（ ），是為了防止氣縛現(xiàn)象發(fā)生。 D A 灌水；B 放氣；C 灌油；D 灌泵。 3．離心泵啟動前灌泵，是為了防止（ ）現(xiàn)象發(fā)生。 A A 氣縛；B 氣蝕；C 氣阻；D 氣泡。 4．離心泵裝置中（ ）的底閥的作用是防止啟動前灌入的液體從泵內(nèi)流出。 A A 吸入管路；B 排出管路；C 調(diào)節(jié)管路；D 分支管路。 5．離心泵裝置中吸入管路的（ ）的作用是防止啟動前灌入的液體從泵內(nèi)流出。 B A 調(diào)節(jié)閥；B 底閥；C 出口閥；D 截止閥。 6．離心泵裝置中（ ）的濾網(wǎng)可以阻攔液體中的固體顆粒被吸入而堵塞管道和泵殼。 A A 吸入管路；B 排出管路；C 調(diào)節(jié)管路；D 分支管路。 7．離心泵裝置中吸入管路的（ ）可以阻攔液體中的固體顆粒被吸入而堵塞管道和泵殼。 B A 底閥；B 濾網(wǎng)；C 彎頭；D 橫管。 8．為提高離心泵的經(jīng)濟指標，宜采用（ ）葉片。 B A 前彎；B 后彎；C 垂直；D 水平。 9．離心泵的（ ）又稱揚程。 C A 流量；B 軸功率；C 壓頭；D 效率。 10．離心泵的壓頭又稱（ ）。 C A 流量；B 軸功率；C 揚程；D 效率。 11．離心泵的（ ）安裝高度小于允許安裝高度，就可防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。 D A 最初；B 計劃；C 模擬；D 實際。 12．離心泵的實際安裝高度（ ）允許安裝高度，就可防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。 B A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 13．離心泵的實際安裝高度小于（ ）安裝高度，就可防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。 D A 最初；B 計劃；C 模擬；D 允許。 14．離心泵的實際安裝高度小于允許安裝高度，就可防止（ ）現(xiàn)象發(fā)生。 B A 氣縛；B 氣蝕；C 氣阻；D 氣泡。 15．往復(fù)泵的（ ）調(diào)節(jié)是采用回路調(diào)節(jié)裝置。 C A 容積；B 體積；C 流量；D 流速。 16．往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)是采用（ ）調(diào)節(jié)裝置。 D A 閥門；B 放空；C 彎路；D 回路。 17．離心泵最常用的調(diào)節(jié)方法是（　?。?。 B A 改變吸入管路中閥門開度；B 改變排出管路中閥門開度； C 安置回流支路，改變循環(huán)量的大?。籇 車削離心泵的葉輪。 18．往復(fù)泵適用于（　?。??！　。? A 大流量且流量要求特別均勻的場合；B 介質(zhì)腐蝕性特別強的場合； C 流量較小，揚程較高的場合；D 投資較小的場合。 19．有兩種說法：（1）往復(fù)泵啟動不需要灌泵；（2）往復(fù)泵的流量隨流量增大而減小，則（　　）。　　C A 兩種說法都對；B 兩種說法都不對； C 說法（1）對，說法（2）不對；D 。說法（2）對，說法（1）不對 20．有人認為泵的揚程就是泵的升揚高度，有人認為泵的軸功率就是原動機的功率，我認為（　?。??！　 A 這兩種說法都不對；B這兩種說法都對；C 前一種說法對；D 后一種說法對。 21．離心泵的調(diào)節(jié)閥（ ）。 B A 只能安裝在進口管路上；B 只能安裝在出口管路上； C 安裝在進口管路或出口管路上均可；D 只能安裝在旁路上。 22．離心泵調(diào)解法的開度改變時，（　?。??！　 A 不會改變管路特性曲線；B 不會改變工作點； C 不會改變泵的特性曲線；D 不會改變管路所需的壓頭。 