化工原理学习指导与训练（上）

流体流动

1.2习题

1．某流体的相对密度（又称为比重）为0.7，用SI单位制表示，其密度为＿＿，重度为＿＿。 2．（1）1atm=＿＿mH2O=＿＿N·m；1Cp=＿＿P=＿＿Pa·s

（2）当理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力＿＿＿。 3．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1360mmHg，则绝对压强为＿＿。

4．（1）粘度因不同流体而异，是流体的＿＿；粘度值随温度变化而变，当液体温度升高，粘度一般＿＿；而气体温度升高，粘度一般＿＿。

（2）牛顿型流体与非牛顿型流体的主要区别是＿＿。

5．不同管径的管子串联，其中大管内径为d1=45mm，小管内径为d2=19mm，若大管管内流速为0.5m/s,则小管管内流速为＿＿，这是根据＿＿得来的。

6．理想流体波努利方程，如衡算基准以J·kg表示，则可表示为＿＿，若用Pa（或J·m）表示，则可表示为＿＿，若用m（J·N-1）表示，则可表示为＿＿。

7．将波努利方程不加修改地应用于管流时，需具备的条件是：＿＿，＿＿，＿＿。 8．流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的＿＿项。 9．减少流体在管路中机械能损失

-1

-3

-2

?hf的措施有：＿＿＿，＿＿＿，＿＿＿。

10．水由敞口恒液位高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管路上阀门开度减小时，水流量＿＿，摩擦系数＿＿，管路总阻力损失＿＿。

11．当流体在圆形直管中作滞流流动时，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?与Re的关系为＿＿。

12．（1）流体在圆形管中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为愿来的＿＿倍；如果只将管径增加一倍、流速不变，则阻力损失为愿来的＿＿倍；

（2）流体在等径直管中作稳定流动，流体由于流动产生阻力损失，此时流体流动沿管程＿＿。 13．（1）当计算流体由粗管进入细管的局部阻力时，公式中的流速应用＿＿中的平均流速。 （2）流体在管内湍流流动时（非阻力平方区）其摩擦系数随＿＿和＿＿而变。 （3）流体在管内作层流流动时摩擦系数只与＿＿有关。

（4）流体在管内湍流流动，并处于阻力平方区，则其摩擦系数只与＿＿有关。 14．（1）雷诺准数可理解为哪两个力之比＿＿；

（2）在湍流摩擦系数的实验研究中，采用因次分析的目的是＿＿； （3）准数用不同单位制进行计算所得的准数值应＿＿。

15．（1）边长为0.4m的正方形通风管道，其湿润周边长为＿＿，当量直径为＿＿。

（2）套管由?57×2.5mm和?25×2.5mm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＿＿。

16．喉径与管径均相同的文氏流量计与孔板流量计相比较，文氏流量计的孔流系数Cr比孔板流量计的孔流系数C0＿＿，这是因为文氏流量计的能量损失比孔板流量计＿＿。

17．比托管测量管道中流体的＿＿，而孔板流量计则用于测量管道中流体的＿＿。

18．一转子流量计，当流过水的流量为1m3/h时，测定该流量计进出口压强降为20mmHg，当流量增加到1.5m/h，问转子流量计进出口压降有何变化？＿＿。 19．并联管路的特点是： （1）各管段压强降＿＿；

（2）主管流量等于并联各管段＿＿；

（3）并联各管段中，管子长、直径小的管段通过的流量＿＿。

3

1

20．如图所示，某直管管路上阀门A、B全开，截面1与截面2的测压管液面高为h1和h2，液体先后流经A、B阀门，试确定下列各值是增大还是减小：

（1）若关小A阀门时，h1（ ）；h2（ ）；h1-h2（ ）； （2）当A阀不变，关小B阀时，h1（ ）；h2（ ）；h1-h2（）。

21．（1）层流底层越薄＿＿。

（A）近壁面速度梯度越小 （B）流动阻力越小 （C）流动阻力越大 （D）流体湍动程度越小 （2）双液体U形差压计要求指示液的密度差＿＿。 （A）大 （B）中等 （C）小 （D）越大越好

