化工原理试题库（上册）
第一章 流体流动
一、 选择题
1. 连续操作时，物料衡算通式中的过程积累量GA为（ A ）。 A.零 B.正数 C.负数 D.任意值
2. 热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定（ A ）的焓为零。
A.0℃液体 B.0℃气体 C.100℃液体 D.100℃气体 3. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ D ）。
A.阻力越大，静压强下降就越大 B.流体的粘度越大，阻力越大
C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa，用基本单位表示是（ C ）。
22
A.atm B.mmHg C.Kg/m.s D.N/m
5. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ B ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断
6. 对可压缩流体，满足( C )条件时，才能应用柏努力方程求解。 A.
p1?p2p?p2?20%(式中压强采用表压表示) B. 1?10%(式中压强采用表压表示) p1p1p1?p2p?p2?20%(式中压强采用绝压表示) D. 1?10%(式中压强采用绝压表示) p1p1C.
7. 判断流体的流动类型用（ C ）准数。
A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 8. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为( B )。 A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线
9. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ A ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 10. 流体在管内流动时的摩擦系数与（ B ）有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B. 雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 D. 欧拉准数和相对粗糙度 11. 测速管测量得到的速度是流体（ C ）速度。 A.在管壁处 B.在管中心 C.瞬时 D.平均
12. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。
13. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ C ）。 A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m。
1
14. 流体在长为2m、高为1m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ A ）。 A. 1.33m； B. 2.66m； C. 0.33m； D. 0.66m。 15. 流体在内管外径为25mm，外管内径为70mm的环隙流道内流动，则该环隙流道的当量直径为（ D ）。 A. 25mm； B. 70mm； C. 95mm； D. 45mm。
16. 当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( C ) A. u ＝3/2.umax B. u ＝0.8 umax C. u ＝1/2. umax D u =0.75 umax 17. 判断流体流动类型的准数为（ A ）
A . Re数 B. Nu 数 C . Pr数 D . Fr数
18. 流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数α与雷诺准数Re 的n 次方成正比，其中的n 值为（ B ）
A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 19. 牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈（ A ）
A．层流流动 B 湍流流动 C 过渡型流动 D 静止状态
20. 计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为（ C ）
A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速
C 小管中流速 D 大管中流速
21. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将（ A ）。
A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 22. 流体的压强有多种表示方式，1标准大气压为 ( C ) A.780mm汞柱 B.1Kgf/cm2 C.10.336m水柱 D.10130Pa
23. 流体在圆管中层流流动，若只将管内流体流速提高一倍，管内流体流动型态仍为层流，则阻力损失为原来的（ B ）倍。
A.4 B.2 C.2 D.不能确定
24. 阻力系数法将局部阻力hf表示成局部阻力系数与动压头的乘积，管出口入容器的阻力系数为 ( A )
A.1.0 B.0.5 C.0.35 D.0.75
25. 在柏努利方程式中，P/ρg被称为 ( A ) A.静压头 B.动压头 C.位压头 D.无法确定
26. 流体的流动形式可用雷诺准数来判定，若为湍流则Re ( D ) A.<4000 B.<2000 C.>2000 D.>4000
27. 不可压缩性流在管道内稳定流动的连续性方程式为（ A ） 可压缩性流体在管道内稳定流动的连续性方程式为（ D ）
2
A.u1Ａ1=u2Ａ2 B.u1Ａ2=u2Ａ1
C.u1Ａ1/ρ1=u2Ａ2/ρ2 D.u1Ａ1/ρ2=u2Ａ2/ρ1
28. 有两种关于粘性的说法： ( A ) ①无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 ②粘性只有在流体运动时才表现出来。
A.这两种说法都对； B.这两种说法都不对；
C.第一种说法对，第二种说法不对； D.第二种说法对，第一种说法不对。 29. 层流与湍流的区别是（ C ） A 湍流的流速大于层流流速
B流道截面积大的为湍流，小的为层流 C层流无径向脉动，湍流有径向脉动 D层流的雷诺准数小于湍流的雷诺准数
30. 有一并联管路如图2所示，两段管路的流量、流速、管径、管长及流动阻力损失分别为Ｖ(1)、u(1)、d(1)、L(1)、h(f1)及Ｖ(2)、u(2)、d(2)、L(2)、h(f2)。若d(1)=2d(2)，L(1)=2L(2)，则h(f1)/h(f2)＝（ E ）
Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、1/2; Ｄ、1/4; Ｅ、1 当管路中流体均作层流流动时，Ｖ(1)/Ｖ(2)=（ C ） Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、1 当管路中流体均作层流流动时，u(1)/u(2)=（ A ）
Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、1/2; Ｄ、1/4; Ｅ、1
当两段管路中流体均作湍流流动时，并取λ(1)＝λ(2)，则Ｖ(1)/Ｖ(2)=（ B ）。 Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、8; Ｄ、1/2; Ｅ、1/4
当两段管路中流体均作湍流流动时，并取λ(1)＝λ(2)，则u(1)/u(2)=（ E ）。 Ａ、2； Ｂ、4; Ｃ、1/2; Ｄ、1/4; Ｅ、1
31. 真空表读数是60kPa，当地大气压为100kPa时，实际压强为（ A ）kPa。
A.40 B.60 C.160 32. 当温度降低时，气体的粘度（ A ）。
A.降低 B.不变 C.增大
33. 液体在圆形直管中稳定流动时，若管长及液体物性不变，当管内径减为原来的1/2，则流速变为原来的（ B ）倍。
A.2 B.4 C.16
34. 当地大气压为100kPa，压强表读数是60kPa，则实际压强为（ A ）kPa。
A、160 B、40 C、60 D、100
35. 液面保持恒定的敞口容器底部装有直径相等的进水管和出水管，当管内水的流速为2m/s时，进口能量损失为（ B ）J/kg，出口能量损失为（ D ）J/kg。
‘
A、 0.5 B、1 C、1.5 D、 2
36. 随着温度的升高液体的粘度（ C ），气体的粘度（ A ）。
‘
A、增加 B、不变 C、降低
3
二、填空题
1. 连续性介质假定是指_假定流体是由无数紧密相连、没有间隙的流体质点组成的连续介质。
2. 流体在光滑管内作湍流流动时，摩擦系数?与 雷诺数 和 相对粗糙度 有关；若其作完全湍
流（阻力平方区），则?仅与 相对粗糙度 有关。 3. 流体阻力产生的根源是__内摩擦力__。粘性是指__在运动状态下，流体产生的抵抗剪切变形的性质_。 4. 在连续稳定流动过程中，流速与管径的_____平方_____成反比。均匀圆管内流体的流速不因流阻的存在
而_____改变_____。(减、降或不变) 5. 无因次数群是_各物理量的因次彼此相消而变成没有因次_的数组。 6. 滞流与湍流的根本区别是__有无径向脉动__________________。
7. 一定量的流体在圆形直管内流过，若流动处于阻力平方区，则流动阻力与速度的___平方_______成正比。 8. 圆形直管内流体滞流流动的速度分布呈___抛物线_______形状。其平均速度是中心最大速度的
__1/2________。摩擦阻力系数与雷诺数的关系是____64/Re______。
9. 流体流动边界层是指__流速降为主体流速的99%以内的区域_______。流体流过某一障碍物发生边界层
脱体的原因是__流体动能耗尽_______。由于固体表面形状而造成边界层分离所引起的能量损失，称为__形体阻力_____。粘性流体绕过固体表面的阻力为摩擦阻力和_形体阻力___之和，又称为局部阻力。 10. 米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2 ，则摩擦阻
力损失为原来的__1/2___倍。
11. 流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的
____1/16_____。
-3-1
12. 当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,,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___210.3_______ ,其摩擦阻力系数λ为___0.304_____. 13. 当量直径的定义是de＝ 4?a 。 14. 当量直径的定义是de＝ 4?流通截面积 ，对边长为ａ正方形风管当量直径de＝ 润湿周边流通截面积 ，在套管环间流动的流体，外管的内径是d2，
润湿周边内管的外径是d1，则当量直径de＝d2-d1。
15. 当Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=_64/Re_________，在管内呈湍流时，摩擦
系数λ与___雷诺数_________、__相对粗糙度___________有关。
16. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后,水流量将
______减小____，摩擦系数__增大__________，管道总阻力损失___不变_____（增大、减小、不变）。 17. 某设备的表压强为50KPa，则它的绝对压强为 150KPa ，另一设备的真空度为50KPa，则它的
绝对压强为 50KPa 。（当地大气压为100KPa）
18. 如果管内流体流量增大一倍后，仍处于层流状态，则阻力损失增大到原来的 2 倍 19. 流体在管路两截面间的压强差ΔP与压强降ΔPf 相等的条件是 无外功、直径相同、水平管
路 。 20. 局部阻力所引起的能量损失有两种计算方法：__当量长度________法和____阻力系数______法。 21. 并联管路的特点是_总管流量等于各支管流量之和；总管损失与各支管损失相同_。分支管路的特点是_
4
总管流量等于各支管流量之和；各支管在流动终了时机械能与能量损失之和相等_。
22. 孔板流量计是通过_测量孔板前后的压强差____来反映流量的大小，又称为__差压式（节流式）___流量
计，而转子流量计是流体流过节流口的压强差保持恒定，通过变动的_转子的位置_________反映流量的大小，又称__浮子流量计________。 23. 热量衡算中，物料衡算通式中的过程GA为____0______。
24. 热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定________0__℃液体的焓为零。 25. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速_____减小_____。
?26. 对不可压缩流体，满足__P1P2?20%_( 绝压）_______条件时，才能应用柏努力方程求解。
P127. 判断流体的流动类型用____雷诺______准数。
28. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为__抛物线________。 29. 增大流体的流量，则在孔板前后形成的压强差___增大_______。 30. 流体在管内流动时的摩擦系数与__雷诺数和相对粗糙度________有关。 31. 测速管测量得到的速度是流体__点________速度。
32. 流体是气体和液体的统称，其中____气体______是可压缩流体，_____液体_____是不可压缩流体。 33. 表压、绝压、大气压之间的关系是__表压=绝压-大气压________
34. 据流体静力学基本方程式知，当液面上方压强变化时，液体内部各点压强___同步_____变化。 35. 等压面的要点有四个，即______同种流体____、____静止______、____连续______、___同一水平面_____。 36. 测量压强或压强差时，可用U管压差计、斜管压差计和微差压差计。若被测量的压强差很小时，可用以
上三种压差计中的__斜管压差计________和__微差压差计________。 37. 粘度是衡量_流体粘性__大小的物理量。
38. 孔板流量计是基于_流体流动的守恒__原理的流量测量仪表。 39. 恒压差、变截面的流量计有_转子流量计_________。 40. 恒截面、变压差的流量计有__孔板流量计________。 41. 并联管路的特点为__________和__________。 42. 分支管路的特点为__________和__________。
43. 串联管路的特点为__各管段质量流量相等___和__总能量损失等于各管段能量损失之和________。 44. 同一容器中有A,B,C三点，B点的压强为1atm，且PA>PB>PC，若B点的压强增加0.6atm，则PA增加