23．離心泵停車時要（　?。?。　　A A 先關(guān)出口閥后斷電；B 先斷電后關(guān)出口閥； C 先關(guān)出口閥或先斷電均可；D 單級式的先斷電，多級式的先關(guān)出口閥。 24．泵的工作點（　?。?。　　D A 由泵銘牌上的流量和揚程所決定；B 即泵的最大效率所對應(yīng)的點； C 由泵的特性曲線所決定；D 是泵的特性曲線與管路特性曲線的交點。 25．往復(fù)泵在操作中，（　　）?！　 A 不開旁路閥時，流量與出口閥的開度無關(guān)；B 允許的安裝高度與流量有關(guān)； C 流量與轉(zhuǎn)速無關(guān)；D 開啟旁路閥后，輸入設(shè)備中的液體流量與出口閥的開度無關(guān)。 26．離心泵沒有下面的優(yōu)點（　?。?。　　D A 結(jié)構(gòu)簡單；B 流量均勻且易于調(diào)節(jié)； C 操作維修方便；D 流量受壓頭的影響很小。 27．當兩臺規(guī)格相同的離心泵并聯(lián)時，只能說（　　）。　　A A 在新的工作點處較原工作點處的流量增大一倍； B 當揚程相同時，并聯(lián)泵特性曲線上的流量是單臺泵特性曲線上流量的兩倍； C 在管路中操作的并聯(lián)泵較單臺泵流量增大一倍； D在管路中操作的并聯(lián)泵揚程與單臺泵操作時相同，但流量增大兩倍。 28．當離心泵內(nèi)充滿空氣時，將發(fā)生氣縛現(xiàn)象，這是因為（　?。！　 A 氣體的粘度太小；B 氣體的密度太小； C 氣體比液體更容易其漩渦；D 氣體破壞了液體的連續(xù)性。 29．在測定離心泵的特性曲線時下面的安裝是錯誤的（　?。?。　　B A 泵進口處安裝真空表；B 進口管路上安裝節(jié)流式流量計； C 泵出口處安裝壓力表；D 出口管路上安裝調(diào)節(jié)閥。 二、填空題 1．啟動離心泵前應(yīng)做的工作有（ ）和（ ）。 灌泵 關(guān)閉出口閥門 2．啟動離心泵前灌泵是為了防止（ ）發(fā)生。 氣縛 3．啟動離心泵前關(guān)閉出口閥門是為了（ ）啟動電流，以保護電機。 減小 4．啟動離心泵前關(guān)閉出口閥門是為了減小（ ），以保護電機。 啟動電流 5．啟動離心泵前關(guān)閉出口閥門是為了減小啟動電流，以（ ）。 保護電機 6．啟動離心泵前如果（ ），有可能會發(fā)生氣縛現(xiàn)象。 不灌泵 7．啟動離心泵前如果不灌泵，有可能會發(fā)生（ ）現(xiàn)象。 氣縛 8．停離心泵前首先應(yīng)（ ）。 關(guān)閉出口閥門 9．停離心泵前首先應(yīng)關(guān)閉（ ）。 出口閥門 10．停離心泵前首先應(yīng)（ ）閥門。 關(guān)閉出口 11．停離心泵前首先應(yīng)關(guān)閉（ ）閥門。 出口 12．停離心泵前首先應(yīng)關(guān)閉出口（ ）。 閥門 13．若離心泵的（ ）安裝高度大于允許安裝高度，在操作中會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。 實際 14．若離心泵的實際安裝高度（ ）允許安裝高度，在操作中會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。 大于 15．若離心泵的實際安裝高度大于（ ）安裝高度，在操作中會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。 允許 16．若離心泵的實際安裝高度大于允許安裝高度，在操作中會發(fā)生（ ）現(xiàn)象。 氣蝕 17．往復(fù)泵的（ ）調(diào)節(jié)是采用回路調(diào)節(jié)裝置。 流量 18．往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)是采用（ ）調(diào)節(jié)裝置。 