22．图中三种情况下，若管径、流体种类、温度、压力、管内流速和测压口间距及所用压差计内指示液均相同，流体为实际流体，则：

R1（ ）R2（ ）R3（ ） （ 填〉，〈，=）

23．如图所示，此时U形压差计读数R值代表＿＿。 （A）1-1截面与2-2截面的压差；

（B）两截面间流体流动突然减小的局部阻力降；

（C）摩擦阻力、局部阻力引起的压降与位置不同产生压降之和； （D）摩擦阻力、局部阻力引起的压降与流速变化引起的压降变化之和；

（E）摩擦阻力、局部阻力引起的压降与位置不同引起的静压变化以及流速变化引起的压降变化之和。

2

24．已知流体经过泵后，压强增大?p N/m2，则单位重量流体压强能的增加为＿＿。 （A）?p （B）

?p? （C）

?p?g （D）

?p2g

25．因次分析法目的在于＿＿。 （A）得到各变量间的确切定量关系 （B）得到各无因次数群的确切定量关系

（C）用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化 （D）用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠 26．孔板流量计的孔流系数C0，当Re数增大时，其值＿＿。

（A）总在增大 （B）先减小，当Re数增大到一定值时，C0 保持为某定值； （C）总是在减小 （D）不定 27．层流与湍流的本质区别是＿＿。 （A）湍流流速大于层流流速

（B）流道截面大的为湍流，截面小的为层流 （C）层流的雷诺数小于湍流的雷诺数 （D）层流无径向脉动，而湍流有径向脉动 28．转子流量计的主要特点是＿＿。

（A）恒截面、恒压差 （B）变截面、变压差 （C）恒流速、恒压差 （D）变流速、恒压差

29．有一并联管路，如图所示，两段管路的体积流量、流速、管径、管长、摩擦系数及流动阻力损失分别为qv1,u1,d1,l1,?1,hf1及qv2,u2,d2,l2,?2hf2。若d1?2d2,l1?2l2，，则

（1）hf1/hf2?＿＿。

（A）2 （B）4 （C）1/2 （D）1/4 （E）1

3

（2）当两段管路中流体均作滞流流动时，qv1/qv2?＿＿。 （A）2 （B）4 （C）1/2 （D）1/4 （E）1 （3）当两段管路中流体均作滞流流动时，

u1/u2?＿＿。

（A）2 （B）4 （C）1/2 （D）1/4 （E）1

（4）当两段管路中流体均作滞流流动时，并取?1??2,qv1/qv2?＿＿。 （A）2 （B）4 （C）1/2 （D）1/4 （E）1

（5）当两段管路中流体均作滞流流动时，并取?1??2,u1/u2?＿＿。 （A）2 （B）4 （C）1/2 （D）1/4 （E）1

流体输送机械

2.2.1 习题

1．（1）离心泵的主要部件有＿＿、＿＿和＿＿。 （2）往复泵主要适用于＿＿、＿＿的场合。

2．离心泵产生气蚀，通常是由于＿＿，＿＿，＿＿，＿＿等。 3 离心泵的叶片一般是＿＿，这是为了输出时增大＿＿，减少＿＿。

4．（1）若被输送流体粘度增高，则离心泵的压头＿＿、流量＿＿、效率＿＿、轴功率＿＿。 （2）若被输送流体密度改变，则离心泵的＿＿、＿＿及＿＿均保持不变。 （3）离心泵的总效率?反映了＿＿，＿＿和＿＿三项能量损失的影响。

（4）离心泵吸入管线一般处于＿＿压状态，若此时吸入管有泄漏，离心泵可能出现＿＿现象。 5．（1）离心泵工作点是＿＿曲线与＿＿曲线的交点。

（2）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。 6．（1）离心泵的轴封装置主要有＿＿和＿＿两种。 （2）管路特性曲线的一般表达式是＿＿。 （3）影响离心泵理论流量的因素有＿＿和＿＿。 （4）离心泵叶轮按有无盖板可分为＿＿、＿＿、＿＿。

7．在测定离心泵的性能曲线实验过程中，在泵口出应安装＿＿和＿＿，而＿＿必须在＿＿的前部。在泵的入口处应安装＿＿，在＿＿上还应安装测流量仪表，侧流量仪表可采用＿＿或＿＿或＿＿等。