_0.6*101325______Pa，PA-PC增加___0_______mmHg。
45. 实验证明，流体在管路中流动时，同一截面上各点的流速是不同的，管心处流速__最大________，越
靠近管壁，流速_____越小_____，在管壁处等于___0_______。
46. 某液体在一段水平圆形直管内流动，已知Re值为1800，若平均流速为0.5m/s，则管中心点处速度为
____1__m/s，流体在管内流动类型属__层流____流动。
47. 如图1所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数Ｒ的关系式为
5
2g_
??0??2???R______。
48. 某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量密度为1.2kg/m3的空气时，最大流量为400m3/h，现用来
测量密度为0.8kg/m3的氨气，其最大流量为____487____ kg/m3。
49. 流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是____抛物线___型曲线，其管中心最大流速为平均流
速的__0.5__倍，摩擦系数λ与Re的关系为__64/Re____。
50. U形管差压计用水作指示液，测量气体管道中的压降，若指示液读数R=20mm，则所表示压降为
_196.2___Pa，为使读数增大，而Δp值不变，应更换一种密度比水___小____的指示液。
51. 用测速管测定的是__点___流速，孔板流量计测定的是__孔口____流速；测流体流量时，随着流体流
量增加，孔板流量计两侧压差值将___增大____；若改用转子流量计测量，当测量增大时，转子两端差值将_不变_____。
52. 气体的密度与压强成 正比 。
53. 静止流体内部两点间压强差的大小，只与两点间垂直距离和 流体密度 有关。 54. 转子流量计的压强差随流量的增加而 不变 。
55. 在连续静止的同一种流体中，同一水平面上各点的压强 相等 。 56. 孔板流量计前后产生的压强差随着流量的增加而 增加 。 57. 流体是由无数质点所组成的 连续 介质。
58. 流体流动与固体运动的区别在于其 作为一个整体 运动的同时，内部还有 相对 运动。 59. 一真空表的读数为20kpa，已知所测物系的实际压强为80kpa，则此时的大气压强为 100 kpa。 60. 根据流体静力学基本方程式，在一 静止 的、 连续 的同种流体内部，等高面即为 等压面 。
61. 实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是___内摩擦力___________________。
62. 毕托管测量管道中流体的_点速度__，而孔板流量计则用于测量管道中流体的__孔口流速______。
63. 某设备上安装的真空表的读数为30kpa，已知当地的大气压强为100kpa，则所测物系的实际压强为
70kpa。
64. 流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速0.5m/s，压强降为10Pa，Re为1000，问管中心
处点速度为__1____m/s，若平均流速增加为1m/s，则压强降为___20___Pa。
65. 运动粘度ν=3×10-5 m2/s的某流体在φ100×4mm的圆管内流动，其雷诺准数Re=1800，此流型为____
层流，平均流速u=___0.59______m/s，管中心最大流速umax=______1.18________ m/s。
6
66. 边长为0.4m的正方型通风管道，其水力半径rH=____________m，当量直径de=_____0.4___________m。 67. 流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是____抛物线______型曲线，其管中心最大流速为平均
流速的___2_______倍，摩擦系数λ与Re的关系为_____64/Re_____。
68. 套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于____0.0018______，润湿周
边长等于____0.226______，当量直径等于__32mm________。
69. 孔板流量计属于变____压差____________流量计，而转子流量计则是变____截面_________流量计。 70. 流体在圆形直管中作滞流流动时，摩擦系数λ与Re的关系为____64/Re______。 三、计算题
1. 有一管路系统如图所示。水在管内向高位槽流动，当E阀开度为1/2时， A、B两处的压强表读数分
44
别为 5.9×10Pa及 4.9×10Pa。
3
此时流体的流量为 36m/h。 现将 E阀开大， B点压强
4
表读数升至 6.87×10Pa，
3
水的密度为 1000kg/m 。 假设在两种情况下，流体 都进入了阻力平方区。
求：E阀开大后，管内水的流量； A处压强表读数Pa。
2. 如图1所示：反应器和储槽均通大气，用虹吸管从高位槽向反
应器加料。要求料液流速为 u= 1 m/s，料液在管内阻力损失
为∑hf=20J/kg（不计出口损失）。求：高位槽液面比管出口高出多少？（h=2.09m）
图1
3
图2
3. 如图2，储槽液面恒定。将30℃的C2H5OH(密度为800kg/m)用φ57×3.5mm的无缝钢管吸入高位槽中。
32
要求VS=0.004m/s，且∑hf=0。求真空泵需将高位槽的压力降到多少？（p=5300N/m） 4. 用泵将密度为1100kg/m、粘度为1.0×10Pa.s的某水溶液从开口贮槽送至开口高位槽内，两槽内液
面维持恒定，液面相差18m，管路为φ70×2.5mm，长35m。管路上全部局部阻力的当量长度为60m，摩擦系数为0.03，泵提供的外功为300J/kg。求：流体的体积流量；泵效率为75％时，泵的轴功率。
3
-3
7
5. 在图1-1所示管路中，管长50m，管内径为50mm，管路中有
一个标准弯头B，其局部阻力系数为0.75，一个半开的闸阀C，其局部阻力系数为4.5。已知20℃水的粘度为100.42×-53
10Pa.s，水的密度为998.2kg/m，管内水的流量为
30.25
3.5325m/h，摩擦系数计算公式为λ=0.3164/Re，求流体在管路中的阻力损失为多少J/kg？
6. 某钢质转子(密度为7900kg/m3)流量计，因流量过大，不适合
现场要求。若以同样形状的铝合金转子(密度为2700 kg/m3)
-43
代替钢转子，此时测得水的流量读数为8×10m/s，试求水的实际流量。 7. 如图，密度为1000kg/m，粘度为1?10Pa?s的水以
31 A 1 2 B C 图1-1 ?32 10m/h的流量从高位槽中流下，管道尺寸为?51?3mm，
全长为150m（含局部阻力当量长度）高位槽出口与管道出口间的高度差为50m。在管路中离高位槽20m处有一压力表，其读数为14.7?10Pa（表压），求离管道出口20m处流体的静压强（表压）(已知管道的前后20m均为水平管，当Re?3?10~1?10时，??0.3164/Re350.2543)
8. 用轴功率为0.55kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90 kPa的密闭高位槽中。已知液
33
体的流量为4 m/h，密度为1200 kg/m、粘度为0.96?10?3Pa·s ；输送管路的内径为32 mm，管路总长度为50 m（包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15 m。试计算该离心泵的效率。
9. 有一幢102层的高楼，每层高度为4m。若在高楼范围内气温维持20℃不变。设大气静止，气体压强
为变量。地平面处大气压强为760mmHg。试计算楼顶的大气压强，以mmHg为单位。(723.82mmHg) 10. 若外界大气压为1atm，试按理想气体定律计算0.20at（表压）、20℃干空气的密度。空气分子量按
3
29计。(1.439Kg/m)
8
11. 采用微差U形压差计测压差。如图。已知U形管内直径d为6mm，两扩大室半径均为80mm，压差计中
3
用水和矿物油作指示液，密度分别为1000及860kg/m。当管路内气体压强p与外界大气压p0相等时，两扩大室油面齐平，U形管两只管内油、水交界面亦齐平。现读得读数R=350mm，试计算：（1）气体压强p（表）。（2）若不计扩大室油面高度差，算得的气体压强p是多少？（3）若压差计内只有水
0
而不倒入矿物油，如一般U形压差计，在该气体压强p值下读数R为多少？(104.76KPa; 101.806KPa; 49mm)
12. 一直立煤气管，如图。在底部U形压差计h1=120mm，在H=25m高处的U形压差计h2=124.8mm。U形管
3
指示液为水。管外空气密度为1.28kg/m。设管内煤气及管外空气皆静止，求管内煤气的密度。
3
(1.013Kg/m)
3
13. 如图示，水以70m/h的流量流过倾斜的异径管通。已知小管内径dA=100mm，大管内径dB=150mm，B、A
截面中心点高度差h=0.3m，U形压差计的指示液为汞。若不计AB段的流体流动阻力，试问：U形压差
习题13
习题12
计哪一支管内的指示液液面较高？R为多少？(R=3.92mm)
-43
14. 水以6.4×10m/s的流量流经由小至大的管段内。如图。小管内径d1=20mm，大管内径d2=46mm。欲测
3
1、2两截面处水的压差，为取得较大的读数R，采用倒U形压差计。已知压差计内水面上空是ρ=2.5kg/m的空气，读数R=100mm。求水由1至2截面的流动阻力∑hf。(2.98J/Kg) 15. 以水平圆直管输送某油品。管内径为d1，管两段压差为 。因管道腐蚀，拟更换管道。对新装管
道要求如下：管长不变，管段压降为原来压降的0.75，而流量加倍。设前后情况流体皆为层流。问：新管道内径d2与原来管内径d1之比为多少？(1.28)
16. 某流体在圆形直管内作层流流动，若管长及流体不变，而管径减至原来的一半，试问因流动阻力而产
生的能量损失为原来的多少？（16倍）
9
17. 在某输水管路中输送20℃的水，试求：（1）管长为5m，管径为?45?2.5mm，输水量为0.06l/s
时的能量损失；（2）若其它条件不变，管径为?76?3mm时能量损失由为多少？(4.8?10?3J/kg ；
5.13?10?4J/kg)
18. 用泵自储池向高位槽输送矿物油，流量为35T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m。
3
管径为Φ108×4mm，油的粘度为2840cP，密度为952kg/m，泵的效率为50%，泵的轴功率为85kW。求包括局部阻力当量管长的总管长。(336.7m)
-33
19. 粘度8×10Pa. S，密度为850kg/m 的液体在内径为14mm 的钢管内流动，溶液的流速为1m/s ，试
计算（1）雷诺准数Re ，并指明属于何种流型 ；（2）该管为水平管，若上游某点的压力为1.47×55
10Pa ，问流体自该点开始流经多长的管子其压力下降为1.27×10Pa 。（Re =1488, 属于层流 L =15m ）
20. 用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为0.85at。水槽水面至塔内水出口处垂直高
3
度差22m。已知水流量为42.5m/h，泵对水作的有效功为321.5J/kg，管路总长110m（包括局部阻力当量管长），管子内径100mm。试计算摩擦系数λ值。(0.0785)
4
21. 有一除尘洗涤塔，塔底压力表读数为4.9×10Pa ，塔顶水银压差计读数R =300mm 。压力表与水银压
3
差计间垂直距离为8m ，塔内操作温度为303K ，气体在标准状态下的密度为0.76kg/m ，试求气体在塔内流动过程的流动损失。(∑hf =9.469×103 J/kg)
22. 将一敞口贮槽中的溶液用泵输送到另一敞口高位槽中，两槽之间的垂直距离为18m，输送管路的规格
为φ108×4mm, 溶液在管内的平均流速为1.3m/s，管路摩擦系数取λ=0.02, 管路总长为140m（包括全部局部阻力的当量长度）, 试求: （1）.溶液在管内的流型。（2）.泵的轴功率（η=60%）（计算时, 取溶液密度为1500kg/m 粘度为1.5cP）(Re?1.3?10 湍流； 5.108kw)
23. 15．在一内径为320mm的管道中，用毕托管测定平均分子量为64 的某气体的流速。管内气体的压力
为101.33kPa，温度为40℃，粘度为0.022 cp。已知在管道同一截面上毕托管所连接的U形压差计最大度数为30mmH2O。试问此时管道内气体的平均流速为多少？(13.1m/s)
3
24. 一台离心泵在转速为1450r/min时，送液能力为22m/h，扬程为25m H2O。现转速调至1300r/min，试
3
求此时的流量和压头。(19.7m/h ； 20m)
25. 以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。已知：塔顶压强为0.45at（表压），碱液槽液面与塔
3
内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m/h，输液管规格是φ57×3.5mm，管长共45m（包
3,
5括局部阻力的当量管长），碱液密度，粘度，管壁粗糙度。试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。②输送碱液所需有效功率，W。(160.52J/kg 535.07w) 26. 水在图示管中流动，截面1处流速为0.6 m/s,管内径为200 mm,测压管中水的高度为1.2 m，截面2处
管内径为100 mm，设水由截面1流到截面2间的能量损失为2.5 J/kg,水的密度1000 kg/m3。求：两截面处产生的水柱高度差 h 。
33
27. 用离心泵将密度为1000kg/m, 流量30 m/h的水溶液由敞口贮槽送至表压强为100kPa的高位槽中。
泵入口位于贮槽液面上方1m，两槽液面恒定，两液面间垂直距离20m。输送管路为￠76×3mm钢管，吸入管路长6m，排出管路长40m，贮槽液面与泵入口间、两液面间所有管件的当量长度分别为20m和50m，管路摩擦系数为0.03，当地大气压为100kPa。计算（1）泵的轴功率（泵的效率75%）；（2）泵入口处的真空度。
33
28. 用离心泵将密度为998kg/m, 流量36 m/h的水由敞口贮槽送至表压强为110kPa的高位槽中。两槽内
液面维持恒定，两液面垂直距离20m。输送管路为￠76×3mm钢管，管路总长150m（包括所有管件在内的当量长度），管路摩擦系数为0.022，当地大气压为98.1kPa，输送温度下水的饱和蒸汽压pV =2.3kPa,泵的必需气蚀余量(NPSH)r=3m,泵吸入管路的压头损失为2.5m水柱。计算（1）泵的有效功率；（2）泵的安装高度。
3
29. 用泵将密度为850kg/m，粘度为0.12pa·s的重油从常压贮油罐送至敞口高位槽中。贮油罐内液面与高
位槽中液面间的距离为20m。输送管路为φ108×4mm的钢管，总长为1000m（包括直管长度及所有局部阻力的当量长度），摩擦系数?取0.029。若流动中的雷诺准数Re为3000，试求：
(1) 油在管内的流速是多少 m/s？
3
(2) 输油量是多少 m/h？
10
(3) 输送管路的能量损失是多少 J/kg ？ (4) 所需泵的有效功率?
