《化工原理》复习提要（上）

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

《化工原理》复习提要（上）

1.各章要点

1.1流体流动

1.1.1基本概念

连续介质模型；组成的表示（质量分率、摩尔分率、体积分率）；流体的密度及影响因素；流体静压强的特征、单位、表示方式及等压面；流量、流速的各种表达方式及计算；净功、有效功率、轴功率；牛顿粘性定律、 粘度μ及其影响因素；流体的流动类型、雷诺数、层流与湍流的本质区别；边界层厚度、边界层的形成和发展、边界层分离；局部阻力与直管阻力、当量直径与当量长度、相对粗糙度、圆形直管内的速度分布、摩擦系数、因次一致性原则、π定理与因次分析法、局部阻力系数；简单管路、并联管路、分支（汇合）管路。 1.1.2仪器设备

各种液柱式压差计、测速管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计等的结构、测试原理、安装要求。 1.1.3基本公式 流体静力学基本方程：

2u12p2u2Z1g???We?Z2g????hf?2?2Z1?p1p?Z2?2 ?g?gp1柏努利方程：

2p1u12p2u2Z1???He?Z2???Hf?g2g?g2g

Z1?g?连续性方程： 阻力计算方程：

?u122?p1??We?Z2?2?u22?p2??Pf???u2 ?2?d2??c圆管Ws1?Ws1????A1u1?A2u2????u1???d?164?层流：??lu2??Rehf?????d2?湍流：???（Re,)(在阻力平方区（完全湍流区）时??f()?dd?leu2u2'hf????(进口阻力系数?0.5；出口阻力系数?1）2d21.2流体输送机械

1.2.1基本概念

流体输送设备的类型；离心泵的主要部件及其作用；工作原理；类型；气缚现象产生的原因及消除措施；离心泵的理论流量与理论扬程、离心泵的基本方程式及影响扬程、流量的主要因素；离心泵的主要性能参数——流量、扬程、轴功率、效率（容积效率、机械效率、

1

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

水力效率）；特性曲线的测定、换算和应用及设计点；离心泵的设计点；离心泵的工作点及其调节方法；气蚀现象（避免措施）、临界气蚀余量、必需气蚀余量、最大吸上真空高度、允许吸上真空高度等概念及测定；泵的安装高度及其计算；离心泵的主要类型及型号表示、选择原则；正位移式输送设备的特点及操作要点。 1.12.2仪器设备

离心泵、往复泵的的结构、操作与调节。 基本公式 比例定律

Q1n1?Q2n2H1n?(1)2H2n2'D2H'?()2HD2N1n?(1)3 N2n2'D2N'?()3 ND2'D2Q'切割定律 ?()QD222管路特性曲线方程 He?A?BQe 离心泵特性曲线方程 H?C?TQ

允许吸上真空高度的换算 Hs?[Hs?(Ha?10)?('pv1000?0.24)] 3?9.81?10pu12?Hf0?1?v?(NPSH)r?Hf0?1 离心泵的安装高度 Hg?Hs?2g?g往复泵的流量 Q??VQT 单动往复泵 QT?ASnr 双动往复泵 QT?(2A?a)Snr

1.3非均相物系的分离和固体流态化

1.3.1基本概念：

颗粒特性（体积、表面积、比表面积、形状系数）、颗粒群的性质（筛分分析、分布函数、密度函数、平均直径、密度）、床层特性（空隙率、比表面积、各向同性）、沉降操作（重力沉降、离心沉降；自由沉降、干扰沉降；沉降速度及影响因素）；尘室的特点及生产能力；离心沉降的原理、离心沉降的沉降速度的特点；离心分离因素；旋风分离器的临界直径及影响因素降、分离效率、压降；滤饼、料浆、滤液；饼层过滤与深层过滤；可压缩滤饼、不可压缩滤饼、助滤剂；过滤基本方程、比阻、过滤速度与过滤速率、恒压过滤、恒速过滤、先恒速后恒压过滤；滤饼洗涤、洗涤速率；板框压滤机、叶滤机、转筒真空过滤机的特点；生产能力及影响因素。 1.3.2仪器设备

降尘室、旋风分离器、板框压滤机、叶滤机、转筒真空过滤机等的结构、特点。 1.3.3基本公式

重力沉降速度 Stokes区(10?4?Ret?降尘室的生产能力 Vs?BLut

dput???1)ut?2dp(?p??)g18?

dVA2?P1?s过滤基本方程 过滤过程的物料衡算 ?'d???r(V?Ve)

2

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

(V?Ve)2?KA2(???e)恒压过滤方程

或或2V2?2VVe?KA2?q?2qqe?K?

(q?qe)?K(???e)2222先恒速后恒压的过滤方程 (V?VR)?2Ve(V?VR)?KA(???R)

洗涤时间 ?W??VWdVd?? 生产能力 Q?W3600V3600V? T???W??D转筒真空过滤机的生产能力Q?465AKn?