8．（1）离心泵的特性曲线通常包括＿＿、＿＿和＿＿曲线，这些曲线表示在一定的＿＿下输送某特定液体时的性能。

（2）离心泵用出口阀调节流量实质上是改变了＿＿曲线使其＿＿位置发生变化，如果将离心泵的转速减少，则可以使＿＿曲线改变，改变的方向是＿＿。

9．泵的压头单位是＿＿，可简化为＿＿，其物理意义是＿＿。 10． 往复式压缩机的排气量是指＿＿。

11．离心通风机全风压的单位是＿＿，它的物理意义应理解为＿＿。

12．（1）离心泵的流量调节阀安装在离心泵＿＿管路上，关小出口阀门后，真空表的读数＿＿，压力表的读数＿＿。

（2）往复泵的转速（往复次数）增加时，流量＿＿，扬程＿＿。（增大、减小、不变） 13．（1）离心泵的扬程的含义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（２）离心泵常采用＿＿调节流量，往复泵常采用＿＿调节流量。

14. 用离心泵在两敞口容器间输液，在同一管路中，若用离心泵输送密度为1200kg/m3的某液体（该溶液的其他性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量＿＿，扬程＿＿，泵出口压力＿＿，轴功率＿＿。（变

4

大、变小、不变、不确定）

15．离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：qv?0.05m3/s时，H=20m；管路特性为qv?0.05m3/s时，He=18m,则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头?H?＿＿m，有效功率?Pe?＿＿W。 16．（1）写出两种旋转泵的名称：＿＿和＿＿。

（2）离心泵的转速提高10%，则泵新的特性曲线上的一个点比原特性曲线上对应的点流量提高＿＿，压头提高＿＿，轴功率增加＿＿。

17．（1）选择压缩机时，首先应该根据＿＿选定压缩机的种类。型式确定后，再根据生产中的所要求的＿＿和＿＿确定规格。

（2）写出两种真空泵的名称：＿＿和＿＿。

18．（1）流体输送设备按工作原理可分为＿＿，＿＿，＿＿。

（2）离心泵中＿＿是将电动机的能量传递给液体的部件，而＿＿则是将动能转变成势能的部件。 （3）离心泵按吸液方式分为＿＿和＿＿。

19．离心泵的主要性能参数包括＿＿，＿＿，＿＿，＿＿。

20．（1）离心泵的轴功率Pa，有效功率（理论功率）Pe，与功率?间的关系是＿＿，泵的功率包括＿＿，＿＿和＿＿。

（2）产品样本上离心泵的特性曲线是在一定的＿＿下，输送＿＿时的特性曲线。

21．（1）漩涡泵常采用＿＿来调节流量，往复泵、旋转泵等一切＿＿泵在旁路阀关闭时，不能全关＿＿。 22．推导离心泵基本方程式的两个基本假定是：（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 23．略

24．离心泵停车时应该＿＿。

（A）首先断电，再关闭出口阀 （B）先关出口阀门，再断电 （C）关阀与断电不分先后 （D）只有多级泵才先关出口阀门

25．从地槽向常压吸收塔送液，一台离心泵在高效点工作。若管路不变，在并联一台同型号离心泵，则（） （A）两泵均在高效点工作 （B）两泵均不在高效点工作 （C）仅原泵在高效点工作 （D）仅新装泵在高效点工作

26．将含晶体10%的悬浮液送往料槽宜选用（）

（A）离心泵 （B）往复泵 （C）齿轮泵 （D）喷射泵 27．某泵在运行1年后发现有气缚现象，应（）

（A）停泵，向泵内灌液 （B）降低泵的安装高度 （C）检查进口管路是否有泄漏现象 （D）检查出口管路阻力是否过大

28．用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（） （A）送水量增加，整个管路压头损失减少 （B）送水量增加，整个管路压头损失增大 （C）送水量增加，泵的轴功率不变 （D）送水量增加，泵的轴功率下降

29．有一锅炉，每小时蒸发水量为20t，额定压力为1.5Mpa，此锅炉注水泵选（） （A）单级离心泵 （B）多级离心泵 （C）齿轮泵 （D）螺杆泵 30．以下不是离心泵通风机的性能参数（） （A）风量 （B）扬程 （C）效率 （D）风压 31．当管路特性曲线写为H?A?Bqv2时（） （A） A只包括单位重量流体需增加的位能

（B） A包括单位重量流体需增加的位能与静压能之和

5

（C）Bqv代表管路系统的局部阻力损失 （D）Bqv代表单位重量流体增加的动能 32．以下说法正确的：当粘度?较大地增大时，在泵的性能曲线上（） （A）同一流量qv处，扬程H下降，效率?上升 （B）同一流量qv处，扬程H上升，效率?上升 （C）同一流量qv处，扬程H下降，效率?下降 （D）同一流量qv处，扬程H上升，效率?下降