(5) 若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。
30. 用离心泵将一常压贮罐中的液体以19000kg/h的流量送入反应器。输送管路的规格为φ45×2.5mm，
反应器上压强表的显示值为210kPa，贮罐内的液面到输送管出口的垂直距离为9m。管路上装有3个当量长度1.5m的阀门，和一个阻力系数为ζ=2.1的流量计，管路总长度为36m（包括所有进出口阻
3
力）。已知输送液体的密度为1200kg/m，粘度为0.12Pas，管路液体呈层流流动，当地大气压强为100 kPa。试求：
(1)管路中流体的流速u＝？（3分）
(2)管路中流体的雷诺准数Re＝？（2分） (3)管路的摩擦系数λ＝？（2分） (4)管路的总阻力损失Σhf＝？（8分）
(5)泵的总效率为60%时，所需轴功率N＝？（10分）
3
31. 从敞口容器A用泵B将密度为890 kg/m的液体送入塔C。塔内的表压强如附图所示。液体输送量为
15 kg/s，流体流经管路的能量损失（包括进、出口及全部损失）为122 J/kg，已知泵的效率为80%，求泵的有效功率Ne及轴功率N。
36 2 2160kN/ 2.1
3
32. 用泵将密度为950kg/m的液体从常压贮罐送至敞口高位槽中。贮罐内液面与高位槽中液面间的距离为
30m。输送管路为φ58×4mm的钢管，总长为1000m（包括直管长度及所有局部阻力的当量长度）。要求送液量为12000kg/h，管路摩擦系数?取0.026。试求：
3
(1) 输油量是多少 m/h？
(2) 油在管内的流速是多少 m/s？
(3) 输送管路的能量损失是多少 J/kg ？ (4) 所需泵的有效功率?
(5) 若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。
33. 用离心泵将一常压贮槽中的液体送入反应器，输送管路的规格为φ45×2.5mm（假设泵的吸入管路与
排出管路等径）。在泵的入口处有一U管压强计，以汞为指示剂，读数为130mm (汞的密度为
3
13600kg/m)。贮槽内液面到泵入口处的垂直距离为0.5m，输送管路在反应器处的出口到泵入口处的垂直距离为10m，忽略吸入管路以及泵进出口间的阻力损失。反应器上压强表的显示值为210kPa，管路上装有3个当量长度1.5m的阀门，和一个阻力系数为ζ=2.1的流量计。管路长度为36m（包括所
3
有其他管件及进出口阻力的当量长度）。已知输送液体的密度为1200kg/m，粘度为0.12Pas，管路液体呈层流流动，当地大气压强为100 kPa。试求： (1) 泵的输送能力？
11
(2) 总效率为60%时泵的轴功率？
2. 用离心泵以40m3/h 的流量将贮水池中65℃的热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水池中，以达到冷却的目的，已知水进入喷头之前需要维持49kPa 的表压强，喷头入口较贮水池水面高6m，吸入管路和排出管路中压头损失分别为1m 和3m，管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离心泵并确定泵的安装高度。当地大气压按101.33kPa 计。65℃时水的密度ρ= 980.5 kg/m 3
解：∵输送的是清水∴选用B 型泵 在水池面和喷头处间列伯努利方程
Z + u221/2g + p1/ρg + Η = u1/2g + p2/ρg + Ηf 取u1 = u2 = 0 则
Η = (P2- P1)/ρg + Ηf + Z
= 49×103/980.5×9.8 + 6 + (1+4) = 15.1 m
∵ Q = 40 m 3/h
由图2-27 得可以选用3B19A 2900 4
65℃时清水的饱和蒸汽压PV = 2.544×104Pa
当地大气压Ηa = P/ρg = 101.33×103 /998.2×9.81 = 10.35 m 查附表二十三3B19A 的泵的流量: 29.5 — 48.6 m 3/h 为保证离心泵能正常运转,选用最大输出量所对应的ΗS '
即ΗS ' = 4.5m
输送65℃水的真空度ΗS = [ΗS
' +(Ηa-10)-( PV/9.81×103 –0.24)]1000/ρ =2.5m
∴允许吸上高度Hg = ΗS - u1 2/2g -Ηf,0-1 = 2.5 – 1 = 1.5m 即安装高度应低于1.5m
第二章 流体输送机械
一、选择题
1. 离心泵在一定转速下输送清水时，泵的轴功率N与流量Q的关系为（ B A Q为零时N最大 B Q为零时N最小
C在额定流量Qs时N最小 D N与Q无关
2. 离心泵铭牌上标明的是泵在（ C ）时的主要性能参数。 A.流量最大 B.压头最大 C.效率最高 D.轴功率最小
以下物理量不属于离心泵的性能参数（ D ）
A.扬程 B.效率 C.轴功率 D.理论功率（有效功率）
12
）。 3. 离心泵铭牌上标明的扬程是指( D )
A. 功率最大时的扬程 B. 最大流量时的扬程 C. 泵的最大扬程 D. 效率最高时的扬程
4. 离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后，以下能量的增加值 ( C ) A. 包括内能在内的总能量 B. 机械能
C. 压能 D. 位能（即实际的升扬高度） 5. 往复泵在操作中( D ) 。
A.不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B.允许的安装高度与流量无关 C.流量与转速无关
D.开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关 6. 一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，
此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( D ) A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 压出管路堵塞 D. 吸入管路漏气
7. 离心泵吸入管路底阀的作用是（ B ）。
A.阻拦液体中的固体颗粒 B.防止启动前充入的液体从泵内漏出 C.避免出现气蚀现象 D.维持最低的允许吸上高度
8. 输送清洁液体时，离心泵的叶轮应选用（ B ）以提高效率。 A.开式 B.闭式 C.半闭式 D.以上三种均可
9. 输送含固体颗粒的液体时，离心泵的叶轮应选用（ C ）以提高效率。 A.开式 B.闭式 C.半闭式 D.以上三种均可 10. 输送泥浆时，离心泵的叶轮应选用（ A ）以提高效率。 A.开式 B.闭式 C.半闭式 D.以上三种均可
11. 随流量的增加，离心泵的压头（ C ），轴功率（ A ），效率（ D ）。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 12. 通常离心泵的高效区在最高效率的（ C ）左右。 A.90% B.91% C.92% D.93%
13. 当离心泵的转速增加时，其压头、流量、轴功率将（ A ）。
A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。
14. 当离心泵的叶轮直径增加而其它尺寸不变时，其压头、流量、轴功率将（ A ）。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 15. 离心泵气蚀现象产生的原因是（ A ）
A.泵入口处压强低于同温度下液体饱和蒸汽压 B.泵内有液体
C.输送的液体粘度过大 D.混和液中溶质含量过高 16. 据管路特性曲线知，随管路流量Qe的增加，管路的压头He将（ A ）。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 17. 为了安全起见，离心泵的实际安装高度应比理论安装高度（ B ）。 A.高 B.低 C.相等 C.不确定
18. 离心泵的效率η和流量Q的关系为（ B ）。
A. Q增大，η增大； B. Q增大，η先增大后减小； C. Q增大，η减小； D. Q增大，η先减小后增大。 19. 齿轮泵的流量调节采用（ C ）。
A.出口阀 B.进口阀 C.回流装置 D.以上三种均可 20. 离心泵最常用的调节流量的方法是（ D ）。
A.设置回流支路，改变循环量大小 B.改变吸入管路中阀门的开启度
13
C.改变离心泵的转速 D.改变压出管路中阀门的开启度 21. 离心泵启动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（ A ）。 A.Qe=0,Ne≈0 B. Qe>0,Ne>0 C. Qe<0,Ne<0 22. 离心泵的调节阀开大时，则（ B ）。
A.吸入管路的阻力损失不变 B.泵出口的压力减小 C.泵吸入口处真空度减小 D.泵工作点的扬程升高
23. 某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空表指示真空度很高，
他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因（ C ）。 A.水温太高 B.真空度坏了 C.吸入管路堵塞 D.排出管路堵塞 24. 离心泵漏入大量空气后将发生（ B ）。
A.汽化现象 B.气缚现象 C.气蚀现象 D.气浮现象 25. 将含晶体10%的悬浮液送往料槽宜选用（ A ）。 A.离心泵 B.往复泵 C.齿轮泵 D.喷射泵
26. 某泵在运行1年后发现存在气缚现象，应（ C ）。 A.停泵，向泵内灌液 B.降低泵的安装高度
C.检验进口管路有否泄漏现象 D.检查出口管路阻力是否过大 27. 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（ B ）。 A.送水量增加，整个管路压头损失减小 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 28. 离心泵的阀开大时，则（ B ）。
A.吸入管路的阻力损失减小 B.泵出口的压力减小 C.泵入口真空度增大 D.泵工作点的扬程升高
29. 由阀门全开的条件算出在要求流量为Q时所需扬程为He，在离心泵的性能曲线上查得与Q对应的扬
程为H，H>He，在流量为Q时泵的效率为η，则泵的轴功率N为（ B ）。 A.QHeρg/1000η kW B.QHρg/1000η kW C.QHeρ/102η kW B.QHρg/102η kW
30. 一台离心泵的管路系统中工作，当阀门全开时，相应的管路性能曲线可写为H=A+BQ2,且B≈0（动能
增加值，阻力损失两项之和与位能增加值，压能增加值两项之和相较甚小），当泵的转速增大10%，如阀门仍全开，则实际操作中（ A ）。
A.扬程增大21%，流量增大10% B.扬程大致不变，流量增大10%以上 C. .扬程减小，流量增大21% D. .扬程增大21%，流量不变 31. 离心泵的性能曲线表明，扬程一般（ D ）。
A.与流量无关 B.与流量成直线关系 C.可写为H=A+BQ2,且B>0 D.dH/dQ<0 32. 离心泵安装高度的限制是为了防止（ C ）现象的发生。
A.气缚 B.汽化 C.气蚀
33. 风压为离心通风机的性能参数之一，它是指单位（ A ）的气体通过通风机时所获得的有效能量。
A.质量 B.重量 C.体积
34. 允许吸上真空高度是指在不发生气蚀时，泵入口处压强可允许达到的（ A ）。
A.最大真空度 B. 最小真空度 C.最大压强
35. 随着流量的增加，离心泵的允许吸上真空度（ C ），气蚀余量（ A ），压头（ C ），轴功率（ A ），
