化工原理自測練習(xí)題(上冊)華東理工大學(xué)

1、練習(xí)一 第一章 流體流動. 填充1連續(xù)性假定 流體質(zhì)點連續(xù) ，定態(tài)條件下，連續(xù)性方程的物理意義是： 其質(zhì)量流量不變。流體在管流動時，2控制體與系統(tǒng)的區(qū)別在于考察方法的不同，對系統(tǒng)進(jìn)行考察的方法是 控制體進(jìn)行考察的方法是 歐拉法 。拉格朗日法 ，對3圓管湍流和層流的區(qū)別是流型層流湍流本質(zhì)區(qū)別質(zhì)點無徑向脈動質(zhì)點有徑向脈動Re4000剪應(yīng)力分布r2lr2l速度分布uu 1 (Rr )2umax Ruu(1 Rr )numaxRu/umax1/20.8與 Re 的關(guān)系64 Re高度湍流 f (Re)一般湍流 f(Re, ) d與 /d 的關(guān)系無關(guān)有關(guān)4 圓形直管， qV 一定，設(shè)計時若將 d 增加一倍

2、，則層流時 hf 是原值 1/16 倍，高度湍流 時，是原值的 1/32 倍(忽略的 /d 變化)5 流體在直管流動造成阻力損失的根本原因是 流體具有粘性， 直管阻力損失體現(xiàn)在 流體 勢能的下降 。6 某孔板流量計用水測得 Co=0.64 ，現(xiàn)用于測900kg / m3，0.8mPa.s的液體，問此時 Co=0.64 ( )7. 如圖示管線，將支管 A的閥門開大，則管以下參數(shù)如何變化？qVA ， qVB ， qV總 ， p , hfA , hfMN8.圖示管路系統(tǒng)中，已知流體流動的總阻力損失 hf 56J / kg ，若關(guān)小閥門，則總阻力損失 hf =56J/kg , 兩槽液面的垂直距離 H=

3、5.71m.9.圖示管路系統(tǒng)中，已知 dabdcd ， abcd ，lab lcd ，0。比較 ua=uc，(pa pb) (pcpd ) ( a b ) ( c d )10.如圖示供水管線，管長 L，流量 qV ，今因檢修管子，用若干根直徑為 0.5d 、管長相同于L 的管子并聯(lián)代替原管， 保證輸水量 qV 不變 , 設(shè)為常數(shù) , /d 相同 , 局部阻力均忽略 則并聯(lián)管數(shù)至少需要 6 根11.如圖通水管路，當(dāng)流量為 qV 時，測得 (p1 p2) 5mmH2 O ，若流量為 2qV時，(p1 p2) 11mH2O.( 設(shè)在阻力平方區(qū) )選擇1A; 2B, 3D三計算1 解： 1)本題屬靜力

4、學(xué)問題，是兩個U 型壓差計的組合對左邊壓差計：ABRg( i)對右邊壓差計：ABHg(i)ApA(z2z1)g，cpcpA(z2z1)g(RH)g(pA0.278at2) RHpA(z2z1) gg( i)=0.521m2.解：兩槽液面 1-2 間列機(jī)械能衡算式，ZghfhfA Bhfl le u2hfed2因為很大，設(shè) Re2000，(1)2)64Rehf32 (l l e)ud23）hfABAB(R1 R2)g( i ) 29.1J /kg4）結(jié)合（1）（3）（4）u 0.57m/ s驗證 Re=9062000, 計算有效2）當(dāng)閥門關(guān)閉，流體靜止，當(dāng)閥門打開，A , （ A 閥門關(guān)閉,C)

5、( i)gR1C不變, 同理,閥門關(guān)閉, u2,R1閥打開 , Bh fB 2hfB2 ( du22(1)u22B2BBC A ( i) gR2B , R21) 對截面 1-B 間列機(jī)械能衡算式：( dl22 u2 )oc ( l u2 )cB 2 )oc ( d 2 )cB(z1 zB)g根據(jù)連續(xù)性方程u d2CB CB44uOCdO2C3解pBuOC 1.70m / s,uCB 2.65m / s6.80m/s孔流速度 uo uoc(doc )2o oco oc doCo2u0 )2)2(C06.01 104 Pa2)注意 : 本題由于 D 點的位置未定 ,故題意可能是求 C 點或 對 1