33．有人认为泵的扬程就是泵的升扬高度，有人认为泵的轴功率也就是电动机的功率（） （A）这两种说法都不对 （B）这两种说法都对 （C）前一种说法对 （D）后一种说法对 34．当两台规格相同的离心泵并联时，只能说（）

（A）在新的工作点处较原工作点处的流量增大一倍 （B）当扬程相同时，并联崩特性曲线上的流量是单台泵特性曲线上流量的两倍 （C）在管路操作的并联泵较单台泵流量增大一倍 （D）在管路中操作的并联泵扬程与单台泵操作时相同，但流量增大两倍 35．当两个同规格的离心泵串联使用时，只能说（） （A）串联泵较单台泵实际的扬程增大一倍

（B）串联泵的工作点处较单台泵的工作点处杨程增大一倍

（C）当流量相同时，串联泵特性曲线上的扬程是单台泵特性曲线上的扬程的两倍 （D）在管路中操作的串联泵，流量与单台泵操作时相同，但扬程增大两倍

传热

5.2．1习题

1．为减少圆形管导热损失，采用包覆三种保温材料a、b、c，若?a??b??c，导热系数?a??b??c，则包覆的顺序从内到外依次为＿＿＿＿。

2．比较下列不同对流给热过程的?值的大小：空气自然对流?1，空气强制对流（u=3m/s）?2,水强制对流（u=3m/s）?3，水蒸气冷凝?4＿＿＿。

3．圆管内强制湍流，流量为qv，管径为d时，给热系数为?1；若管径不变而流量减小为qv/2，此时给热系数为?2，则?2=＿＿＿?1；若流量不变而管径减小为d/2，给热系数为?3，则?3=＿＿?1。 4．单壳程无相变换换热器，管程（水）与壳程（油）的质量流量均一定（流动均处于高度湍流区），加热管尺寸不变，若：

（1）将总管数变为原来的3/4倍，则管程给热系数?1为原来的＿＿倍；

（2）将单管程改为双管程，其余不变，则管程给热系数?1为原来的＿＿倍；管程阻力损失为原来的＿＿；

（3）将壳程折流板的间距减半，则壳程给热系数?0为原来的＿＿倍；壳程阻力损失增加＿＿倍。

22 6

5．对流给热时，略

6．无相变逆流换热过程，换热器面积为无穷大，若增加冷流体流量qm2，则有： K＿＿, ?tm ＿＿,t2 ＿＿,?2 ＿＿(变大、变小、不变、不确定) 7．套管换热器，热流体侧为饱和蒸汽冷凝，若饱和蒸汽压力上升，则 K＿＿, Q＿＿,t2 ＿＿, ?tm ＿＿(变大、变小、不变、不确定)

8.在套管换热器中，用热流体加热冷流体，操作条件不变，经过一段时间后管壁结垢，则 Q＿＿，K＿＿, t2 ＿＿, T2＿＿，?tm ＿＿(变大、变小、不变、不确定)

9．在包有二层相同厚度保温材料的圆形管道上，应该将＿＿＿＿材料包在内层，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

10．将下列各种情况下对流传热系数的数值按自大而小的顺序排列：

空气流速为18m/s时的?1；空气流速为8m/s时的?2；水的流速为2m/s时的?3；水的流速为1.0m/s时的?4；蒸汽膜状冷凝时的?5。则＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

11．（1）在两流体的间壁换热过程中，计算式Q?KA?tm中A表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 （2）在两流体的间壁换热过程中，计算式Q?(?/b)A?tm中A表示为＿＿＿＿＿＿＿。 （3）在两流体的间壁换热过程中，计算式Q??A?tm中A表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

12．在两流体的间壁换热过程中，计算式Q??A?tm中的?tm表示为＿＿＿或＿＿＿。而计算式

Q?qmcp?t的?t表示为＿＿＿或＿＿＿。

13．（1）间壁换热器管壁温度tw接近?＿＿＿的一侧的流体温度；总传热系数K的数值接近＿＿＿的一侧的?值。

（2）对于间壁式换热器：qm1cp1(T1?T2)?qm2cp2(t2?t1)?KA?tm等式成立的条件是＿＿＿，＿＿＿，＿＿＿。

14．本题附图所示为间壁式换热器中冷热流体稳态传热过程的温度分布曲线，该传热过程是由＿＿＿，＿＿＿和＿＿＿三个串联的热传递环节组成，由图分析可知：?1??2，则控制热阻应在＿＿＿侧，因此若强化该传热过程，应从＿＿＿侧着手。