效率（ D ）。
A、 增加 B、不变 C、降低 D、先增大而后减小 36. 随着流量的减小，离心泵的安装高度（ A ），气蚀余量（ C ），压头（ A ），轴功率（ C ）。
A、增加 B、不变 C、降低 D、先增大而后减小
37. 离心通风机性能表上的风压一般是在20℃、101.3kPa的条件下用空气作介质测定的。
14
（ R ）
38. 关闭离心泵时应该先关闭出口阀，其原因是（ A ）。
A. 以防因底阀不严物料会倒流 B. 以防发生气蚀现象 C. 以防使泵倒转而可能打坏叶轮 39. 启动离心泵时应该先关闭出口阀，其原因是（ A ）。 A. 以防因底阀不严物料会倒流； B. 以防发生气蚀现象；
C. 以防使泵倒转而可能打坏叶轮。 D. 以防启动电流过大烧坏电机。
3
39. 将１０００ｍ／h 的各车间回水送往水冷却塔，宜选用_____A_______。 Ａ） 离心泵 Ｂ）往复泵 Ｃ）齿轮泵 Ｄ）喷射泵。 40. 某泵在运行１年后发现有气缚现象，应____C_________。 Ａ）停泵，向泵内灌液； Ｂ）降低泵的安装高度；
Ｃ）检查进口管路有否泄漏现象； Ｄ）检查出口管路阻力是否过大。
二、填空题
1. 化工生产中，选择离心泵类型的依据是根据实际管路所需的_______和管路的______________。 2. 产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的 下，输送 时的性能曲线。
-3
3. 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ρ＝1200kg.m 的某液体(该溶液的
其它性质与水相同)，与输送水相比，离心泵的流量 ,扬程 ,泵出口压力 ,轴功率 。(变大,变小,不变,不确定)
4. 泵的扬程的单位是 ，其物理意义是 。 5. 离心泵的泵壳制成蜗牛状，其作用是 。 6. 离心泵的工作点是指 。 7. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生 现象。 8. 离心泵的工作点是_________曲线与____________曲线的交点。
9. 影响离心泵的吸上高度的因素有 __________ 、 __________ 、__________、__________。 10. 离心泵的种类很多，总体上分为_______,_______,_______,_______以及_______等类型。
11. 离心泵在启动前，要先灌泵，以防止_______现象的发生。气蚀是指_____________________。为防止气
蚀现象的发生，离心泵的安装高度应_______。 12. 离心泵的性能参数主要是_______、_______、_______、_______。性能曲线是指_______、_______、_______
的关系曲线。 13. 离心泵的允许吸上真空度是指______________。允许气蚀余量是指
___________________________________。
14. 离心泵的工作点是_____________________的交点。工作点调节即流量调节一般用______________方法。 15. 采用离心泵的串并联可改变工作点，对于管路特性曲线较平坦的低阻管路，采用_______组合可获得较
高的流量和压头；而对于高阻高阻管路，采用_______组合较好；对于（ΔZ+ΔP/ρ）值高于单台泵所能提供最大压头的特定管路，则采用_______组合方式。
15
16. 往复泵的有自吸能力，启动前不需_______，往复泵的压头与泵的尺寸_______，取决于管路特性，这类
泵称为_______。流量调节不能简单地用排出管路上的阀门来调节流量，一般用_______来调节。 17. 风机的性能参数是指_______，_______ ，_______等。若被输送气体的温度增高，风机的风压将_______。
风机的风量一般是以_______状态计量的。 18. 往复压缩机的主要部件有_______、_______、_______等。压缩比是指____________________________。
为解决压缩机的流量不均问题，在压缩机的出口应安装_______。 19. 输送清洁液体时，离心泵的叶轮应选用_______以提高效率。
20. 输送含固体颗粒的液体时，离心泵的叶轮应选用_______以提高效率。 21. 输送泥浆时，离心泵的叶轮应选用_______以提高效率。
22. 随流量的增加，离心泵的压头_______，轴功率_______，效率_______。 23. 通常离心泵的高效区在最高效率的_______左右。
24. 当离心泵的转速增加时，其压头、流量、轴功率将_______。
25. 当离心泵的叶轮直径增加而其它尺寸不变时，其压头、流量、轴功率将_______。 26. 据管路特性曲线知，随管路流量Qe的增加，管路的压头He将_______。 27. 齿轮泵的流量调节采用_______。
28. 输送液体的机械称_______，输送气体的机械称_______。 29. 离心泵启动前，泵内需灌液排气，以防止_______现象的发生。 30. 离心泵叶轮的作用是_______。
31. 离心泵采用填料密封的密封性能比机械密封的_______。 32. 为平衡离心泵叶轮的轴向推力，叶轮后盖板上设有_______。
33. 输送水时，若要求的压头较高，流量不太大时，可采用的_______水泵。 34. 输送水时，若要求的压头不太高，流量不太大时，可采用的_______水泵。 35. 输送水时，若要求的压头较高，流量较大时，可采用的_______水泵。 36. 离心水泵型号“3B19”中的“3”表示_______，其大小为_______。
37. 据往复泵流量计量公式，调节其流量可采用改变_______、_______、_______的方法。 38. 往复泵启动前，其出口阀应_______。
39. 低压离心通风机蜗壳的气体流道一般为_______形截面。
40. 离心通风机的风压包括_______风压和_______风压，故又称全风压。
41. 若操作条件与实验条件不同，则离心通风机的风压需校正，其计算式为_______。 42. 调节离心泵流量的方法是______、_______、_______，生产中最常用的方法是_______。 43. 当离心泵的流量增加时，其轴功率将 。
44. 离心泵在启动前必须向泵壳内充满被输送的液体，这是为了防止离心泵 现象的发生。 45. 管路特性曲线和离心泵特性曲线的交点称为_____________，若需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_______________， ________________的方法以改变泵特性曲线。
46. 离心泵的工作点是＿＿＿＿＿＿＿＿曲线与＿＿＿＿＿＿曲线的交点。
16
47. 离心泵的正确操作要在启动前要将出口阀门 ，以使泵的 最小。 48. 离心泵常采用＿＿＿＿＿＿调节流量，往复泵常采用＿＿＿＿＿调节流量；当离心泵的出口阀门开大
时，泵的流量＿＿＿＿，出口压力＿＿＿＿。 三、判断题 1. 2. 3. 4. 5. 6.
离心通风机的风量以风机出口处的气体状态计。 （ ） 往复泵流量的调节采用出口阀门来进行调节。 （ ）
离心通风机性能表上的风压一般是在0℃、101.3kPa的条件下用空气作介质测定的。 （ ） 离心泵启动前未充满液体将发生气蚀现象。 （ ） 离心通风机的风量以风机进口处的气体状态计。 （ ） 离心泵叶轮进口处压强太低时易发生气蚀现象。 （ ）
四、计算题
1. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760kg/m3，粘度小于20cst。在贮存条件下饱和蒸汽压为80kPa，
现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15m3/h的流量送往表压强为177kPa的设备内，贮槽液面恒定。设备的油品入口比贮槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m和4m，试核算该泵是否合用？65Y-60B油泵的性能如下： 流量,m3/h 19.8 扬程,m 38 转速,r/min 2950 轴功率,kW 3.75 效率,% 55 2. 以100KY100-250型单汲二级离心泵在海拔1500m的高原使用。当地大气压为8.6mH2O，水温15，从敞
口水池江水输入某容器。可确定工作点流量为100m/h,查得允许汲上真空高度[Hs]=5.4m，汲水管内径为100mm，汲水管阻力为5.4mH2O。问：最大几何安装高度是多少？（水在15℃时的饱和蒸汽压为0.17mH2O） 3. 位设备(入口在设备底部)，已知两设备中的液面差维持不变，管路总长为300m（包括局部阻力的当量
长度），管道内径为70mm，当流量为16.5m3/h时，泵的工作扬程为23.2m，若在该管路中安装一换热器，器压头损失为45u2/(2g)，其它条件不变，试求此时对应的（1）管路特性曲线方程；（2）该泵能否完成输送任务？（3）若两设备液面差为6m，则高位设备的操作压力为多少？（摩擦系数为0.03不变）
4. 在离心泵性能测定试验中，以20℃清水为工质，对某泵测得下列一套数据：泵出口处压强为1.2at（表
压），泵吸入口处真空度为220mmHg，以孔板流量计及U形压差计测流量，孔板的孔径为35mm，采用汞为指示液，压差计读数，孔流系数，测得轴功率为1.92kW，已知泵的进、出口截面间的垂直高度差为0.2m。求泵的效率η。(44.9%)
3
5. 某离心泵用20℃清水进行性能试验，测得其体积流量为560m/h ，出口压力读数为0.3MPa （表压），
吸入口真空表读数为0.03 MPa，两表间垂直距离为400mm ，吸入管和压出管内径分别为340mm 和300mm , 试求对应此流量的泵的扬程。（H =34m ）
3
6. 欲用一台离心泵将储槽液面压力为157KPa ，温度为40℃，饱和蒸汽压为8.12kPa ，密度为1100kg/m
的料液送至某一设备，已知其允许吸上真空高度为5.5m ，吸入管路中的动压头和能量损失为1.4m ，试求其安装高度。（已知其流量和扬程均能满足要求）(Hg =8.22m )
7. 用一台离心泵在海拔100m 处输送20℃清水，若吸入管中的动压头可以忽略，全部能量损失为7m ，
泵安装在水源水面上3.5m 处，试问此泵能否正常工作。（不能）
17
38. 将20℃的水（粘度μ=0.001Pas）以30立方米每小时的流量从水池送至塔顶。已知塔顶压强为0.05MPa
（表），与水池水面高差为10m，输水管φ89×4mm，长18m，管线局部阻力系数∑ξ=13（阀全开时），摩擦系数λ=0.01227+0.7543／（Ｒｅ(0.38次方)）。求所需的理论功率（kw）； 泵的特性可近似用下式表达：
扬程：Ｈ＝22.4+5Ｑ-20Ｑ·Ｑ m 效率：η＝2.5Ｑ-2.1Ｑ·Ｑ
式中Ｑ的单位为立方米每分钟。求最高效率点的效率，并评价此泵的适用性。如适用，求因调节阀门使功率消耗增加多少。（15分）
五、简答题
1. 离心泵在生产中采用并联组合或串连组合操作取决于管路特性曲线，如何根据管路特性曲线确定采用哪种组合？
第三章 非均相物系分离
一、选择题
1. 恒压过滤且介质阻力忽略不计时，如粘度降低20%，则在同一时刻滤液增加（ A ）。 Ａ、11.8%； Ｂ、9.54%; Ｃ、20%; Ｄ、44%
2. 板框式压滤机由板与滤框构成，板又分为过滤板和洗涤板，为了便于区别，在板与框的边上设有小钮
标志，过滤板以一钮为记号，洗涤板以三钮为记号，而滤框以二钮为记号，组装板框压滤机时，正确的钮数排列是（ A ）.