6、-B 及 1-A 分別列機(jī)械能衡算式Z1g ZB g (2u2 )oc2u2 )cBA 點的壓強(qiáng)pBZ1g ZAg (2u2 )oc(d2u22)pAcA根據(jù)連續(xù)性方程dO2Cuoc2d2CB uCBuOC 2.15m/ s,PC 1.94 104PaPA 3.92 104 Pa練習(xí)二 第二章 流體輸送機(jī)械填充1. 隔膜泵 . 計量泵 齒輪泵 螺桿泵2. 泵液體平均密度太小 , 灌泵排氣和保持泵密封良好3. 泵流體壓強(qiáng)太低減小吸入管路阻力 降低 Pv 或增加 P04. 調(diào)節(jié)旁路閥 ,改變活塞行程 ,往復(fù)次數(shù)5. 灌泵排氣 關(guān)閉出口閥 旁路閥6. = 1.27.He 2H8. 2.7469. p

7、 ,He不變 ,Pa10. 6.9111. =12.24.3 0 7.2選擇1.c 2.B 3.D 4.D三.計算解 : 對于循環(huán)管路 :l u2 d 2g (4qV2 )2d 2g ( d2 )20 20 300.03Hehfl114.3m 在截面10.0312 9.814 1.413 10 33.14 0.0322之間列機(jī)械能恒算式2l u22)d2壓,即 p2 0,代入2u22g p2 ( 22為使泵入口處不出現(xiàn)負(fù)2l1 )u2gZd1 ) 22gZ0p0 Z0p0 (12.01 104四 . 復(fù)雜管路 ,n 個支管 n 個機(jī)械能方程 解:1B閥關(guān)閉 ,為簡單管路 ,1 2截面之間列機(jī)械

8、能衡算 式H Z2hf1 2Z2l1 l2d12g4qVd26 1.29 106qV2聯(lián)立解方程H 6 1.29 106 qV252He 22 7.2 105 qV23qV 10.2m3 /h2 B 閥全開時 ,為分支管路 在 1-2 之間列機(jī)械能衡算式H Z2l12 u1在 1-3 之間列機(jī)械能衡算式H Z3l1 u12d 2 g2 l2 u2 d 2g2 l3 u3 d 2g用同一泵 ,H 相同,u2 u3 u21聯(lián)立解方程52H 6 2.22 105qV252He 22 7.2 105 qV23qV 14.8m3 /h五.解: 在 0-1 之間列機(jī)械能衡算式Z1ld 21g( d42qV

9、60)2d 2 g d2 6010336qV2當(dāng)qV0.21m3 /min時H Z1hf 0 1管路需要 H 10 336 0.212 24.8m 泵揚(yáng)程 He 40 222 0.212 30.2m 24.8m所以此泵合用2.聯(lián)立解方程H 10 336qV2He 40 222qV2qV 0.232m3 /min 0.21m3 /min3.為使流量滿足設(shè)計要求 ,需要調(diào)節(jié)出口閥 （關(guān)小出口閥 ） 當(dāng)出口閥調(diào)節(jié)閥門至 qV 0.21m3 / min時,增加了閥門阻力 則消耗在閥門上的阻力 損失增加了(He H)g(30.2 24.8) 9.81 53J /kgquestion1. 閥門增加阻力后

10、,管路特性方程 ?寫出新的特性方程2. 閥門的當(dāng)量長度H 10 458.0qV2key:le 27.2m五. 圖示輸送管路 ,用離心泵將江水輸送至常壓高位槽.已知吸入管直徑 60 3mm,管長lCD=80m（管長均包括局部阻力的當(dāng)量長度 ）摩擦系數(shù)均為 0.03,Z=12m, 離心泵特性曲 線為 He 30 6 10 5 qV2 ,式中He : m; qV :m3/s試求 :1.管路流量為多少 m3/h2 旱季江面下作業(yè)中存在的問題10解（ 1）22A 10 2 0.6352 8.06m2Ve qeA 0.0378 8.06 0.0305m2 恒壓過濾 :V 2 2VVe KA2 根據(jù)物料衡算

