化工原理课程思考题

化工原理课程思考题

绪论

思考题 （1）比较实验研究方法和数学模型的区别。 （2）何谓单位换算因子？

（3）联系各单元操作的两条主线是什么？

第一章 流体流动

思考题 1．流体的连续性假设和理想流体假设在工程上有何意义？ 2．描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有何不同？

3．20℃的清水以一定流速从细管流入粗管（如本题附图所示），测得U形管压差计读数为R。保持管内流动状况不变，将管路从水平放置改为垂直放置，U形管压差计的读数将如何变化？并判断从1-1’截面到2-2’截面间的能量损失和动能转化为静压能哪项数值大？

4．某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。问：

（1）在三种情况中，下游截面2-2’的流速是否相等？

（2）在三种情况中，下游截面2-2’的压强是否相等？

如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况中的数值最小？其理由何在？

5．试比较滞流和湍流的主要区别。

6．边界层概念的提出对分析流体流动、传热和传质有何意义？

7．一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原来的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？[答：16]

8．敞口容器底部有一连接管，容器内水面维持恒定，管内水流动的速度头u/2g=0.5m。试比较当水从容器流出和水流入容器两种情况下连接管上的截面2上静压强是否相同？各为多少mH2O（表压）？

9．流体通过圆管湍流流动时，管截面的速度分布可按下面经验公式来表示：

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式中y为某点与壁面的距离，即y=R-r。试求证平均速度u与最大速度umax的比值为0.82。 10．为什么各种流量计的流量系数不相同？

11．孔板流量计与文丘里流量计的测量中，如何保证液体流动的连续性？

第二章 流体输送机械

思考题 1.为有效提高离心泵的静压能，都采取哪些措施？ 2.试选择适宜的输送机械来完成如下输送任务：

(1) 将45℃的热水以300m/h的流量送至18m高的凉水塔； (2) 将膏糊状物料以5.5m/h的流量送至高压容器； (3) 将碱液按控制的流量加到反应釜；

(4) 以4m/h的流量输送低粘度有机液体，要求的压头为65m； (5) 向空气压缩机的气缸中注润滑油；

(6) 低压氯气，要求出口压力为75kPa（表压）；

(7) 将101.3 kPa的空气压缩506.5kPa，风量为550m/h； (8) 以60000 m/h风量的空气送至气柜，风压为1300mmH2O。

3.试比较往复泵用旁路、改变冲程或每分钟往复次方法调节流量的适用场合和经济性。 4.用IS80-65-125(n=2900r/min)型离心水泵将50℃性质和水相似（ρ=1000kg/m）的溶液送至高位槽（压力表读数为49kPa），要求流量为43m/h，提出如下图所示三种方案，三种方案方式的管径、粗糙度和管长（包括所有局部阻力的当量长度）均相同，且管路的总压头损失均为3m。试分析：

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(1)三种安装方法是否都能将水送到高位槽中？若能送到，是否都能保证流量？泵的轴功率是否相同？

(2)其它条件都不变，该送的浓溶液（ρ=1200kg/m），则泵出口压力表的读数，流量、压头和轴功率将如何变化？

(3)若将高位槽改为敞口，则送稀溶液（ρ=1000kg/m）和浓溶液（ρ=1200kg/m）的流量是否相同？

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第三章 机械分离与固体流态化

思考题 1．提出几种测定颗粒床层空隙率ε的方法。

2．影响壁效应的因素都有哪些？如何减小壁效应的影响？

3．直径为50μm的球形石英颗粒（密度为2650kg/m3），在20℃的空气中从静止状态开始作自由沉降，需要多少时间才能完全达到其（终端）沉降速度？需要多少时间便能达到其沉降速度的99％。（θ＝0.093s）

4．颗粒在旋风分离器内沿径向沉降的过程中，其沉降速度是否为常数？ 5．根据斯托克斯公式回答如下问题

（1）设计一简易装置，用以测定液体的粘度（如落球粘度计）；

（2）在沉降室中，d＝60μm的颗粒理论上能完全除去，则d’＝30μm的粒子的分离效率为若干?

6．提高离心分离因数的途径是什么（旋流器和离心机分别讨论）？

7．以间歇过滤机处理某种悬浮液，若滤布阻力可以忽略，洗水体积与滤液体积之比为a，试分析洗涤时间与过滤时间的关系（加压叶滤机、板框压滤机分别推出）。

8．当滤布阻力可以忽略时，若要恒压操作的间歇过滤机取得其最大生产能力，在下列两种条件下，各须如何确定过滤时间θ？

（1）若已规定每一循环中的辅助操作时间为θD，洗涤时间为θW。

（2）若已规定每一循环中的辅助操作时间为θD，洗水体积与滤液体积之比值为a。 9．机械分离设备的设计（或操作）原则是什么（停留时间必等于或大于分离所需时间）？评价分离设备性能的指标是什么？ 10．何谓狭义和广义流态化？

11．理想流化床和实际流化床的主要区别是什么？ 12．简述气力输送的优缺点和分类。

第五章 传热（包括传热设备）

思考题 1．何谓稳态热传导？

2．对流传热系数的定义是什么？说明对流传热的机理及求算对流传热系数的途径。 3．为什么自然对流问题的分析解比强制对流问题的分析解更为复杂？

4．试说明流体有相变化时的对流传热系数大于无相变时的对流传热系数的理由。 5．为什么滴状冷凝的对流传热系数要比膜状冷凝的传热系数高？ 6．如何理解辐射传热中黑体和灰体的概念？

7．在管壳式换热器设计中，为什么要限制温度差校正系数大于0.8？ 8．换热器是如何分类的，工业上常用的换热器有哪些类型，各有何特点？ 9．管壳式换热器为何常采用多管程，分程的作用是什么？

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