A)1—2—3—2—1 B）1—3—2—2—1 C）1—2—2—3—1 D）1—3—2—1—2
3. 与沉降相比，过滤操作使悬浮液的分离更加（ A ）。
A.迅速、彻底 B.缓慢、彻底 C.迅速、不彻底 D.缓慢、不彻底 4. 多层隔板降尘室的生产能力跟下列哪个因素无关（ A ）。 A.高度 B.宽度 C.长度 D.沉降速度 5. 降尘室的生产能力（ A ）。 A.与沉降面积A和沉降速度ut有关
B.与沉降面积A、沉降速度ut和沉降室高度H有关 C.只与沉降面积A有关 D.只与沉降速度ut有关
6. 现采用一降尘室处理含尘气体，颗粒沉降处于滞流区，当其它条件都相同时，比较降尘室处理200℃
与20℃的含尘气体的生产能力V的大小（ C ）。
A.V200℃>V20℃ B.V200℃＝V20℃ C.V200℃ A.刚开始过滤时 B.过滤介质上形成滤饼层后 C.过滤介质上形成比较厚的滤渣层 D.加了助滤剂后 8. 当固体粒子沉降时，在层流情况下，Reζ为（ B ）。 a.64/Re b.24/Re c.0.44 d.1 9. 含尘气体通过降尘室的时间是t，最小固体颗粒的沉降时间是t 0，为使固体颗粒都能沉降下来，必须 （ C ）： 18 a.t 10. 颗粒作自由沉降时，Ret在（ C ）区时，颗粒的形状系数对沉降速度的影响最大。 A.斯托科斯定律区 B.艾伦定律区 C.牛顿定律区 D.不确定(天大99) 11. 恒压过滤，单位面积累积滤液量q与时间τ的关系为（ B ）。 12. 旋风分离器的分割粒径d50是（ C ） A.临界粒径dc的2倍 B. 临界粒径dc的2倍 C.粒级效率ηpi=0.5的颗粒直径 13. 对不可压缩滤饼，当过滤两侧的压强差增大时，单位厚度床层的流到阻力将（ B ）。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 14. 对可压缩滤饼，当过滤两侧的压强差增大时，单位厚度床层的流到阻力将（ A ）。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 15. 恒压过滤中，随过滤时间的增加，滤饼厚度将（ A ），过滤阻力将（ A ），过滤速率将（ C ）。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 16. 恒压过滤中，当过滤介质阻力可以忽略时，滤液体积与过滤时间的（ C ）成正比。 A.2次方 B.4次方 C.1/2次方 D.1/4次方 2 17. 型号为BMS20/635-25共25个框的板框压滤机，其过滤面积约为（ A ）m。 A.20 B.635 C.25 D.0.4 18. 板框压滤机洗涤速率与恒压过滤终了的速率的1/4这一规律只在（ C ）时才成立。 A过滤时的压差与洗涤时的压差相同 B滤液的粘度与洗涤液的粘度相同 C 过滤时的压差与洗涤时的压差相同且滤液的粘度与洗涤液的粘度相同 D过滤时的压差与洗涤时的压差相同，滤液的粘度与洗涤液的粘度相同，而且过滤面积与洗涤相同 19. 恒压过滤且介质阻力忽略不计，如粘度降低 20℅ ，则在同一时刻滤液增加（ A ） A 11.8℅ B 9.54 ℅ C 20℅ D 44℅ 20. 过滤介质阻力忽略不计，下列恒压过滤循环中那种生产能力最大（ C ）（θ为时间） A θ过滤=θ洗涤 B θ洗涤+θ过滤=θ辅 C θ过滤=θ洗涤+θ辅 D θ洗涤=θ过滤+θ辅 21. 在板框压滤机中，如滤饼的压缩性指数S=0.4，且过滤介质阻力可忽略不计，则当过滤的操作压强增 加到原来的 2倍后，过滤速率将为原来的（ D ）倍。 A 1.3 B 1.2 C 1.4 D 1.5 22. 若沉降室高度降低，则沉降时间（ C ）；生产能力（ A ）。 A. 不变； B. 增加； C. 下降； D. 不确定。 23. 在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指（ C ）。 A.旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径 19 B.旋风分离器允许的最小直径 C.旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径 D.能保持滞流流型时的最大颗粒直径 24. 旋风分离器的总的分离效率是指（ D ）。 A.颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率 B.颗粒群中最小粒子的分离效率 C.不同粒级（直径范围）粒子分离效率之和 D.全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率 25. 在离心沉降中球形颗粒的沉降速度（ A ）。 A.只与d，ρs，ρ，ut，r有关 B.只与d，ρs，ut，r有关 C.只与d，ρs，ut，r，g有关 D.只与d，ρs，ut，r，K有关 （题中ut气体的圆周速度，r旋转半径，K分离因数） 26. 一般在产品样本中所列的旋风分离器的压降数据是（ D ）。 A.气体密度为1.0kg/m3时的数值 B.所要求的操作状况下的数值 C.1atm，30℃空气的数值 D.气体密度为1.2kg/m3时的数值 27. 在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，过滤时间增加一倍时，其过滤速率为原来的 （ C ）。 A.2倍 B.1/2倍 C.1/2倍 D.4倍 28. 粘度增加一倍时，过滤速率为原来的（ B ）。 A.2倍 B.1/2倍 C.1/2倍 D.4倍 29. 在重力场中，含尘气体中固体粒子的沉降速度随温度升高而（ B ）。 A.增大 B.减小 C.不变 30. 降尘室的生产能力与（ B ）有关。 A、降尘室的底面积和高度 B. 降尘室的底面积和沉降速度 C. 降尘室的高度和宽度 31. 当洗涤与过滤条件相同时，板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的（ A ）倍。 A. 1/4 B. 1 C. 2 32. 当洗涤条件与过滤条件相同时,加压叶滤机的洗涤速率为最终过滤速率的（ C ）倍，而板框过滤机 的洗涤速率为最终过滤速率的（ A ）倍。 A、1/4 B、1/2 C、1 D、2 33. 过滤常数K与操作压强差的（ D ）次方成正比。 A、 1 B、 s C、s–1 D、1-s 34. 10、过滤常数K随操作压强差的增大而（ A ），随过滤面积增加而（ B ）。 A、 增大 B、不变 C、减小 二、填空题 1. 沉降操作是指____________。根据沉降操作的作用力，沉降过程有____________和____________两种。 2. 若气体中颗粒的沉降处于滞流区，当气体温度升高时，颗粒的沉降速度将____________，颗粒的沉降速 度与粒径的关系是____________。 20 3. 颗粒形状与球形的差异程度，可用它的球形度来表征。球形度是指____________。 4. 颗粒沉降速度的计算方法有：____________，____________两种。 5. 降尘室是指________________________的设备。其生产能力只与____________和____________有关，与 降尘室的____________无关。为提高其生产能力，降尘室一般为____________。 6. 用降尘室分离含尘气体时，若颗粒在降尘室入口处的气体中是均匀分布的，则某尺寸颗粒被分离下来的 百分率等于________________________________________________。 7. 悬浮液的沉聚过程中，颗粒的表观沉降速度是指____________的速度。 8. 离心沉降是依靠____________实现的沉降过程。若颗粒与流体之间的相对运动属于滞流，旋转半径 R=0.4m，切向速度uT=20m/s时，分离因数KC等于____________。 9. 旋风分离器是利用____________从气流中分离出尘粒的设备。临界粒径是指在理论上____________颗粒 直径。 10. 旋风分离器分离的是 混合物，旋液分离器分离的是 混合物，它们都属于 混合 物。 11. 过滤操作有两种方式 过滤和 过滤。 12. 恒压过滤时，过滤速度随时间增加而 ，洗涤速率随时间增加而 ，操作压差将随时间增加 而 。( A、增加 B、减少 C、不变 ) 13. 板框压滤机的洗涤速率是过滤终了速率的 倍，叶滤机的洗涤速率是过滤终了速率的 倍。 33 14. 恒压过滤某悬浮液，过滤1小时得滤液10m,，若不计介质阻力，再过滤2小时可共得滤液 m。 15. 离心分离因数Kc= ，其值大小表示 性能。 16. 恒压过滤时，过滤面积不变，当滤液粘度增加时，在相同的过滤时间内，过滤常数K将变____________， 滤液体积将变____________。 17. 恒压过滤操作中，如不计介质阻力，滤饼不可压缩，过滤压力增加 2倍，滤液粘度增加 1倍，过滤 面积也增加 1倍，其它条件不变，则单位过滤面积上的滤液量为原来的____________。 18. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为q2?0.02q?4?10?5?（θ的单位为s），则K为 m/s，qe为 m/ m，?e为 s。 19. 在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 20. 沉降器是利用________的差别，使液体中的固体微粒沉降的设备。旋风分离器是利用 _________的作 用从气流中分离出灰尘（或液滴）的设备。 21. 欲去除气体中的固体颗粒，可采用的措施有____________和____________。欲去除悬浮液中的固体颗 粒，可采用的方法有____________、____________和____________。 22. 在非均相物系中，处于分散状态的物质称（ ），处于连续状态的物质称____________。 23. 在非均相物系中，由于连续相和分散相具有不同的____________性质，故常用机械方法分离。 24. 非均相物系分离适用于____________静止，____________运动，及____________、____________、 ____________情况。 25. 重力沉降中，当分散相浓度较高时，往往发生（ ）沉降。 26. 非球形颗粒与球形颗粒相差程度愈大，则球形度ΦS愈____________。 27. 滞流沉降时，当温度升高，重力沉降所用时间将____________。 28. 降尘室的生产能力与其____________有关，而与____________无关。 29. 对旋风分离器而言，临界粒径愈小，分离效率愈____________。 30. 离心沉降的分离效率比重力沉降的____________。 31. 过滤操作中加入助滤剂的目的是____________。 32. 恒压过滤中的推动力是____________，阻力来自于____________和____________。 33. 对不可压缩滤饼，过滤速度与滤饼上、下游的压强差成____________比，与滤饼厚度成____________， 21 2 3 2 比，与滤液粘度成____________。 34. 当过滤介质阻力可以忽略时，过滤常数Ve为____________。 35. 对板框压滤机，洗涤路径为过滤终了路径的____________。 36. 对板框压滤机，洗涤面积为过滤终了路径的____________。 37. 对加压叶滤机，洗涤路径为过滤终了路径的____________。 38. 对加压叶滤机，洗涤面积为过滤终了路径的____________。 39. 按操作方式，过滤分为间歇和连续两种，其中加压叶滤机属于____________方式过滤设备，转筒真空 过滤机属于____________方式过滤设备。 40. 沉降是指在某种力的作用下，固体颗粒____________流体产生定向运动而实现分离的操作过程。 41. 过滤常数K与流体的粘度成____________。 42. 含尘气体通过长为4m，宽为3m，高为1m的降尘室，已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该降尘室的 生产能力为____________。 43. 单个球形颗粒在静止流体中自由沉降，沉降速度落在____________区，若颗粒直径减小，沉降速度 ____________，颗粒密度增大，沉降速度____________，流体粘度提高，沉降速度____________，流体密度增大，沉降速度____________。 44. 过滤介质阻力忽略不计，滤饼不可压缩，则恒速过滤过程中滤液体积由V1增多至V2=2V1时，则操作 压差由Δp1增大至Δp2＝____________。 45. 在恒速过滤中，如过滤介质的阻力忽略不计，且过滤面积恒定，则所得的滤液量与过滤时间的 ____________次方成正比，而对一定的滤液量则需要的过滤时间与过滤面积的____________次方成____________比。