11、V餅 0.6352 0.025 10 0.1008m3500.7305100050 502710 1000w13.9p2710 0.05622w1w 13.90.05622100 13.9p27101000(V V餅 )V餅 (1 )(1V)V餅 (10.7305 0.05622) 0.10080.3825m0.05622 代如恒壓過濾方程520.382522 0.3825 0.0305 1.57 10 5 8.062166（S）（2）板框壓濾機(jī)8(V Ve )VwKA28(0.3825 0.305)1 0.3825101.57 10 5 8.062124(s)練習(xí)三：第四、五章 自測練習(xí)題.

12、 填充1比表面積相等阻力損失與比表面積平方成正比大 顆粒比表面積增大 預(yù)測床層壓降（要求掌握本質(zhì)特征）影響床層阻力的因素： （ 1）物性(2)流動條件(3)設(shè)備特征尺寸22dqd1/21sr0 (q qe)不可壓縮濾餅 ,s 0 要求掌握過濾速度的影響因素(定量 定性) 3愈少q qe2 K qe在恒壓操作下 e n en ,q22生產(chǎn)能力： Q nqA n( Ve2KA 2 Ve)n過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)、真空回轉(zhuǎn)過濾機(jī)40.1hVe 0,w(dV)ww dw A2 4A2 2 2A2r w VwrV終rV終2KA22V終2V終終V終Vw1 Vw0.1hww (dV)2V終wd板框壓濾機(jī)結(jié)果怎樣

13、？5.U U1 U t1) u1與 u 滿足連續(xù)性方程2) 床層的三個階段：固定床、流化床、輸送時速度之間的關(guān)系6.慣性離心力與重力之比壓降 分離效率7不變使床層溫度、濃度分布均勻騰涌 溝流 散式 聚式8(1) 0.05ut200.05m / suput u 0.05 0.01 0.04m/ s hup2)261 250.04n1 269液體由下向上通過由球形均一顆粒所堆積的床層，并 使之流態(tài)化。若液體的體積流量越大，則床層空隙率 不變 。液體在顆?？p隙間的流速不變（變大、 變小、不變、不確定）（流化床，每一個表觀速度有一個相應(yīng)的空隙率。表 觀速度越大，空隙率也越大，而通過床層的實際流速不 變

14、，總是等于顆粒的沉降速度）10含細(xì)小顆粒的氣流在降塵室除去粒子（沉降在斯 托克斯區(qū)），正常情況下能 100% 除去 50um 的粒子， 現(xiàn)氣體處理量增大一倍，原降塵室能100% 除去的最小粒徑為 70.7umqvutAu t , d 2p ( p)g18ututqvqv2p2 50um11降塵室的生產(chǎn)能力只與降塵室的長度和寬度有關(guān)， 而與高度無關(guān)12一般認(rèn)為流化床正常操作的流速圍在起始流化速 度和帶出速度之間13已知 q 為單位過濾面積所得濾液體積V/A ，qe 為 Ve/A，Ve為過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，在恒壓過濾時，測得3740q 200 ，則過濾常數(shù) k=1/3740 ，qe=1/374

15、 q根據(jù)q12K q K q1 ，那么在高溫處理同樣14某重力沉降室在常溫下處理某氣-固混合物時，其效率為的氣 -固混合物，其效率 2 就要比 1小。. 作題圖dq dcq恒速：2(qqe)恒壓 ：2q2三 . 計算題1根據(jù)V懸V懸qeqe解：2cq0,s2cqe0時2c222r00,s1s2qqeC2r01）根據(jù)物料恒算V餅 V固V餅LALA(1 )22c22cqecqer02800828001000280019210000.640.03則 V (1 1)V懸 (1 10.03 ) 2 1.83m30.642) 恒壓過濾，而且 qe 0則 q2 K0.162 0.50.285所需過濾面積：A