1.4传热

1.4.1基本概念：

热传导、热对流、热辐射；对流传热、辐射传热；传热速率、热通量；稳态传热、非稳态传热；冷热流体的接触方式；载热体、加热剂、冷却剂；温度场、温度梯度、等温面及其特点；傅立叶定律、导热系数及影响因素，接触热阻；传热推动力、热阻；牛顿冷却定律、热边界层、对流传热系数及影响因素、进口段、保温层的临界直径；热负荷；总传热系数、污垢热阻；平均温度差、逆流、并流、错流、折流、管程数、壳程数、温度差校正系数；传热效率、传热单元长度、传热单元数、最小值流体；自然对流、强制对流、努塞尔准数(Nu)、普兰特准数(Pr)、格拉斯霍夫准数(Gr)；滴装冷凝、膜装冷凝；大容积沸腾、表面汽化、泡核沸腾、膜状沸腾、沸腾曲线；黑体、镜体、白体、灰体、吸收率、反射率、透过率；辐射能力、辐射系数、单色辐射能力；黑度；克希霍夫定律；总辐射系数、角系数；各种换热器的结构及特点。 1.4.2仪器设备：

套管换热器、列管换热器的结构、特点。 1.4.3基本公式： 热传导：平壁Q???tb?S?ii圆筒壁Q???tii0.811?ri?1??ln?r??2?L?i??i?

对流传热系数 Nu?0.023RePrn(被加热n?0.4；被冷却n?0.3)

'（H1?H2)?W辅助（H2?H1') 热量衡算 Q?W工艺总传热系数

bddd11??Rs0?0?Rsi0?0 K0?0?dmdi?idi传热速率方程 Q?K0S0?tm?KiSi?tm 平均温度差 ?tm??t1??t2

??t1?ln???t???2? 3

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

辐射能力 黑体?T?Eb?C0???100?4灰体?T?E??Co??

?100?4??T1?4?T1?4?辐射传热速率 Q?C1?2?S???????

100100????????2.基本联系

2.1基本概念填空

1. 1at=_______kgf/cm2=_______ m.H2O=________mm.Hg=_______N/m2。

2.实际流体在内径为D的等径直管的进口稳定段后流动，其边界层厚度为 ；若Re=500，则最大流速等于平均流速的 倍，摩擦系数λ= 。若保持流量不变，采用内径为为D/2的管道输送该流体，则压降等于原来压降的 倍。 3.流体粘度的因次表达式是 。理想流体的粘度等于 ，通常流体的粘度随流体的温度而变化，气体的粘度随温度的升高而 ，液体的粘度随温度的升高而 。

4.当地大气压为760mmHg，则0.25MPa(表)= Kg(f)/cm2(绝)。

5.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力及液位恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小使时，水的流量将 ，摩擦系数将 ，管路总机械能损失将 。

6.稳态流动时，流速只与 有关，而非稳态时的流速却与 和 有关。 7.流体粘度的因次式是 。通常流体的粘度随流体的温度而变化，气体的粘度随温度的升高而 ，液体的粘度随温度的升高而 。 8.当地大气压为760mmHg，则70Kpa（绝）= mmHg(真空度)。

9.当流体在圆形直管内作滞流时，其速度分布是 型曲线，其管中心最大流速为平均流速的 倍，摩擦系数λ与Re的关系式为 。

10.气体的粘度随温度的升高而 ，液体的粘度随温度的升高而 。

11.孔板流量计和转子流量计最主要的区别在于：前者是恒 ，变 ；后者是恒 ，变 。

12.边长为0.5m的正方形通风管道的当量直径为 。

13.在压强恒定的条件下，空气的粘度随温度的降低而 。

14.当Re为已知时，流体在圆形直管中呈层流时的摩擦系数λ= 。在粗糙管中呈湍流时，摩擦系数λ与 、 有关。

15.当流体在圆形直管内的Re=1500时，其速度分布是 型曲线，其管中心最大流速为平均流速的 倍，摩擦系数λ= 。 16.液体的粘度随温度的升高而 。

17.当地大气压为760mmHg。测得某容器内的绝对压强为90kPa，则容器内的压强为 mmHg（真空度）= at（表压）。

3

18.密度为ρkg/m、粘度为μPa.s的流体在内径为di的圆形直管内以流速u流动，则Re= 。当Re< ，流体呈现为层流（滞流），λ= ，管内速度分布是 型曲线，此时管中心处的流速等于平均流速的 倍。

19.理想流体的粘度为 ，液体粘度随温度的升高而 。 20.层流和湍流的本质区别是 。

21.因次分析法的基础是 ，粘度的因次表达式

4

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

为 。

22.减小流体在管路中流动阻力∑hf的措施有 、 、 。 23..当地大气压强为1at，某系统的表压强为0.5at，该系统的绝对压强为 at = mH2O。

24.流体的粘度与温度有关。其中，液体的粘度随温度的升高而 。 25.当地大气压为760mmHg。测得某容器内的绝对压强为90kPa，则容器内的压强为 mH2O（真空度）= at（表压）。

26.对0.2×0.4m的矩形通风管道，其润湿周边长为 ，当量直径为 。 27.功率的因次是 。因次分析的基础是 。

28.已知某油品在管的进口稳定段后的半径为R的圆形管道内流动，其Re=700，平均流速为0.25m/s，流过100m直管的流体阻力为7J/kg，则管道中 流速最大，最大流速为 m/s，摩擦系数λ= 。若将流量增大一倍而其它条件不变，流过100m的流体阻力hf= 。