依据____________式。 46. 转筒真空过滤机，转速越快，每转获得的滤液量就越____________，单位时间获得的滤液量就越 ____________，形成的滤饼层厚度越____________，过滤阻力越____________。 47. 粒子沉降过程分加速阶段和__________阶段，沉降速度是指__________阶段颗粒的速度； 48. 旋风分离器的高/径比越大，分离器的分离效率 ，压降 。 49. 降尘室的生产能力理论上与降尘室的 无关。 50. 降尘室的生产能力仅与_______________和______________有关，而与降尘室的________________无 关。 51. 不可压缩滤饼、恒压过滤且介质阻力忽略不计，若将过滤压强提高20%，则在同一时刻得到的滤液是 原来___________倍？ 三、判断题 1. 含尘气体中的固体粒子在滞流区沉降时,操作温度升高,重力沉降速度减小. ( √ ) 2. 理论上降尘室的生产能力只与其沉降面积及气体的速度有关。（ X ） 3. 悬浮液中的固体粒子在滞流区沉降时,操作温度升高,重力沉降速度减小. ( X ) 四、计算题 1. 用板框过滤机过滤某悬浮液，一个操作周期内过滤 20分钟后共得滤液 4m （滤饼不可压缩，介质阻 力可略）。若在一个周期内共用去辅助时间30分钟，求：该机的生产能力；若操作压强加倍，其它条件不变（物性、过滤面积、过滤时间与辅助时间），该机生产能力提高了多少？ 2. 一板框压滤机在某压力下经恒压过滤后得如下过滤方程： （q+6）2=100(θ+10) 22 3 式中q的单位为m/m，θ的单位为秒s，设过滤面积为0.5m，滤饼不可压缩。求：在上述条件下恒压过滤90s时得多少滤液量？若过滤压力加倍，同样恒压过滤90s又能得多少滤液量？ 3. 用尺寸为810?810?25(mm)的板框过滤机进行过滤，所得滤液与滤饼体积之比为12.84m滤液/m 滤饼。若过滤常数K?8.23?10?53 3 322 m2/s,qe?2.21?10?3m3/m2，滤饼充满滤框时停止过滤，求： 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 过滤时间；若用清水洗涤滤饼，水量为滤液量的0.1，洗涤压差，温度均与恒压过滤时相同，求洗涤时间；若装拆，整理时间为25分钟，求每只滤框的生产率 3 密度为1030 Kg/m、直径为400μm的球形颗粒在150℃的热空气中降落，求其沉降速度。(1.8m/s) 3 求直径为80μm的玻璃球在20℃水中等自由沉降速度，已知玻璃球的密度2500 Kg/m，水的密度为 3-3 1000 Kg/m，水在20℃时的黏度为0.001 Pas (5.23×10m/s) 3 密度为2500 Kg/m的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降，求在这两种介质中沉降的颗粒直径之比值，假设沉降处于斯托克斯区。(9.61) 一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm，下落距离为200mm，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32s，此糖浆密度为 33 1300Kg/m，钢球的密度为7900 Kg/m，求此糖浆的粘度。(4.74Pas) 3 直径为0.08mm，密度为2469 Kg/m的玻璃球在温度300K和101.3kpa的空气中沉降。计算自由沉降速 3 度。另有球形闪锌矿颗粒，密度为1000 Kg/m，同样在空气中沉降，若其自由沉降速度与上述玻璃球 -5 相同，计算该颗粒的直径。(0.443m/s，6.05×10m) 3 悬浮液中固体颗粒浓度为0.025kg悬浮液，滤液密度为1120 m，湿滤渣与其中固体的质量之比为 33 2.5kg/kg，试求与1 m滤液相对应得干滤渣量ω，Kg/m(29.9) 23 一叶滤机过滤面积为0.2 m，过滤压差为200KPa，过滤开始1小时得滤液20 m，又过滤1小时，又 33 得滤液10m，此时过滤终止，在原压差下用5 m水洗涤滤饼，求洗涤时间。(0.583h) 23 板框压滤机过滤面积为0.2m，过滤压差为202Kpa，过滤开始2小时得滤液40m,过滤介质阻力忽略不计，问：1.若其它条件不变，面积加倍可得多少滤液？2.若其它条件不变，过滤压差加倍，可得多少 333 滤液？3.若过滤2小时后，在原压差下用5m水洗涤滤饼，求洗涤时间为多少？(80m，56.6m，2h) 33 某降尘室长3米，在常压下处理2500m/h含尘气体，设颗粒为球形，密度为2400 Kg/m，气体密度为 3-5-5 1 Kg/m，粘度为2×10pa.s，如果该降尘室能够除去的最小颗粒直径为4×10 m，降尘室宽为多少？(2.2m) 3 有一重力降尘室长4m，宽2m，高2.5m，内部用隔板分成25层，炉气进入降尘室时的密度为0.5Kg/m， 3 粘度为0.035cP，炉气所含尘粒密度为4500Kg/m。现要用此降尘室分离100μm以上的颗粒，求可处 3 理的炉气流量。(140m/s) 3 用一多层降尘室除去炉气中的矿尘。矿尘最小粒径为8μm，密度为4000 Kg/m。降尘室长4.1m，宽 -53 1.8m，高4.2m，其它温度为427℃，黏度为3.4×10pa.s ，密度为0.5 Kg/m。若每小时的炉气量为 3 2160 m (标准态)，试确定降尘室内隔板的间距及层数。 (0.083m，50层) 降尘室总高4m，宽1.7m，高4.55m，其中安装39块隔板，每块隔板管道为0.1m。现每小时通过降尘 33 室的含尘气体为2000 m (标准态)，气体密度为1.6 Kg/m (标准态)，气体温度为400℃，此时气体 -53 黏度为3×10pa.s，尘粒的密度为3700 Kg/m，求此降尘室内沉降等最小尘粒的直径。(8.12μm) 某降尘室长11m、宽6m、高4m，沿降尘室高度的中间加一层隔板，故尘粒在降尘室内的降落高度为 333 2m。尘粒密度为1600 Kg/m，烟道气的温度为150℃，气密度1.2 Kg/m，风机气量为12500标准m/h，核算该降尘室能否沉降35μm以上等尘粒。(能) -32 拟在9.81kpa的恒定压强下过滤某一悬浮液，过滤常数K 为4.42×10 m/s。已知水得黏度为1×-3310pa.s，过滤介质阻力可忽略不计，求(1)每平方米过滤面积上获得1.5 m滤液所需的过滤时间；(2)若将此过滤时间延长一倍，可再得滤液多少？ 3 某粒子的密度为1700kg/m ，在20℃的水中沉降，过程符合斯托克斯定律，其沉降速度为 10mm/s。 23 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 今将该粒子放入一待测粘度 μ 的溶液中，此溶液的密度为ρ=750kg/m ，测得沉降速度为4.5mm/s。 -3 求溶液的粘度是多少？在 20℃时 μ水=1.3×10PaS 。 3 用一板框压滤机对悬浮液进行恒压过滤，过滤20分钟得滤液 20m ，过滤饼不洗涤，拆装时间为15 3 分钟，滤饼不可压缩，介质阻力可略。试求：该机的生产能力，以 m （滤液）/h表示；如果该机的 3 过滤压力增加 20℅，该机的最大生产能力为多少 m（滤液）/h？ 恒压过滤某悬浮液，已知过滤5min得滤液1L，若又过滤5min后，试求：得到滤液量（L）；过滤速率（L/min）。设：过滤介质阻力可忽略。 33 采用板框压过滤机进行恒压过滤，操作1小时后，得滤液 15m ，然后用2m 的清水在相同的压力下对滤饼进行横穿洗涤。假设清水的粘度与滤液的粘度相同。滤布阻力可略，试求：洗涤时间；若不进 3 行洗涤，继续恒压过滤1小时，可另得滤液多少 m ？ 5-5232 在3×10Pa的压强下对钛白粉的水悬浮液进行过滤试验，测得K=5×10m/s，qe=0.01m/m，υ=0.08。现采用38个框的BMY50/810-25型板框过滤机过滤此料浆，过滤条件与试验时完全相同。求(1)滤框充满滤渣时需过滤时间；(2)过滤完毕以滤液量1/10的清水进行洗涤的洗涤时间；(3)若卸渣，重装 3 等辅助操作需15min，求每小时平均可得滤饼多少m。 采用一台38个框的BMS50/810-25型板框压滤机恒压间歇过滤某悬浮液，已知过滤常数K=5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2，滤饼与滤液体积比υ=0.08，当滤饼充满滤框后用相当于滤液体积10％的清水进行洗涤，洗水温度及表压与过滤时相同。每次卸渣、重装等全部辅助操作时间共需20min。计算： 1.滤饼充满滤框时的过滤时间θ，s； 2.一个操作循环内的洗涤时间θW，s； 3.过滤机的生产能力Q。 用一台25个框的BMS20/635-25型板框过滤机，恒压过滤滤饼与滤液体积比为0.1的悬浮液。已知操作条 -523 件下过滤常数K=3.5×10m/s，Ve=0.26m,过滤后用10% 滤液量的清水进行洗涤,洗涤时洗水粘度同滤液,洗涤推动力与过滤时相同.卸渣、清洗、组装等辅助操作时间为20分钟，计算（1）滤饼充满滤框时的过滤时间；（2）该过滤机的生产能力。 用一台BMY50/810-25型板框过滤机（共有38个框），恒压过滤滤饼与滤液体积比为0.08的悬浮液。 -5232 已知操作条件下过滤常数K=2.5×10m/s，qe=0.0036m/m,过滤后用10% 滤液量的清水进行洗涤,洗涤时洗水粘度同滤液,洗涤推动力与过滤时相同。卸渣、清洗、组装等辅助操作时间为30分钟，计算该过滤机的生产能力。 在一板框压滤机内恒压过滤某悬浮液。压滤机共挂有10个框，框的尺寸为450×450×25mm。已知每 3332 得到1m滤饼时能获得1.5m的滤液，过滤介质阻力的当量滤液量为1 m，过滤常数为m/s。试求： (1) 滤框全充满时的过滤时间？ (2) 滤框全充满时每小时获得的滤液体积？ 3 用板框过滤机进行恒压过滤，1小时后得滤液10m，若不计介质阻力，试求： (1)过滤面积加倍，其他情况不变，可得滤液多少？ (2)将操作时间缩短为40分钟，其他情况不变，可得滤液多少？ 3 用加压叶滤机进行恒压过滤，40分钟后得滤液10m，若不计介质阻力，试求： (1)过滤时间加倍，其他情况不变，总共可得滤液多少？ (2)若将过滤面积加倍，其他情况不变，可得滤液多少？ 用板框过滤机恒压过滤钛白水悬浮液。过滤机的尺寸为：滤框的边长810mm（正方形），每框厚度42mm， 333 共10个框。现已测得：过滤10分钟得滤液1.31m，再过滤10分钟共得滤液1.9m。已知每获得1m滤液能 3 得到滤饼0.1m，试计算： (1) 将滤框完全充满滤饼所需的过滤时间； (2) 若洗涤时间和辅助时间共45分钟，求该装置的生产能力（以每小时得到的滤液体积计）。 3 24 第四章 传热 一、选择题 1. 对双层平壁的稳态导热过程，壁厚相同，各层的导热系数分别为?1和?2，其对应的温差分别为?t1和 ?t2，若?t1> ?t2，则?1和?2的关系为（ A ）。 A. ?1?2。 D. 不确定。 2. 冷、热流体进、出口温度均不变时，并流推动力（ B ）逆流推动力。 A.大于 B.小于 C.等于 D.不确定 3. 黑体的辐射能力与表面绝对温度的（ D ）成正比。 A.一次方 B.二次方 C.三次方 D.四次方 4. 同一温度下，（ A ）的辐射能力最大。 A.黑体 B.镜体 C.灰体 D.透热体 5. 傅立叶定律是描述（ A ）的基本定律。 A.热传导 B.热对流 C.热辐射 D.对流传热 6. 多层平壁导热时，各层的温度差与各相应层的热阻所呈关系是（ C ） Ａ.没关系，Ｂ.反比，Ｃ.正比，Ｄ.不确定 7. 在套管换热器中用冷却水冷却热流体，热流体质量流量和出入口温度T1、T2一定，冷却水入口温度t1一定，如果增加冷却水用量，则Q（ B ），K（ A ），t2（ C ） A：增大 B：不变 C：减小 8. 一套管换热器，环隙为120℃蒸汽冷凝，管内空气从20℃被加热到50℃，则管壁温度应接近于（ B ）。 A：35℃ B：120℃ C：77.5℃ D：50℃ 9. 流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数与雷诺数Re的n次方成正比，其中n的值为（ B ） A.0.5 B.0.8 C.1 D.2 10. 在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否合理。甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽温度。乙：换热器总传热系数Ｋ将接近空气侧的对流传热系数（ A ） A.甲、乙均合理 B.甲、乙均不合理 C.甲合理，乙不合理 D.乙合理，甲不合理 11. 冷热流体分别在列管换热器的管程和壳程中流动，若аi远小于аo，则列管的壁温接近于（ B ）的温度。 A：冷流体 B：热流体 C：无法确定 12. 自然对流的对流传热系数比强制对流的相比（ B ）。 A.大 B.小 C.相等 D.不确定 13. 在多层平壁的稳定热传导中，各层厚度及面积相同，即b1=b2=b3，S1=S2=S3其温度变化如图所示，则三种材料的导热系数的大小为( C ) A.λ1>λ2>λ3 B.