回路 19．啟動往復(fù)泵時（ ）灌泵。 不需要 20．啟動往復(fù)泵時（ ）關(guān)閉出口閥門。 不能 21．啟動往復(fù)泵時不能（ ）出口閥門。 關(guān)閉 22．啟動往復(fù)泵時不能關(guān)閉（ ）閥門。 出口 23．啟動往復(fù)泵時不能關(guān)閉出口（ ）。 閥門 24．離心泵的工作點是（ ）曲線與（ ）曲線的交點。 泵的特性 管路特性 三、簡答題 1．啟動離心泵前及停泵前應(yīng)做哪些工作? 啟動離心泵前應(yīng)灌泵、關(guān)閉泵的出口閥門，停泵前也應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥門。 2．啟動離心泵前為什么要灌泵？ 為了防止氣縛現(xiàn)象發(fā)生。 3．啟動離心泵前為什么要關(guān)閉泵的出口閥門？ 為了減小啟動電流，以保護電機。 4．停泵前為什么要關(guān)閉泵的出口閥門？ 防止高壓液體倒流，對泵造成損害。 5．啟動離心泵前如果不灌泵會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 會發(fā)生氣縛現(xiàn)象。 6．若離心泵的實際安裝高度大于允許安裝高度會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 會發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。 7．如何防止氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生? 離心泵的實際安裝高度小于計算的允許安裝高度就可以防止氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生。 8．啟動往復(fù)泵時是否需要灌泵？ 不需要。 9．啟動往復(fù)泵時能否關(guān)閉出口閥門？ 不能。 10．往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)能否采用出口閥門調(diào)節(jié)？ 不能。 11．往復(fù)泵的流量調(diào)節(jié)采用何種方式？ 采用回路調(diào)節(jié)裝置。 第三章 非均相分離 一、單選題 1．在滯流區(qū)顆粒的沉降速度正比于（ ）。D (A)（ρs-ρ）的1/2次方 (B)μ的零次方 (C)粒子直徑的0.5次方 (D)粒子直徑的平方 2．自由沉降的意思是（ ）。D (A)顆粒在沉降過程中受到的流體阻力可忽略不計 (B)顆粒開始的降落速度為零，沒有附加一個初始速度 (C)顆粒在降落的方向上只受重力作用，沒有離心力等的作用 (D)顆粒間不發(fā)生碰撞或接觸的情況下的沉降過程 3．顆粒的沉降速度不是指（ ）。B (A)等速運動段的顆粒降落的速度 (B)加速運動段任一時刻顆粒的降落速度 (C)加速運動段結(jié)束時顆粒的降落速度 (D)凈重力(重力減去浮力)與流體阻力平衡時顆粒的降落速度 4．對于恒壓過濾（ ）。D (A)濾液體積增大一倍則過濾時間增大為原來的 倍 (B)濾液體積增大一倍則過濾時間增大至原來的2倍 (C)濾液體積增大一倍則過濾時間增大至原來的4倍 (D)當介質(zhì)阻力不計時，濾液體積增大一倍，則過濾時間增大至原來的 倍 5．回轉(zhuǎn)真空過濾機洗滌速率與最終過濾速率之比為（ ）。A (A) l (B)1/2 (C) 1/4 (D)1/3 6．以下說法是正確的（ ）。B (A)過濾速率與S(過濾面積)成正比 (B)過濾速率與S2成正比 (C)過濾速率與濾液體積成正比 (D)過濾速率與濾布阻力成反比 7．葉濾機洗滌速率與最終過濾速率的比值為（ ）。D (A) 1/2 (B)1/4 (C) 1/3 (D) l 8．過濾介質(zhì)阻力忽略不計，濾餅不可壓縮進行恒速過濾，如濾液量增大一倍，則（ ）。C