16、 V 1.83q 0.2856.42每個框的過濾面積：0.560.56 0.627m2所需的濾框：6.422解：1)A框0.627濾餅充滿框時10.2只取11只c 0.635 0.635 0.025 0.0101m3V餅0.0750.0101 0.135m30.075ab2 0.635 0.635 0.806 m20.135 0.806 在恒壓下過濾：0.167m3 / m22)2q22 qqe K2q2qqeK0.167 2 2 0.167 0.02 3457s 0.96h1 10 5若將操作壓力增加一倍，則1 s 1 0. 5)1 s21 0.51.414521.414K 1.414 10

17、 5m2 /s1.414 10 5q2 2qqe 0.1672 2 0.167 0.02 2445s 0.679h3) 獲過濾量與框厚無關(guān) 3 2 q 0.167m3 / m2V 0.135 28 3.78m331)解 :1)qvqm 12001.21000m3 * /h 0.278m3 /sA 1010 100m 2qvA 設(shè)顆粒的沉降處于斯托d p2g( p)ut0.278 2.7810010 3m/ s克斯區(qū)ut18驗證 : Re6.08 10 6 2.78 10 3 1.21.813 2 計算有效 可100%除去的顆粒直徑為1.12 102) H H0.5utut 0.510 56.0

18、8umH 0 .5H32.78 10 3 0.5ut 0.5ut0.5ut31.39 10 3m/ sdp g1(8put0.5 )2518 1.81 10 5 1.39 109.81 (2500 12)3121118 ut1218 1.81 10 2) 2.78 10 utt (dp )(6.08) 129.81 (2500 12)dp t 2 2 g( p )6.08 106 m 6.08um4.29um可50%降去顆粒的直徑為4.29um67.6%273293 0.836kg / m3 22.4 273 150 2.41 10 5Ns/m23qV0.399m3 / sV 0.836 36

19、00 可全部除去的最小顆粒 的沉降速度為qV 0.399ut V0.00399m / st A 100dminRep18 ut18 2.41 10 5 0.00399( p )g (2500 0.836) 9.810.836 84.0 10 6 0.003995 0.0116 22.41 10 58.40 10 5 m84.0um假定顆粒沉降處于斯托 克斯定律區(qū)，則以上計算有效3）降塵室的生產(chǎn)能力下降由此可知，進(jìn)入降塵室氣體溫度升高， 在氣體質(zhì)量流量不變， 含塵情況不變的情況下， 溫度上升， 氣體的粘度增大， 顆粒的沉降速度下降， 在降塵室面積一定的情況下， 導(dǎo)致生產(chǎn)能力 下降，出口氣體中含塵

20、量增加4 解：q qe2 K qe如果濾布阻力忽略則 qK13 20(s)n160q 5.15 10 6 20 10.14 10 3m3 /m2 轉(zhuǎn)鼓面積 : A dl 3.14 1.75 0.9 4.95m2V qA 10.14 4.95 10 3 0.05m3 所以 ,每轉(zhuǎn)一周所得濾液量為 0.05m3 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力2Q KA 2 n6211 3 3 3Q5.15 10 64.9520.837 10 3m3 /s 3.01m3 /h360或QnqA i10.1410333 4.95 3.01m3 /h602)1500 (1 ) 10000.232V V餅 V59415000.3960.