29.水由液位的敞口高位槽通过一管道流进一液位及压力恒定的反应器。当管道上的阀门开度减小时，管路中水的流量将 ，摩擦系数将 ，管路的总能量损失将 。

30.理想流体是指 的流体。实际流体在可分为牛顿型流体和非牛顿型流体，其中牛顿型流体是指 。

31.当地大气压为10mH2O，则49kPa(真空度)= mmHg(绝)= at(表)。 32.实际流体在内径为D的等径直管的进口稳定段后流动，其边界层厚度为 ；若Re=500，则最大流速等于平均流速的 倍。 33.测量流体流量时，随着流体的流量增加，孔板流量计中孔板两侧的压差将 ；若改用转子流量计，当流量增加时转子上下两端的压差将 。

3

34.密度为ρkg/m、粘度为μPa.s的流体在内径为di的圆形直观内流动，则Re= 。 当Re< ，流体呈现为层流（滞流），λ= ，管的速度分布是 型曲线，此时管中心处的流速等于平均流速的 倍。

35.理想流体的粘度为 ，液体的粘度随温度的升高而 。 36.流体粘度是流体分子 的宏观表现，粘度的因次表达式为 ，其中液体的粘度随温度的升高而 。

37.以Pa为单位的柏努利方程表达式为： 。

38.流体的流动类型分为 、 。若流体在直管内流动的摩擦系数只与Re有关的，则流体处于 ，而且摩擦系数的表达式为λ= 。 39.当地大气压强为1at，某系统的表压强为0.5at，该系统的绝对压强为 at= mH2O。 40.套管有Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于 、润湿周边等于 、当量直径等于 。

41.产品样本上离心泵的特性曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。 42.当地大气压强为1at，一设备上压力表的读数为0.1MPa，其绝对压强为 Kg(f)/cm2。 43.当地大气压强为1at，一设备上真空表的读数为450mmHg，其绝对压强为 Pa。 44.已知密度为800Kg/m3的油在内径为20mm、长度为L的圆形直管中稳态流动，其平均流速为0.25m/s，其Re=800、ΔPf=800Pa，则油的粘度μ= Pa.s，管道中心的流速= m/s。当油的流量增加一倍，则hf= J/Kg。

45.处在等温液体中同一水平高度的各个点压强相等的条件必须是： 、

5

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

、 。

46.非稳态流动系统中，流体的流速与 、 有关。

47.实际流体在管内流动时产生流动阻力的主要原因是 。

48.以N为单位的柏努利方程表达式为 。 49.压强的因次表达式为 。因次分析的理论基础是 ，因次分析的目的是 。

50.已知1kg流体流过离心泵所获得的总机械能为245.25J/Kg，则泵的扬程为 m。 51.圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg/（s.m2），其体积流量为___________.平均流速为__________.(水的密度取：1000 kg/m3)

52.当20℃的甘油(ρ=1261kg/m3、μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.5m/s时,其雷诺准数Re为_____ _____，其摩擦阻力系数λ为__ ____.。 53.某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为40×30mm,其当量直径de为_ ____。 54.管出口的局部阻力系数等于___ _____，管入口的局部阻力系数等于___ ___。 55.化工生产中，物料衡算的理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿，热量衡算的理论基础是＿＿＿＿＿＿＿＿。

56.当地大气压为745mmHg,测得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为__________。测得另一容器内的表压强为360mmHg,则其绝对压强为_______。

57.液柱压力计量是基于______________原理的测压装置,用U形管压差计测压时,当一端与大气相通时,读数R表示的是_________或___________。

58.米糠油在管中作完全湍流流动,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。

59.流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区),其摩擦系数λ随___________ 和______________而变。

60.流体的位能是指在______作用下,流体距_______一定高度所具有的能量。

61.流体在管道内作稳定流动时，任一截面处的流速、压强等只随_____________ 变化。 62. 98.1kPa、67℃的空气的密度为__________kg/m3。(气体常数R=8.314J/mol.K,空气的平均分子量取为29g/mol)

63.静止液体中两处压力相等的条件是_______________________________。 64.当20℃的甘油（ρ=1261kg/m3，μ=1499cP），在内径为100mm的管内流动时，若流速为1.0 m/s,其雷诺数Re为______，流体的流动型态为_____，摩擦系数λ= 。 65.某环形截面的流道，由φ108×4mm 和φ76×3mm的钢管构成，当量直径de为______________。

66.流体的粘度是组成流体的分子、原子等微观微粒间 的宏观表现。一般液体的粘度随温度的升高而 。今有黏度为4×10-2Pa.s、密度为800kg/m3的油以0.4m/s的平均流速在内径为150mm长度为100m的直管段内流动，则雷诺准数Re= ，其流动类型为 ，其管内的最大流速为 ，其摩擦系数= ，体积流量为 ，质量流速= ，流体阻力ΔPf= 。 67.离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点。

68.离心泵的主要部件有 、 和密封装置。调节离心泵流量的方法有 、 和泵的组合操作等三种。

69.离心泵的轴功率N、有效功率Ne与效率η的关系是 ，泵的效率包含 、 、 等三种效率。

70.泵铭牌上的轴功率和允许吸真空高度是指 时的数值。

71.产品样本上离心泵的特性曲线是在一定的 下，输送 时的性

6

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

能曲线。

72.离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生 现象。

73.65Y-60B型号的离心泵B表示 ，65表示 。 74. 离心泵的主要部件有 、 和 。其中 是将原动机的能量传递给液体的部件。

75.对IS85-65-125型离心泵，125表示 ，65表示 。

76.对65Y-60A型离心泵，Y表示 ，60表示 。

77.管路特性曲线和离心泵特性曲线的交点称为 ，若需要改变这一交点的位置，常采用 的方法以改变管路特性曲线，或采用 的方法以改变泵的特性曲线。

78.推导离心泵的基本方程的两个基本假设分别是 、 。

79.调节离心泵流量可采用的方法有 、 、 。 80.离心泵的轴功率N、有效功率Ne与效率η之间的关系是Ne= ，离心泵的效率包括 效率、 效率和 效率。

81.离心泵的主要性能参数有 、 、 、 和允许吸上真空高度(或允许气蚀余量)。

82.用离心泵将一个低位敞口水池中的水送至敞口高位槽中，若改输送密度为1200Kg/m3、其他物性与水相同，则流量将 ，扬程将 ，轴功率将 。（减小，不变，增大，不确定）

