化工原理思考题

第一章 流体流动

问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?

答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。 质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。 问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?

答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。 问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 答3．分子间的引力和分子的热运动。通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。

问题4. 静压强有什么特性?

答4． 静压强的特性： ①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。 问题5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10m，水和容器总重10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；

(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？

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题5附图 题6附图 答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。 2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa；

外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa。 因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。

问题6. 图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R1、R2，两压差计间

用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R1与R2有何变化？(说明理由)

答6．容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R2减小。R1不变，因为该U形管两边同时降低，势能差不变。 问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好?

答7．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g，所以H增加，压差增加，拔风量大。 问题8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段?

答8．前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。 问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?

答9．重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。

问题10. 如图所示，水从小管流至大管，当流量V、管径D、d及指示剂均相同时，试问水平放置时压差计读数R与垂直放置时读数R’的大小关系如何？为什么？.(可忽略粘性阻力损失) 答10．R=R’，因为U形管指示的是总势能差，与水平放还是垂直放没有关系。

题10附图 题11附图

问题11. 理想液体从高位槽经过等直径管流出。考虑A点压强与B点压强的关系，在下列三个关系中选择出正确的： (1)pB < pA (2)pB = pA+ρgH (3)pB > pA

答11．选（1）pB

问题12. 层流与湍流的本质区别是什么?

答12．是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。 问题13. 雷诺数的物理意义是什么? 答13．惯性力与粘性力之比。

问题14. 何谓泊谡叶方程? 其应用条件有哪些?

答14．△P=32μuL/d2 。不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。 问题15. 何谓水力光滑管? 何谓完全湍流粗糙管?

答15．当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在Re很大，λ与Re无关的区域，称为完全湍流粗糙管。 问题16. 非圆形管的水力当量直径是如何定义的? 能否按uπde2 /4计算流量? 答16．定义为4A/Π。不能按该式计算流量。

问题17. 在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?

答17．因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。 问题18. 如附图所示管路，试问：

(1) B阀不动(半开着)，A阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1－h2)如何变化？ (2) A阀不动(半开着)，B阀由全开逐渐关小，则h1，h2，(h1－h2)如何变化？

题18附图 题19附图 答18．(1)h1下降，h2下降，(h1-h2)下降；

(2)h1上升，h2上升，(h1-h2)下降。

问题19. 图示的管路系统中，原1, 2 ,3阀全部全开，现关小1阀开度，则总流量V和各支管流量V1, V2, V3将如何变化？ 答19．qV、qV1下降，qV2、qV3上升。

问题20. 是否在任何管路中, 流量增大阻力损失就增大; 流量减小阻力损失就减小? 为什

么?

答20．不一定，具体要看管路状况是否变化。

第二章 流体输送机械

问题1. 什么是液体输送机械的压头或扬程?

答1．流体输送机械向单位重量流体所提供的能量(J/N)。 问题2. 离心泵的压头受哪些因素影响?

答2．离心泵的压头与流量，转速，叶片形状及直径大小有关。 问题3. 后弯叶片有什么优点? 有什么缺点?

答3．后弯叶片的叶轮使流体势能提高大于动能提高，动能在蜗壳中转换成势能时损失小，泵的效率高，这是它的优点。它的缺点是产生同样理论压头所需泵体体积比前弯叶片的大。 问题4. 何谓\气缚\现象? 产生此现象的原因是什么? 如何防止\气缚\

答4．因泵内流体密度小而产生的压差小，无法吸上液体的现象。原因是离心泵产生的压差与密度成正比，密度小，压差小，吸不上液体。灌泵、排气。 问题5. 影响离心泵特性曲线的主要因素有哪些?

答5．离心泵的特性曲线指Hｅ～qV，η～qV，Pａ～qV。影响这些曲线的主要因素有液体密度，粘度，转速，叶轮形状及直径大小。

问题6. 离心泵的工作点是由如何确定的? 有哪些调节流量的方法? 答6．离心泵的工作点是由管路特性方程和泵的特性方程共同决定的。

调节出口阀，改变泵的转速。

问题7. 一离心泵将江水送至敞口高位槽, 若管路条件不变, 随着江面的上升,泵的压头He, 管路总阻力损失Hf, 泵入口处真空表读数、泵出口处压力表读数将分别作何变化？ 答7．随着江面的上升，管路特性曲线下移，工作点右移，流量变大，泵的压头下降，阻力损失增加；随着江面的上升，管路压力均上升，所以真空表读数减小，压力表读数增加。 问题8. 某输水管路, 用一台IS50-32-200的离心泵将低位敞口槽的水送往高出3m的敞口槽, 阀门开足后, 流量仅为3m3/h左右。现拟采用增加一台同型号的泵使输水量有较大提高, 应采用并联还是串联? 为什么?

答8．从型谱图上看，管路特性曲线应该通过H=3m、qV=0点和H=13m、qV=3m/h点，显然，管路特性曲线很陡，属于高阻管路，应当采用串联方式。

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问题9. 何谓泵的汽蚀? 如何避免\汽蚀\

答9．泵的汽蚀是指液体在泵的最低压强处(叶轮入口)汽化形成气泡，又在叶轮中因压强升高而溃灭，造成液体对泵设备的冲击，引起振动和腐蚀的现象。规定泵的实际汽蚀余量必须大于允许汽蚀余量；通过计算，确定泵的实际安装高度低于允许安装高度。 问题10. 什么是正位移特性?

答10．流量由泵决定，与管路特性无关。 问题11．往复泵有无\汽蚀\现象？

答11．往复泵同样有汽蚀问题。这是由液体汽化压强所决定的。

问题12. 为什么离心泵启动前应关闭出口阀, 而旋涡泵启动前应打开出口阀？

答12．这与功率曲线的走向有关，离心泵在零流量时功率负荷最小，所以在启动时关闭出口阀，使电机负荷最小；而旋涡泵在大流量时功率负荷最小，所以在启动时要开启出口阀，使电机负荷最小。

问题13. 通风机的全风压、动风压各有什么含义? 为什么离心泵的 H 与ρ无关, 而风机的全风压PT 与ρ有关?

答13．通风机给每立方米气体加入的能量为全压，其中动能部分为动风压。

因单位不同，压头为m，全风压为N/m，按ΔP=ρｇｈ可知ｈ与ρ无关时，ΔP与ρ成正比。 问题14. 某离心通风机用于锅炉通风。如图a、b所示, 通风机放在炉子前与放在炉子后比较, 在实际通风的质量流量、电机所需功率上有何不同?为什么?

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题14 附图

答14．风机在前时，气体密度大，质量流量大，电机功率负荷也大；

风机在后时，气体密度小，质量流量小，电机功率负荷也小。

第三章 液体搅拌

问题1. 搅拌的目的是什么?

答1．混合(均相)，分散(液液，气液，液固)，强化传热。 问题2. 为什么要提出混合尺度的概念?

答2．因调匀度与取样尺度有关，引入混合尺度反映更全面。

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