7

15．列管换热器的壳层内设置折流板的作用在于＿＿＿＿＿＿，折流挡板的形状有＿＿＿和＿＿＿等。 16．将单程列管式换热器改为双程的作用是＿＿＿＿，但这将使＿＿＿减小，＿＿＿＿增大。

17．列管换热器中，管子在管板上的排列顺序方式主要有＿＿＿和＿＿＿，前者特点是＿＿＿＿＿＿，后者的特点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

18．（1）根据有无热补偿或补偿方法不同，列管式换热器的一般结构式有：＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿。

（2）消除列管式换热器温差应力常用的方法有三种，即在壳体上加＿＿＿＿，采用＿＿＿结构或采用＿＿＿＿式结构。

（3）翅片管换热器安装翅片的目的是＿＿＿和＿＿＿。

19．（1）当任一流体发生变化，即(qmcp)mzx趋于无穷大时，并、逆流换热器传热效率与传热单元数关系均可简化为＿＿＿＿。

（2）当两种流体的热容和流量相等，即qm1cp1?qm2cp2时，并、逆流换热器传热效率与传热单元数关系均可简化为＿＿＿＿，＿＿＿＿＿。

20．物体的黑度是指在＿＿温度下，物体的＿＿与＿＿＿之比，在数值上它与同一温度下物体的＿＿＿＿＿＿＿＿相等。

21．影响两固体表面间辐射传热量大小的因素主要有：＿＿＿＿，＿＿＿，＿＿＿，＿＿＿。 22．与固体和液体相比，气体辐射的主要特点是＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

23．通过一换热器，用饱和水蒸气加热水，可使水的温度20℃升高到80℃，现发现水的出口温度降低了，经检查水的初温与流量均无变化，引起问题的可能原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 24．（1）流体流动从层流转变为湍流时，随Re数的增大，对流传热系数显著＿＿＿＿，所以应力求使流体在换热器中达到＿＿＿＿流动。

（2）流体在管内湍流流动时，?与流速的＿＿次方成正比，而与管径的＿＿次方成反比。故在＿＿＿允许情况下增大＿＿比减小＿＿对提高＿＿的效果更为显著。流体横向流过管束作湍流流动时，在管外加折流板情况下，?与流速的＿＿次方成正比，而与＿＿＿的0.45次方成反比。

25．碳钢的导热系数为＿＿；不锈钢的导热系数为＿＿；铜的导热系数为＿＿；常压常温空气的导热系数为＿＿；常温水的导热系数为＿＿。

（A）151W/（m·℃） （B）380W/（m·℃） （C）45W/（m·℃） （D）17W/（m·℃） (E) 0.62W/（m·℃） (F) 0.025W/（m·℃）

26．一定流量的液体在?25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流系数?=1000151W/（m2·℃）。如流量和物性都不变，改用?19×2mm的直管，则其?值将变为＿＿＿。 （A）1259 （B）1496 （C）1585 （D）1678

27．套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量

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增加时：（1）传热系数K应＿＿;(2)空气出口温度＿＿；（3）壁温＿＿。 （A）增大 （B）减小 （C）略有减小

28．利用水在逆流操作的套管换热器中冷切某物料。要求热流体的温度T1、T2及流量qm1不变。今因冷却水进口温度t1增高，为保证完成生产任务，提高冷却水的用量qm2，其结果＿＿＿。 （A）K增大，?tm不变（B）Q不变，K增大，?tm下降 （C）Q不变，K增大，?tm不确定（D）Q增大，?tm下降 29．沸腾传热的过热度增大，其传热系数＿＿。

（A）增大 （B）减小 （C）旨在某范围内变大 （D）沸腾传热系数与过热度无关

30．两灰体进行辐射传热，两者温度差为100℃，如两灰体的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的传热量相比将＿＿＿。

（A）增大 （B）减小 （C）不变 （D）不一定 31．关于传热系数K下述说法中错误的是（ ） （A）传热过程中总传热系数K实际是个平均值 （B）总传热系数K随着所取得传热面不同而异

（C）总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关 （D）要提高K值，应从减低最大热阻着手

32．举例说明下列各图的物理意义，并写出?tm的数学表达式：

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