83.离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生＿＿___＿＿现象。 84.离心泵的扬程含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿_____________ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

85.离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，或吸入管路泄漏，使离心泵启动后不能输送液体。这种现象称为__________现象。

86.输水的水泵系统，经管路计算需泵提供的压头为He=19m水柱，输水量为0.0079m３/s，则泵的有效功率为________。

87.离心泵的允许吸上真空高度和允许气蚀余量描述了离心泵的 性能，随离心泵工作条件下的流量增大，离心泵的允许吸上真空高度将 、允许气蚀余量将 。 88.半径为R、高为H的圆柱体颗粒，其比表面积a= ，形状系数（球形度）φ= 。

89.对于旋风分离器，其尺寸增大，分离效率将 ；若颗粒直径增大，则分离效率将 ；若流体粘度增大，则分离效率将 。

90.降尘室的生产能力只与 、 有关，而与降尘室的 无关。 91.球形颗粒在空气进行自由沉降。若沉降在stokes区内，当空气的温度从20℃升高到80℃，则沉降速度将 。

92.恒压过滤时升高料浆温度，则过滤速率将 ，若升高料浆中固相浓度，则过滤速率将 。 93.在Stokes区域沉降时，沉降速度与颗粒直径的 次方成正比，与流体的 成反比。

94.边长为a的正方体的球形度φ= .

7

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

95.一球形颗粒在空气进行自由沉降，若沉降在stokes区内，当空气的温度从100℃下降到30℃，则沉降速度将 。 96.颗粒的球形度（形状系数）= 与 之比。在体积相等的不同形状的颗粒中，表面积最小的是 颗粒。

97.颗粒沉降过程可分为 阶段和 阶段，沉降速度是指 时相对于 的速度。

98.将重力沉降速度和离心沉降速度相比，离心沉降速度的 、 都在变化，若都在Stokes进行，离心沉降速度与重力沉降速度之比被称为 。 99.有一边长为d的立方体颗粒，其比表面积为 ，其形状系数（球形度）为 。 100.评价旋风分离器性能的三个参数是 、 、 。

101.已知一旋风分离器的平均旋转半径为0.5m，气体的切向进口速度为20m/s，该旋风分离器的离心分离因数为 。

102.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。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。

103.含尘气体中尘粒直径压75um以上的，一般应选用__________除尘；若尘粒直径在5μm以上，可选用_________或____________；尘粒直径在1μm以下，可选用__________。 104.在液一固分离过程，为了增大沉降速度Ut，必须使液体的温度___ ____ 。

105.边长为b的正方体颗粒的比表面积为 ，其球形度为 。体积相同的颗粒中， 颗粒的比表面积最小。

106.影响旋风分离器的临界直径的因素有 、 、 、 、 。

107.采用转筒真空过滤机处理某颗粒的悬浮液.若悬浮液中颗粒浓度升高，则转筒真空过滤机的生产能力将 ；若降低悬浮液的温度，则转筒真空过滤机的生产能力将 ；若降低转筒真空过滤机的真空度，则转筒真空过滤机的生产能力将 。

107.在定性温度下，粘度为μ，密度为ρ，导热系数为λ，比热为Cp的流体以流速u流过内径为D的圆形直管时的对流传热系数为α，则Nu= ，Re= ，Pr= 。

108.蒸汽冷凝分为 和膜状冷凝两种。在膜状冷凝中，若增大饱和蒸汽与冷凝壁面的温差Δt，则蒸汽冷凝的传热系数α将 ，传热速率Q将 。

109.灰体的辐射能力与 成正比，还与 成正比。

110.在列管式换热器中，烟道气与水换热，烟道气由170?C降至70?C，水由20?C升至35?C,此换热器的传热效率ε= 。

111.厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好，已知b1>b2>b3；导热系数λ1<λ2<λ3。在稳态热传导过程中，各层热阻的关系为：R1 R2 R3,各层的传热速率关系为：Q1 Q2 Q3。（<或>或=）

112、两流体通过间壁换热，冷流体从20oC被加热到50oC，热流体从100oC被冷却到50oC，则逆流时的Δtm= oC，并流时的Δtm= oC。 113.在传热实验中，用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于 侧的对流传热系数，而壁温接近于 侧的流体温度。

114.蒸汽冷凝时的对流传热系数α较大的原因是 。

115.冷凝现象有 冷凝和 冷凝，工业冷凝器的设计都按 冷凝设计；沸

8

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

腾现象有 沸腾和 沸腾，工业上的沸腾装置一般是按 沸腾设计的。

116.蒸汽冷凝放热时，要经常注意排放 ，这是因为 。

117.在SI单位制中，对流传热系数α的单位是 。 118.两流体通过间壁换热，冷流体从20oC被加热到50oC，热流体从100oC被冷却到65oC，则最小平均温差推动力Δtmmin= oC。