λ1>λ2=λ3 C.λ1<λ2=λ3 D.λ1<λ2<λ3 14. 在列管换热器中，用常压水蒸汽加热空气，空气的进、出口温度分别为20℃和80℃,则管壁温度约为（ D ）。 A.20℃ B.80℃ C.50℃ D.100℃ 15. 单层平壁定态热传导时，若壁厚增加，则温差（ A ），若导热系数增加，则温差（ B ）， 25 若热阻增加，则温差（ A ） A 变大 B变小 C不变 D不确定 16. 下列各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（ C ）。 ①空气流速为30m/s时的α ②水的流速为1.5m/s时的α ③蒸气滴状冷凝时的α ④水沸腾时的α A.③>④>①>② B.④>③>②>① C.③>④>②>① D.③>②>④>① 17. 揭示了物体辐射能力与吸收率之间关系的定律是（ B ）。 A.斯蒂芬－波尔兹曼定律 B.克希霍夫定律 C.折射定律 D.普朗克定律 18. 计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制选择有关的是（ D ）。 Ａ、普兰德准数； Ｂ、传热单元数NTU; Ｃ、离心分离因数K; Ｄ、过滤常数K 19. 有两台同样的管壳式换热器，拟作气体冷却器用。在气、液流量及进口温度一定时，为使气体温度降到最低应采用的流程为（ D ）。 Ａ、气体走管外，气体并联逆流操作； Ｂ、气体走管内，气体并联逆流操作； Ｃ、气体走管内，气体串联逆流操作； Ｄ、气体走管外，气体串联逆流操作。 20. 同一物体在同一温度下的反射率与吸收率的关系是（ D ）。 A. 反射率大于吸收率 B. 反射率小于吸收率 C. 反射率等于吸收率 D. 不确定 21. 若换热器两侧对流传热系数αi＞αo 时，总传热系数K接近于（ A ）。 A.αo B.αi C.αi +αo 22. 多层平壁的定态热传导中，通过各层的传热速率、通过各层的热通量（ A ）。 A.相同、相同 B.相同、不同 C.不同、不同 23. 某灰体的黑度为0.6,该灰体的吸收率为（ B ）。 A. 1 B. 0.6 C. 0.4 24. 牛顿冷却定律是描述（ B ）的基本定律。 A.热传导 B.对流传热 C.热辐射 25. 以下换热器属于列管换热器的是（ C ）。 A.螺旋板式换热器 B.蛇管式换热器 C.U型管式换热器 26. 传热实验时,在套管换热器中用饱和水蒸气冷凝来加热空气（空气走内管,蒸汽走环隙）,为强化传热决定加装翅片,翅片应装在( D )侧更为有效。 A、外管外 B、外管内 C、内管外 D、内管内 2 27. 黑度为0.8,表面温度为27℃的物体其辐射能力是（ A ）W/m。 A、367.4 B、459.3 C、64.8 D、3306.7 28. 列管式换热器根据结构不同主要有（ B ）。 A、套管式换热器、固定管板式换热器、浮头式换热器 B、固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器 C、浮头式换热器、U型管式换热器、热管换热器 D、热管换热器、套管式换热器、固定管板式换热器 29. 流体在圆形直管中作滞流流动，若管长及流体的物性不变，而管径增为原来的2倍，则流速为原来的（ B ）倍，流动阻力为原来的（ D ）倍。 26 A、1/2 B、1/4 C、1/8 D、1/16 30. 传热过程中，当两侧对流传热系数αi＜αO时，要提高总传热系数K，关键是提高( D )。 A、提高αO B、提高αi C、减小αO D、减小αi 31. 黑度为0.8,表面温度为127℃的物体其吸收率是（ C ）。 A、127 B、27 C、0.8 D、0.2 32. 流体在圆形直管中作强制湍流传热，若管长及流体的物性不变，而管径变为原来的1/2，则流速为原来的（ A ）倍，对流传热系数为原来的（ D ）倍。 0.8`1..8 A、4 B、1/4 C、2 D、2 二、填空题 1. 热量的传递是由于________引起的。 2. 由傅立叶定律知，热传导速率与温度梯度成________比。 3. 气体的导热系数随温度升高而________，故常用于绝热，保温。 4. 热传导的传热距离愈远，则导热热阻愈________。 5. 圆筒壁的热传导中，通过各层的热传导速率________，热通量________。（填相同、不同） 6. 对流传热的热阻主要集中在__________________。 7. 对流传热系数反映了对流传热的快慢，其值愈大，对流传热愈________。 8. 强化对流传热过程可采用的措施有________、________和________。 9. 辐射传热中，在能量传递的同时伴随着能量的________。 10. 同一温度下，灰体和黑体相比，________的辐射能力大。 11. 物体的吸收率愈大，其辐射能力愈________。 12. 同一温度下，物体的吸收率在数值上等于该物体的________。 13. 热传导存在于________中。 14. 对流传热是指________的传热过程。 15. 沿等温面方向，温度梯度的大小为________。 16. 冷、热流体进、出口温度均不变时，并流推动力比逆流推动力________。 17. 提高传热系数的重点在于______________________________列管式换热器安装折流档板的目的是 _____________________。 18. 提高换热器传热速率的途径有_____________、______________ 、__________________。 19. 黑体的辐射能力与其________的四次方成正比。 20. 傅立叶定律是描述________的基本定律。 21. 自然对流的对流传热系数比强制对流的________。 22. 金属固体、非金属固体、液体和气体四种物质，________的导热系数最大，________的导热系数最小。 23. 定态多层平壁热传导中，各层平壁的温度差与其导热热阻成________比。 24. 传热的基本方式有 、 、 。 25. 蒸汽冷凝的方式有 和 ，工业上采用 。 26. 能全部吸收辐射能的物体称为 ，能全部反射辐射能的物体称为 。黑体与灰体相比，发射能 力最大的是 ，吸收能力最大的是 。 27. 某灰体的吸收率为0.8，其黑度为 ；某灰体的反射率为0.3，其黑度为 。 28. 写出三种常用的间壁式换热器的名称 、 、 。根据热补偿不同，列管换热器 可分为 、 、 等。 29. 大容积（器）饱和沸腾曲线а~△t可分为 、 、 几个阶段，工业生产上， 一般控制在 阶段。 30. 在钢、水、软木之间，导热效果最佳的是 ，保温效果最佳的是 。 31. 根据斯蒂芬—波尔兹曼定律，黑体的绝对温度增加一倍，其辐射能增加 倍。 32. 斯蒂芬—波尔兹曼定律的表达式为 。 33. 对流传热中，当在________情况下，进行的是恒温传热，在________情况下，进行的是变温传热。 27 34. 影响对流传热系数的物性常数有________。 35. 应用准数关联式计算对流传热系数时应注意________、________和________。 36. 冷凝传热中，膜状冷凝的传热效果要比滴状冷凝的________。（填好、差） 37. 能被物体吸收而转变为热能的电磁波的波长在________之间，统称热射线。 38. 在间壁式换热器中，总传热过程由下列步骤所组成：首先是热流体和管外壁间的__________传热，将 热量传给管外壁面；然后，热量由管的外壁面以________方式传给管的内壁面；最后，热量由管的内壁面和冷流体间进行_______ 传热。 39. 对于套管式换热器，要提高传热系数，应提高给热系数较__（大，小）一侧的α；而换热器内管管壁 的温度则接近于给热系数较___（大，小）一侧的流体。 40. 流体湍动程度越强，对流传热系数就 。 41. 对流体无相变化的强制对流传热过程（不考虑自然对流影响时），Nu准数与 有关。 42. 流体在圆形直管内呈强制湍流时，当物性及操作条件一定时，对流传热系数与 成正比，与 成反比。 43. 对多层平壁稳定热传导过程，若某层热阻大，则 也大。 44. 多数固体材料可视为灰体，特点是（1） ，（2） 。 45. 对多层圆筒壁稳定热传导过程，若某层 大，则温度差也大。 46. 通过因次分析，影响强制对流传热过程的准数有3个，其中反映对流传热强弱程度的准数是 ， 而反映流体流动湍动程度的准数是 。 47. 流体在弯管内作强制对流传热时,同样条件下,对流传热系数较直管内的要 。 48. 流体在圆形直管内作强制湍流时，强制对流传热系数的准数关联式中规定Re＞ 时为湍流。 49. 某灰体在20℃时，其黑度为ε=0.8，则其辐射能力的大小为_________ ，其吸收率为___________ 。 50. 根据热补偿方法的不同，列管换热器的基本型式有三种，分别是________________、_______________ 和_________________。 51. 温度为30℃的黑体的辐射能为_______________W/m2，黑度为0.3的同温度灰体的辐射能为 _________________W/m2。 52. 间壁两侧流体的传热过程中，总传热系数接近热阻 的一侧的对流传热系数，壁温接近热阻 的 一侧流体的温度。 53. 在稳态传热中，凡热阻大处其温差也___________。 54. 增加列管换热器 数的目的是为了提高换热器管程流体的对流传热系数。要提高换热器的换 热速率，应提高 大的一侧流体的 。 55. 辐射传热过程中,物体的黑度越大，其辐射能力 。 56. 间壁两侧流体的传热过程中，总传热系数接近热阻 的一侧的对流传热系数，壁温接近热阻 的 一侧流体的温度。 57. 辐射传热过程中,物体的黑度越大，其辐射能力 。 58. 稳定热传导计算公式中 b项称为_____________________，其中λ为__________________，单位是?S_________________。 59. 设置隔热挡板是____________辐射散热的有效方法。挡板材料的黑度愈低，辐射散热量____________。 60. 热传导中传热速率大小用__________定律描述，而对流传热中用_____________定律描述。对流传热 只能发生在________中。 61. 对流传热计算公式中 1项称为_____________________，其中的?为__________________，单位是?S_________________。 28 三、判断题 1. 流体在弯管内作强制对流传热时,同样条件下,对流传热系数较直管内的要小。 ( × ) 2. 许多设备的外壁温度常高于环境温度,此时热量将以对流和辐射两种方式自壁面向环境传递而引起热量散 失。 ( √ ) 3. 多层圆筒壁的稳态热传导过程,通过各层的传热速率、热通量都相同。 （ × ） 4. 螺旋板式换热器属于板翅式换热器的一种型式。 （ × ） 5. 任何物体的辐射能力与吸收率的比值为恒定值，等于同温度下黑体的辐射能力。 （ √ ） 6. 多层平壁的稳态热传导过程,通过各层的传热速率相同、而通过各层的热通量不同。（ × ） 四、计算题 1. 有一逆流操作的热交换器，用15℃的水冷却过热氨蒸汽，氨气温度为 95℃，流率为 200kg/h，氨气在热交换器中冷却。冷凝液在饱和温度（30℃）下派出。在冷却冷凝过程中，热交换器各界面上氨气与水的温度差最小处不允许小于 5℃。求冷却水用量及水最终出口温度？已知 90℃，0氨气的焓分别为 1647,1467KJ/kg,30℃液氨的焓为 323KJ/kg，水平均比热为 4183J/kg℃。 2. 一套管换热器用 133℃的饱和水蒸汽将管内的氯苯从 33℃加热到 73℃，氯苯流量为 5500Kg/h。现因某种原因，氯苯流量减少到 3300Kg/h，但其进出口温度维持不变，试问此时饱和蒸汽温度应为多少才能满足要求？此时饱和水蒸汽冷凝量为原工况的百分之几？（设两种工况下的蒸汽冷凝热阻，管壁热阻，垢层热阻及热损失均可略，且氯苯在管内作湍流流动，忽略两工况下蒸汽汽化潜热的变化） 2 3. 某厂现有两台单壳程单管程的列管式空气加热器，每台传热面积为A0=20m （管外面积），均由128根 Ф25×2.5mm的钢管组成。壳程为 170℃的饱和水蒸汽冷凝（冷凝潜热为r=2054KJ/kg），凝液不过冷。空气走管程，其入口温度t1 =30℃ ，流量为4500kg/h 假定空气的物性参数不随温度、压力变化，可视 3-3 为常数，分别为CP=1.005KJ/Kg.K， ρ=1.06Kg/m ，μ=20.1×10cp ,λ=0.029w/m.k。热损失可略，管 0.8 内湍流时空气的对流给热系数可用下式计算： Nu=0.02Re ； 4. 若两台换热器并联使用，通过两台换热器的空气流量均等，试求空气的出口温度t2(℃)及水蒸汽的总冷凝量 m1(kg/h)； 若两台改为串联使用，试求此时空气的出口温度t2(℃)及水蒸汽的总冷凝量 m1(kg/h)；试比较并联及串联时传热效率的大小，并求两情况下总传热能力的比值 Q串/ Q并。 5. 有一带夹套的反应釜，釜内盛有某反应液。反应液的初始温度为 20℃。釜内液体由于剧烈地搅拌可认为温度均一。反应液需加热到 80℃进行反应。