21、440.232 3 310.14 10 3 7.17 10 3m1 0.232 0.443) 生產(chǎn)能力 QQ KA 2 n在其它條件一定的前提 下,n下降 ,生產(chǎn)能力下降Qn2Qn2每轉(zhuǎn)一周所得濾液量q K nn下降 ,每轉(zhuǎn)一周所得的濾液量 q增加 ,L也增大練習(xí)四：第六章傳熱一. 填空1不變，減小定態(tài)傳熱，熱流量Q=C，熱流密度 qr Q ,r ,ArA2, =, =QC,R1 RR2,則 t1t2,( )1 ( )2RR3. 2tQR當(dāng)t一定時 ,R愈小，熱損失愈大R121Am12 Am2對于平壁， AC，兩種材料的位置對保對園管或球壁，外層 Am2內(nèi)層 Am1，將4增加近管壁處的溫度梯度

22、，提高傳熱速率5a0,b 113a,b44a2.5,b 3.5圓形直管內(nèi)t0.qt, a0,b 1蒸汽管外冷凝1141 3: t , a ,b,qa442.5,b 3.5t2.5t1 t2 Q CR1 R2溫效果無影響2小的放內(nèi)層，可使 Q最小大容積飽和沸騰 :p260 p2566水的 Pr 0.7,Re 104 ,0.8 1.8 qv d流量加倍：20。8管徑減半21。8管程數(shù)加倍 N 0.820。87壁溫接近于飽和蒸汽的溫度8壁溫接近于大的流體的溫度，蒸汽冷凝104，空氣 10-10 2滴狀冷凝，摸狀冷凝，設(shè)計按膜狀冷凝，核狀沸騰膜狀沸騰操作按核狀沸騰控制9逆流無相變：當(dāng)qm2Cp21,則

23、 tmt1t2 60 30 300Cq m1 Cp1qm冷QQ 由Q10,K(qm)( ) 冷 qm(qmCp)冷 (t2 t1)知,t2必下降推動力 (T t1)不變,(T t2)上升tmt2下降 ,Q KA tm ,K , tm11形成垢層 ,熱阻增加,K ,傳熱速率 Q必然下降 ,但 tm上升 ,t2 ,T2上升12tm 并tm 復(fù)雜tm逆13QQ1Kq m2Cp2 (t2t1) qm1Cp1(T1 T2 )qm2Cp2 (t2 t1) qm1Cp1(T1 T2 )1,K2t m ,Q 不變KA tm 1KA tm. 作圖題21qm1Cp11 同一溫度下、灰體輻射能力低于黑體， C錯 太

24、陽能輻射中，有相當(dāng)部分為可見光，物體的顏色，對可見光的吸收有很強(qiáng)的選擇性， D錯能 明顯增加，D錯誤四 . 計算題解 : 1 0, 則必有KAtm 0,即操作線必和平衡線有 一點相交 , 1）并流操作 ,平衡必在出口端 ,即 T2 t2,由熱量衡算 qm2Cp2 T1 T2 ,可得 t2 T2 1000C qm1Cp1 t2 t12）逆流操作 : qm2Cp2 2 1qm1Cp1平衡只能在冷流體進(jìn)口 端,即T2 t1,由熱量衡算 qm2Cp2 2 200 50qm1Cp1t2 50t 2 1250 C,T2 500C3） 逆流 : qm2Cp2 0.5 1qm1Cp1平衡必在冷流體出口端t 2

25、 T1 2000C2.此題屬設(shè)計型問題，判斷依據(jù)，A設(shè)A實 ?A實dLn 0.025 3 3.1426963.4m2A計K tm1.01 103 (110100)qm1r qm2Cp2 (t2 t1) 80002.24 105Wtm(T t1) (T t2 ) 41.70Cln T tT1t2由題意知：Re4qm2d2ndG4 80003600 0.025 2 2690.025 16.8 4 42.09 104 104216.8kg / m2 sPrCp2.01 1051.01 103 2.01 105 0.707 0.70.02870.023 Re0.8 Pr0.4 0.023 0.0287 (2.09 104)0.8 d 0.02565.7w/ m20C0.7070.42 .24 10 2 2 A計 81.8m2 63.4m 2 計 65.7 41.7該換熱器不適用3qm 2Cp 2T1T2qm1Cp1t2t12(t2t1)KAtm(T1t2)(T2t1)新工況qm2Cptm代入可得A 0.8 Aq m 2Cp 2 qm1Cp1 原工況 Qtmln 1T2 t