119.对流传热是指 和 间的传热过程。

120.某物体（近似为灰体）的黑度为0.7，物体的温度为300℃，其辐射能力为 ，其吸收率为 。

121.密度为ρ、导热系数为λ、粘度为μ、比热为Cp的流体的Pr= ,若该流体Pr<1,则该流体是 。

122.在SI单位制中，对流传热系数λ的单位是 。

123.列管式换热器可分为三种类型，即 、 、 。 124.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃升高到50℃，热流体从120℃降低到70℃，则最大平均温差推动力Δtmmax= ，则传热效率ε= 。 125.设置隔热挡板是 辐射散热的有效方法。隔热挡板的黑度越小，辐射散热量 。

126.某物体（近似为灰体）的黑度为0.9，物体的温度为423℃，其辐射能力为 ，其吸收率为 。

127.物体的辐射能力与热力学温度的 成正比。

128.计算蒸汽冷凝的对流传热系数α，关联式中的Δt表示 。当Δt增大时， α将 ，传热速率Q将 。 129.在列管换热器中，当冷、热流体的进、出口温度一定，平均温差推动力最小的冷、热流体流动方式是 。

130.温度为223℃、黑度为0.6的物体的辐射能力E= ，该物体的吸收率等于 。

131.在传热设备中，实现冷热流体接触的基本方式是 、 、 。 132.影响辐射传热的因素有 、 、 、 。 133.在传热实验中，用饱和水蒸汽加热空气，总热阻接近于 侧的对流传热热阻，而壁温接近于 侧的流体温度。

134.传热的三种基本方式是 、 、 。 135.大容积液体沸腾根据温度差的大小可分为 、 、 三个阶段，实际操作中应控制在 。

136.在一换热器中，热流体从200℃冷却到140℃，冷流体从20℃被加热到35℃，则最大平均温度差Δtm= ，最小平均温度差Δtm= ，则传热效率ε= 。

137.定性温度为tm的空气在列管换热器的管程呈湍流流动，列管的内径为d，空气的物性参数：粘度为μ、导热系数为λ、密度为ρ比热为Cp，空气的流速为U，则空气的Pr= ，在SI单位制中导热系数λ的单位是 。当空气流量增大一倍，则空气的对流传热系数为原来的 倍。 138.克希霍夫定律指出：任何灰体的 和 之比均相等，且等于同温度下黑体的 。

139.某大型化工容器的外层包上隔热层，以减少热损失,若容器外表温度为500℃，而环境温

9

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

度为20℃，采用某隔热材料，其厚度为120mm，λ=0.25w/m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁)

140.某并流操作的间壁式换热器中，热流体的进出口温度为90℃和50℃，冷流体的进出口温度为20℃和30℃，此时传热平均温度差△tm=_________.。

141.实现传热过程的设备主要有如下三种类型___________、_____________、__________________。

142.强化传热的方法之一是提高K值，而要提高K值，则应提高对流传热系数_______________________。

143.平壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α1.、α2以及间壁导热系数λ的关系为________________。当平壁厚4mm、导热系数为45(w./m.K)时，两侧给热系数分别为8000(w/m2.K)和800(w/m2.K)时，总传热系数K=_____________________.。

144.间壁传热的总传热速率方程为____ ___。某换热过程中，要求 q=30 kw，K=555(w/m2.K)，△tm=25K,则传热面积为______.

145.某逆流操作的间壁式换热器中，热流体的进.出口温度为80℃和50℃，冷流体的进出.口温度为20℃和40℃,此时传热平均温度差△tm=___ ____.。

146.对流体传热中普兰德准数式为＿＿＿＿＿＿＿，它反映了＿___________＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

147.间壁换热器管壁温度tw接近α____________一侧的流体温度；总传热系数K的数值接近__________________一侧的α值。

148.影响辐射传热的因素有 、 、 、 。

2.2选择填空

参见化工原理自测课件。

2.3问答与实验

1.滞流与湍流的区别是什么？其中最根本的区别是什么？ 2.简述皮托管和转子流量计的安装要求。 3.试比较孔板流量计和转子流量计。 4.简述离心泵的主要部件及其作用。 5.简述离心泵流量调节的方法。 6.试比较离心泵与往复泵。

7.简述影响重力沉降速度的因素。

8.简述影响旋风分离器的临界直径的因素。 9.简述影响转筒真空过滤生产能力的因素。

10.简述传热的基本方式及冷热流体接触的基本方式。

11.每小时有一定量的气体在套管换热器中从T1冷却到T2，冷水进出口温度分别为t1t2，两流体呈逆流流动，均为湍流。若换热器尺寸已知，污垢热阻和管壁热阻不计。试讨论：1）若气体的生产能力增大10%，仍用原换热器，但要维持原有的冷却程度和冷却水进口温度不变，应采取什么措施？并说明理由。2）若因气候变化，冷却水进口温度下降，现仍用原换热器并维持原来的冷却程度，应采取什么措施？并说明理由。3）在原换热器中将逆流改为并流，如要维持原有的冷却程度和加热程度，是否可能？为什么？如不可能，应采取什么措施？（T2>t2）

12.在测量直管阻力的实验中，有一同学认为被测直管段必须是水平直管段。你认为对吗？并说明理由。

13.在流量计校核的实验中，测量水温的目的是什么？

14.在流量计校核的实验中，有一个以汞为指示剂的压差计，其标度的最小为mm。一同学的

10

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

实验记录该压差计的读书为565mm。该记录是否正确？为什么？ 15.简述离心泵的开车和停车时的操作步骤。

16.在传热实验中，为什么要测量大气压和进口处气体的表压强？ 17.传热实验中需要记录的温度有那些？

18.传热实验中的水蒸汽能否用大流量的热水代替？

19.在传热实验中，调节好流量后3min，测得空气的出口温度为57℃，再经过2min后，测得空气的出口温度为58℃，而两次测得的空气进口温度相同，为什么会出现这种现象？如何处理。

20.一同学设计了如下图所示的实验流程以测定离心泵的特性曲线，请指出图中的错误。

R压力表1m真空表

21.实验室现有秒表、计量槽、文丘里流量计、孔板流量计、离心泵、水池、磅秤、转子流量计、100L水桶、真空表、压力表、U型管、汞、闸阀、导管、无缝钢管及各类管件等，请选相应仪器设备组成校核文丘里流量计或孔板流量计的实验装置。 2.4计算题

1.用本题附图中串联U管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，Ｕ管压差计的指示液为水银，两U管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及h4=1.4m。锅中水面与基准面的垂直距离h5=3m。大气压强Pa=99.3×103Pa。试求锅炉上方水蒸气的压强P。（分别以Pa和kgf/cm2来计量）。

2.高位槽内的水面高于地面8m，水从Ф108×4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题条件下，水流经系统的能量损失可按∑hf =6.5u2计算，其中u为水在管内的流速，m/s。试计算： （1）A–A'截面处水的流速；（2）水的流量，以m3 /h计。 第1题附图 第2题附图 3.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为 24.66

11

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

×103 Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按∑f,1=2u2 与 ∑f,2 =10u2 计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07×103 Pa(表压).试求泵的有效功率。

4.本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m3，循环量为36 m3/h。管路的直径相同，盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.1J/ kg, 由B流至A的能量损失为49 J/ kg，试计算：（1）若泵的效率为70%时,泵的轴功率为若干KW?（2）若A处的压强表读数为245.2×103Pa时，B处的压强表读数为若干Pa？ 第3题附图 第4题附图 5. 20℃的水以2.5 m/s的流速流经Ф38×2.5mm的水平管,此管以锥形管与另一Ф53×3mm的水平管相连。如本题附图所示,在锥形管两侧A、B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经 A、B 两截面间的能量损失为1.5 J/ kg ,求两玻璃管的水面差(以mm计),并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。 6.用压缩空气将密度为1100 kg/m3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液面维持恒定。管路直径均为Ф60×3.5mm，其它尺寸见本题附图。各管段的能量损失为∑hf,AB=∑hf,CD=u2，∑hf,BC=1.18u2。压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm，h=200mm时：（1）压缩空气的压强P1为若干？（2）U管压差计读数 R2为多少？ 第5题附图 第6题附图 7.每小时将2×104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持26.7×103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压强。管道为Ф76×4mm的钢管，总长为50m，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为15m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。 溶液的密度为1073kg/m3，粘度为6.3×10-4 Pa·s。管壁绝对粗糙度ε可取为0.3mm。

8.如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15m处安有以水银为指示液的U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20m。

（1）当闸阀关闭时，测得R=600mm、h=1500mm；当闸阀部分开启时，测得R=400mm、h=1400mm。摩擦系数λ可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为0.5。问每小时从管中流出水若干立方米。

12

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

（2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的静压强为若干（Pa，表压）。闸阀全开时?e/d≈15，摩擦系数仍可取为0.025。 第7题附图 第8题附图 9.某油品的密度为800㎏/ m3、粘度为41cP，由附图中所示的A槽送至B槽，A槽的液面比B槽的液面高1.5m。输送管径为Ф89×3.5mm、长50m（包括阀门的当量长度），进、出口损失可忽略。试求：（1）油的流量（m3/h）；（2）若调节阀门的开度，使油的流量减少20%，此时阀门的当量长度为若干（m）？ 第9题附图 10.示输水系统。已知：管路总长度（包括所有局部阻力当量长度）为100m，其中压力表至高位槽为80m，管路摩擦系数λ=0.025，管的内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为10m3/h，当地大气压强为760mmHg。求： 1)泵的轴功率N=？；2)压力表的读数为多少kg(f)/cm2？

11.如图所示，用内径d=100mm的管道，从水箱中引水。如果水箱中水面恒定，水面与出口管道中心所在水平面间的高度差为4m，忽略水箱入管道的入口阻力损失，HfA-B=3u2（不含出口阻力损失），HfA-M=2u2。水的密度取1000kg/m3,当地大气压强为750mmHg。求：1)水在管内的流速及流量（m3/h）？2)管道中M的静压强PM(表)=？

A18m压力表2m4m1mMB

13

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

第10题附图 第11题附图 12.将20oC的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。管路总能量损失为50J/kg，流量为20m3/h。试求理论功率为多少KW?

13.水在下图的管道中流动，流量为42.4m3/h，A、B两截面的内径分别为50mm、100mm，从A流向B的突然扩大阻力系数ζe=0.56，从B流向A的突然缩小阻力系数ζc=0.42，压差计的指示液为汞，密度为13600kg/m3，水的密度取1000kg/m3。试求： 1）流体由A流向B时，压差计的读数R1=? 2) 流体由B流向A时，压差计的读数R2=? ABR1ABR2(1)第13题附图

(2) 14.在内径di=50mm的管道中安装有一孔径为d0=25mm的孔板流量计以测量水的流量，孔板的孔流系数C0=0.62（设与管内Re无关），测量条件下，3水的密度为1000kg/m，粘度为1mPa.s，U型压差计的指示液为汞（密度为13600kg/m3）。试求： 1）压差计的读数R=200mm时，水的流量为多少？水在管道中Re=？ 2）压差计的最大读数Rmax=800mm，流量计所能测量的最大流量是多少？ 3）若用上述U型管压差计，当测量的最大流量Vmax=40m3/h，孔板的孔径d0=？（设孔板的孔流系数不变） R 第14题附图 315.用离心泵经Φ57×3.5mm的钢管将敞口贮槽内的有机溶剂（密度为800kg/m，粘度为0.02Pa.s）输送到反应器中。设贮槽内的液面距反应器内的管道出口间的高度差保持16m，如图所示。已知钢管总长（包括所有局部阻力当量长度）为25m,反应器内的压力恒定为

23

4kg(f)/cm（表压），有机溶剂的流量为6m/h，泵的效率为60%。试确定泵的轴功率。

3

16.如图所示，水以13.6m/h的流量流经一扩大管段，已知d1=40mm，d2=80mm，倒U型压差计中水位差R=170mm。试求：1）水流经扩大段的流体阻力hf，2）如将粗管一端抬高，使管段成倾斜放置而流量不变，推导说明R的读数有何变化。

14

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

R16md1d2

第15题附图

第16题附图

17.如图所示的管路系统中，有一直径为Φ38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，并装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0=0.63。流体流经孔板的永久

42

压降为3.5×10N/m，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算：1）液体流经AB段的压强降；2）若泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB段所消耗的功率为泵有效功率的百分

3

率。（被输送液体密度为867Kg/m，指示剂密

3

度为13600Kg/m）

ABR=600mm 第17题附图

18.用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T/h，高位槽中液面比油池中液面高20m，管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为0.96, 粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。

19.如图所示:水以一定流速自下向上流动，在U形压差计中测得读数h＝100mm，二测压孔间距为1m，求：（1）流体由2-2截面流至1-1截面的能量损失h为多少m水柱？（2）2-2与1-1截面间静压差ΔP为多少m水柱？（3）若流体作反向流动，则U形压差计读数ｈ为多大？

第19题附图

20.密度为1200kg.m的盐水，以20m.h的流量流过内径为75mm的无缝钢管。两液面间的垂直距离为25m，钢管总长为120m，管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的25％。试求泵的轴功率。 假设：（1）摩擦系数λ＝0.03；（2）泵的效率η＝0.6

15

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

?，kg/ m3 ?，Pa·s cp，kJ/（kg·℃） ?，W/（m·℃）

水 1000 0.54×10-3 4.17 0.65 油品 810 5.1×10-3 2.01 0.15

67.一定流量的空气在蒸汽加热器中从20℃加热到80℃。空气在换热器的管内呈湍流流动。绝压为180kPa的饱和水蒸气在管外冷凝。现因生产要求空气流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。试问应采取什么措施才能完成任务。作出定量计算。假设管壁和污垢热阻均可忽略。

68.流量为720kg/h的常压饱和水蒸气在直立的列管换热器的列管外冷凝。换热器内列管直径为Ф25×2.5 mm，长为2m。列管外壁面温度为94℃。试按冷凝要求估算换热器的管数（设管内侧传热可满足要求）。换热器热损失可忽略。

69.实验测定列管换热器的总传热系数时，水在换热器的列管内作湍流流动，管外为饱和水蒸气冷凝。列管由直径为Ф25×2.5 mm的钢管组成。当水的流速为1m/s时，测得基于管外表面积的总传热系数Ko为2115W/（m2·℃）；若其它条件不变，而水的速度变为1.5m/s时，测得Ko为2660W/（m2·℃）。试求蒸汽冷凝传热系数。假设污垢热阻可忽略。

70.两平行的大平板，放置在空气中相距为5mm，一平板的黑度为0.1，温度为350K，另一平板的黑度为0.05，温度为300K。若将第一板加涂层，使其黑度变为0.025，试计算由此引起的传热量变化的百分率。假设两板间对流传热可以忽略。

71.在管道中心装有热电偶以测量管内空气的温度。由于气体真实温度t1与管壁温度tw不相同，故测温元件与管壁间的辐射传热而引起测量误差。试推导出计算测温误差（t1—t1*）的关系式。式中t1*为测量值。并说明降低测温误差的方法。假设热电偶的黑度为?，空气与热电偶间的对流传热系数为ɑ。

72.某厂有一单壳程列管换热器，列管规格为φ25×2.5mm，管长为6m，管数为501根，管程走热流体，流量为50000kg/h，平均比热为3.04KJ/kg.oC，进口温度为500oC；壳程走冷流体，流量为40000kg/h，平均比热为3.14KJ/kg.oC，进口温度为30oC。试求：1)逆流操作时，测得热流体的出口温度为200oC，总传热系数K0为多少W/m2.oC；2)如采用并流操作，热流体的出口温度有无可能降为200oC？计算说明为什么？

73.用传热面积为3m2由Φ25×2.5mm的钢管组成的单程逆流列管换热器，用初温为10oC的水将机油从200oC冷却到100oC，水走管程，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h、1200kg/h，其比热分别为4.184KJ/kg.oC和2.0KJ/kg.oC；水侧和油侧的对流传热 系数分别为2000w/m2.oC和250w/m2.oC。两流体呈湍流流动，忽略管壁和污垢热阻。试问：1)计算说明该换热器是否合用？2)夏天当地水的初温达到30oC，而油的流量和冷却程度不变时，该换热器是否合用？如何解决？（假设物性及传热系数不变） 74.某厂只能用120oC饱和水蒸汽，通过Φ25×2.5mm、长为3m的单管程列管式换热器，将

3

列管内的17.2m/h的水溶液从20oC加热到75oC，冷凝水于饱和温度下排出。已知管侧水溶液的对流传热系数αi=2500W/m2.oC，壳侧蒸汽的α0=10000W/m2.oC，溶液在管内呈湍流，

3

试问换热器的管数为若干？水溶液的密度ρ=1050kg/m，比热为4.17KJ/kg.oC。热损失及管壁、垢层热阻不计。检修时发现该换热器有三根管子已坏，拟将坏管堵塞再继续使用，试问此方案是否可行？（通过计算或推导说明）。

75.有一列管式换热器，由Φ25×2.5mm长为2m的26根钢管组成。用120oC饱和水蒸汽加热某冷液体，该液体走管程，进口温度为25oC，比热为1.76KJ/kg.oC，流量为18600kg/h。

42

管外蒸汽的冷凝传热系数为1.1×10W/m.oC，管内对流传热热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的6倍。求冷液体的出口温度。（设换热器的热损失不计，管壁和两侧垢阻可以忽略不计） 76.在一传热面积为30m2的列管换热器中，用120℃的水蒸汽冷凝将某气体从30℃加热到

21

四川理工学院 材料与化学工程系 化学工程教研室

80℃，气体走管内，流量为5000m/h，密度为1Kg/m，比热为1KJ/Kg.K。试估算该换热器的传热总系数K=?

若气体流量减小50%，加热蒸汽温度及气体进口温度不变，气体的出口温度为多少？（流量减小后仍处于湍流区）（K≈αi）

2

77.用一传热面积为3m的由Φ25×2.5mm钢管组成的单程列管换热器将机油从200℃冷却到100℃，冷却水的进口温度为10℃，水走管内，油走管外，两流体呈逆流流动。已知油和水的质量流量分别为1200Kg/h、1000Kg/h，比热分别为2KJ/Kg. ℃、4.184KJ/Kg. ℃,油侧和

22

水侧的对流传热系数分别为250W/m. ℃、2000W/m. ℃，管壁热阻及垢阻不计。试求：1）算说明该换热器是否合用；2）夏天当水的进口温度升高到30℃，而油的流量及冷却程度不变时，该换热器是否合用？如何解决？

78.某列管换热器用109.2℃的饱和水蒸气加热管内的空气，使它由20℃升温至80℃，现空气的流量增加一倍，问在传热面积和空气的进、出口温度不变的情况下，加热蒸汽的温度应改为多少？（管壁热阻和污垢热阻不计，K0按平壁计算）

79.采用传热面积为4.48m2的单程管壳式换热器，进行溶剂苯和某水溶液的换热。苯的流量为3600kg/h，比热为1.88kJ/kg. ℃，温度从80℃冷却到30℃，水溶液由20℃加热至30℃。忽略热损失。试求：

1）传热系数K；2）因前工段的生产情况有变动，水溶液进口温度降到10℃，但由于工艺条件的需要，水溶液出口温度不能低于30℃。若两流体的流量不变及苯的进口温度不变，原换热器是否能保证水溶液的出口温度不低于30℃？（两种情况下两流体的物性常数可视为不变）

2

80.在一传热面积为30m的列管换热器中，用120℃的饱和水蒸汽恰好将某工艺气体从30℃

33

加热到80℃，工艺气体走管程，流量为5000m/h，密度为1Kg/m（均以入口状态计），比热为1KJ/Kg.℃,估算此换热器的总传热系数。若将工艺气体的流量减少50%，而进口温度及加热蒸汽温度不变，估算工艺气体的出口温度。

81.某厂一单管程单壳程列管换热器, 列管规格为φ25×2.5mm,管长6m,管数501 根,管程走热气体,流量为5000kg/h,平均比热3.04kJ/kg.K，进口温度500℃；壳程走冷气体,流量为4000 kg/h,平均比热3.14kJ/kg.K,进口温度30℃。逆流操作时,测得热气体的出口温度为200℃,求总传热系数K为多少

82.某车间有一台换热面积（以外表面积计）为2.5m2的单程列管换热器。用180℃的热废气预热轻油, 轻油走管外,其流量为200kg/h比热为2kJ/kg.K,温度由30℃升至80℃。轻油与热气体作逆流流动。热废气出口温度为70℃。求：换热器的热负荷和传热系数。

83. 采用传热面积为4.48m2单程管壳式换热器，进行溶剂和某水溶液间的换热.流量为3600kg/h,比热为1.88kJ/kg.K的苯,80℃冷却至30℃, 水溶液由20℃被加热到30℃。忽略热损失。试求：传热系数K

33

22

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1ijr.html