若夹套内通以 120℃的蒸汽加热，已知前 10分钟反应液的温升为 60℃，则反应液由初始温度加热至反应温度需要多少时间？若夹套内通以进口温度为 120℃的热流体加热，前 10 分钟反应釜的温升同样为60℃，则反应液由初始温度加热到反应温度需多少时间？（热流体无相变）(非稳态传热) 6. 某单程列管式换热器，其换热管为?25?2 mm的不锈钢管，管长为3m，管数为32根。在该换热器中，用25℃的水将壳程的110℃的某有机蒸汽冷凝成同温度的液体，该有机蒸汽的冷凝传热系数为8.2?103 2 W/(m·℃)。水的流量为15000 kg/h，平均比热容为4.18 kJ/(kg·℃)；管壁与水的对流传热系数为 2 1000W/(m·℃)；不锈钢的导热系数为17 W/(m·℃)。试求： 总传热系数Ko；水的出口温度。 7. 有一加热器，为了减少热损失，在加热器壁的绝热材料。的外面包一层导热系数为0。16W/m℃，厚度为300mm的绝热材料。已测得绝热层外缘温度为此30℃，距加热器外壁250处为75℃，试求加热器外壁面温度为若干？(300℃) 8. 工厂用φ170 ×5mm的无缝钢管输水蒸气。为了减少沿途的损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热系数为0.065 W/m℃；第二层为厚30mm的石棉灰，其导热系数为0.21 W/m℃。 4 管内壁温度为300℃；保温层外面温度为40℃。管道长50m.。试求该管道的散热量。(1.42×10W) 9. 为100mm的蒸汽管，外包两层厚度皆为15mm的保温材料，外面一层的导热系数位0.15 W/m℃，里面一层的导热系数为0.5 W/m℃，已知蒸汽管外表面温度为150℃，保温层外表面温度为50℃。求每米管长 29 的热损失为多少？两保温层交界处的温度为多少？(329 W/m，122.5℃) 10. 一套管式换热器，外管尺寸为φ38×2.5mm，内管为25×2.5mm的钢管，冷水在管内以0.3m/s的流速流动。水进口温度20℃，出口40℃，试求管壁对水的对流传热系数。(1640 W/m℃) 11. 石油厂常用渣油废热以加热原油。若渣油初温为300℃，终温为200℃；原油初温为25℃，终温为175℃。试分别求两流体作并流流动及逆流流动时的平均温度差，并讨论计算结果。(104℃，150℃) 12. 200Kg/h的硝基苯由355K冷却至300K，冷却水初温为15℃，终温为30℃，求冷却水用量。又如将冷 3 却的流量増加到3.5m/s，求冷却水的终温。(26℃) 13. 热器中采用120.85kPa(绝压)的饱和水蒸气加热苯，苯的流量为4500kg/h，从20加热到60。若设备的热损失估计为所需加热量的7%，试求热负荷及蒸汽用量(设蒸汽凝液在饱和温度时排除)。(131.24kg/h) 14. 某管壳式换热器中，用水逆流冷却某石油馏分，换热器的总传热系数为233.6。该馏分的流量为 1500kg/h，平均比热为3.35KJ/kg. ℃，要求将它从90℃冷却到40℃。冷却水的初温为15℃，出口温度 2 为55℃。试求：所需传热面积和冷却水用量。(10m，1500kg/h) 15. 在管长为1m的冷却器中，用水冷却热油。已知两流体并流流动，油由420K冷却到370K，冷却水由285K加热到310K。欲用加长冷却器管子的办法，使油出口温度降至350K。若在两种情况下，油、水的流率、物性常数、进口温度均不变；冷却器除管长外，其它尺寸也不变；忽略热损失。试求管长。(1.66m) 16. 10．现测定套管式换热器的总传热系数，数据如下：甲苯在内管中流动，质量流量为5000 Kg/h，进口温度为80℃，出口温度为50℃；水在环隙中流动，进口温度为15℃，出口为30℃。逆流流动。冷却面 22 积为2.5m。问所测得的总传热系数为若干？(745 W/m℃ 17. 在一套管式换热器中，内管为φ180 ×10mm的钢管，内管中热水被冷却热水流量为300 Kg/h，进口温 2. 度为，出口为60℃。环隙中冷却水进口温度为50℃，总传热系数 2000 W/m℃。 试求： （1）冷却水用 （2）并流流动时的平均温度差及所需的管子长度； （3）逆流流动时的平均温度差及所需的管子长度。 (3011.5Kg/h；2.32m；3.0m) 2 18. 在一传热外表面积为300m的单程列管式换热器中，300℃的某种气体流过壳方并被加热到430℃，另 4 一种560℃的气体作为加热介质，两气体逆流流动，流量均为1×10Kg/h,平均比热均为1.05 KJ/kg.℃， 2 求总传热系数。假设换热器的热损失为壳方气体传热量的10%。(11.3W/m℃) 19. 某列管换热器由φ25×2.5mm的钢管组成。热空气流经管程，冷却水在管间与空气呈逆流流动。已知 22 管内侧空气侧的对流传热系数为50 W/m?℃，管外水侧的对流传热系数为1000 W/m?℃，钢的导热系数为 45 W/m?℃。试求基于管外表面积的总传热系数K。若管壁热阻和污垢热阻忽略不计，为提高总传热系数，在其它条件不变的情况下，分别提高不同流体的对流传热系数，即：(1)将管内侧空气侧的对流传热系数 222 提高一倍；(2)将 管外水侧的对流传热系数提高一倍。分别计算K值。(37.2W/m?℃，74W/m?℃，39W/m?℃) 20. 在一单壳程、四管程换热器中，用水冷却热油。冷水在管内流动，进口温度为15℃，出口温度为32℃。热油在壳方流动，进口温度为120℃，出口温度为40℃。热油的流量为1.25kg/s，平均比热为1.9KJ/kg.。 22 若换热器的总传热系数为470 W/m?℃，试求换热器的传热面积。(9.1 m) 21. 质量流量为7000kg/h的常压空气，要求将其温度由20℃加热到85℃，选用108℃的饱和蒸汽作加热 42 介质。若水蒸气的冷凝传热系数为1.0×10W/m?K。定性温度下空气的物性参数：Cp=1.0kJ/kg?℃, μ=1.98 -2-2 ×10cP , λ=2.85×10W/m?℃，普兰特准数为0.7。(1)总传热系数。(2) 核算此换热器能否完成此换热任务（已知该换热器为单管程、单壳程、管数为200根，管子规格为φ25×2.5mm，管长为2m，管壁及污垢热阻可忽略）(89.04，能) 22. 有一套管式换热器，内管为φ54×2mm，外管为φ116×4mm的列管，内管中苯被加热，其流速为 0.643m/s，苯的进口温度为50℃，出口温度为80℃，外管中为120℃的饱和水蒸气冷凝，冷凝对流传热系 42 数为1.0×10W/m.K，管壁热阻及污垢热阻均可忽略不计，试求：套管的有效长度。（K值的计算以内管 3 的外壁为基准；苯在定性温度下的物性：Cp=1.86KJ/kg.℃ ρ=880kg/m λ=0.134w/m.℃ μ=0.39cP）(14.3m) 30 2 23. 在传热面积为20 m的列管式换热器中用温度为20℃，流量为13500 kg/h冷水将某油品从110℃冷却至40℃，冷却水出口温度为50℃。运转一年后，两流体的流量和进口温度均不变，而测得冷却水出口温度降至40℃，经分析是由于污垢积累所至，试计算污垢热阻的增加量。可忽略热损失，水的平均比热 2 4.2KJ/Kg.℃。(0.002m℃/W) 24. 套管换热器的内管为φ38×2mm的铜管。今以绝对压强为294Kpa的饱和蒸汽将内管内的5000 kg/h氯苯由33℃加热到75℃。现某种原因，氯苯流率减小到1350 kg/h，而进、出口温度不变。如仍在原换热器内进行换热，你将采取什么措施？并计算建议改变的项目。两种流率下氯苯在管内流动均为湍流，但氯苯的物性常数可视为不变。已知冷凝传热膜系数比氯苯传热膜系数数值大得多。氯苯侧污垢热阻可忽略不计。(蒸汽压强降为176.5 Kpa) 25. 一卧式列管换热器，钢质换热管长3m，直径为φ25×2mm。水以0.7m/s的流速在管内流过，并从17℃被加热到37℃，流率为1.25kg/s、温度为72℃烃的饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体。烃蒸汽的冷凝 2 潜热为315KJ/kg。已测得：蒸汽冷凝系数为800W/ m℃，管内侧热阻为外侧的40%，污垢热阻又为管内侧热阻的70%，试核算换热管的总根数及换热器的管程数。计算时可忽略管壁热阻及热损失。(80，4) 26. 在一油冷却器里，水一单管为100g/s的流量流过得钢管，油以单管为75g/s的流量在管外逆向流动。若管长为2m，油和水的进口温度分别为370K和280K，问油的出口温度为多少？已知油侧的对流传热系数 22 为1700 W/ m℃、水侧的对流传热系数为2500 W/ m℃，油的比热为1.9 KJ/Kg.℃(325K) 27. 某列管冷凝器，管内通冷却水，管外为有机蒸气冷凝。在新使用时，冷却水的进出口温度分别为20℃和30℃。使用一段时期后，在冷却水进口温度与流量相同的条件下，冷水出口温度降为26℃。求此时的垢 2 层热阻。已知换热器的传热面积为16.5m，有机蒸气的冷凝温度为80℃，冷却水流量为3.0Kg/s，水的比热为4.2KJ/Kg.K。(12分) 28. 一单壳程单管程列管式换热器，苯在换热器管内流动，流量为1.5kg/S，由80℃冷却到30℃。冷却水在 3 管间和苯作逆流流动，水进口温度20℃，出口温度50℃,已知苯的平均比热为1.9×10J/（kg. ℃）,基于 2 外表面积的总传热系数K为490W/(M. ℃),换热器的热损失忽略不计，试求：传热速率Q为多少kW?(4分); 2 对流平均温度差为多少℃？（4分）；该列管换热器的传热面积为多少M？（4分） 29. 有一台新的套管换热器，用水冷却油，水走内管，油与水逆流，内管为?19?3mm的钢管，外管为?40?3mm的钢管。水与油的流速分别为1.5m/s及1.1m/s，水的进出口温度为20℃和40℃，油的进口温度为100℃，热损失不计，试计算所需要的管长。 水，油和钢在定性温度下的物性常数： 水 油 钢 密度（kg/m3） 比热[J/(kg·℃)] 导热系数[W/(m·℃) 998.2 860 ------- 4138 1900 -------- 0.59 0.15 45.4 粘度[W/(m·K)] 0.001 0.0011 ------- 2 30. 在一新的套管换热器中，冷却水在φ25×2.5mm的内管中流动以冷凝环隙间的某蒸汽。当冷却水的流 速为0.4m/s和0.8m/s时，测得基于内管外表面的总传热系数分别为1200瓦每平方米开尔文和1700瓦每平方米开尔文。水在管内为湍流，管壁的导热系数为45w/m·K。水流速改变后可认为环隙间冷凝的传热膜系数不变，试求：当水的流速为0.4m/s时，管壁对水的对流传热系数为多少？管外蒸汽冷凝的对流传热系数为多少？若操作一段时间后，水流速仍维持0.4m/s，但测得的总传热系数比操作初期下降10%，试分析可能的原因，并论述此时蒸汽的冷凝量是否也下降10%。（13分） 31. 有一套管式换热器，管程走冷空气，温度由15℃加热到105℃，空气的流速为13.2m/s，空气在定性 -5 温度下的物性为：密度为1.06kg/m3，比热1.005kJ/(kg.K)，粘度2.01×10Pa.s，导热系数0.02893W/(m.K)，普兰特准数0.696，温度为115℃的水蒸汽在环隙冷凝，其对流传热系数1.0×4 10W/(m2.℃)。套管换热器的内管尺寸为25×2.5mm，不计污垢热阻，求套管换热器的内管管长。 32. 在一套管式换热器中，用水冷却热油。换热器管长为1.5m，两流体作逆流流到，油由150℃冷却到95℃，冷却水由15℃加热到35℃。若用加长冷却器管子的方法，使油出口温度降至65℃。假设在这两种情况下，油和水的流量、物性常数、进出口温度均不变，冷却器除管长外，其它尺寸也不变，忽略热损失，试求管 31 长。 33. 在列管式换热器中，用15℃的冷却水将某溶液从90℃冷却到40℃，该溶液流量为5400kg/h，比热为3.4kJ/(kg·K)，对流传热系数为600W/(m2·K)。冷却水走管程与管外溶液逆流换热，流量为10080kg/h，比热4.16 kJ/(kg·K)，对流 传热系数为1100W/(m2·K)。换热器管束由φ25×2.5mm钢管组成，钢管导热系数为45W/（m·K），管内、外两侧污垢热阻可略去不计，计算需换热器的传热面积(以So表示)，换热器的热损 失可不计。若该换热器运行一段时间后，只能将溶液冷却到45℃，问此时应采取什么措施才能保证换热要求？ 34. 在列管式换热器中，用饱和水蒸气加热原油。温度为160℃的饱和水蒸气在壳层冷凝排出饱和液体。原油在管程流动，由20℃被加热到106℃。饱和水蒸气的流量为2160kg/h，汽化潜热为2087kJ/kg，对流传热系数为1200W/(m2·K)。原油比热1.6 kJ/(kg·K)，对流 传热系数为400W/(m2·K)。换热器管束由φ25×2.5mm钢管组成，钢管导热系数为45W/（m·K），管内、外两侧污垢热阻及其热损失可略去不计。计算（1）原油的流量；（2）需换热器的传热面积(以So表示)。 35. 在一逆流换热器中，将1.26 kg/s的苯用冷却水从110℃冷却 到40℃，苯的比热为1.7 kJ/(kg·℃)。冷却水走管内,入口温度为18℃，出口温度36℃，水的比热为4.16 kJ/(kg·℃)，换热器由φ25×2.5mm的钢管组成。水和苯的对流传热系数分别为1800 W/(m2·℃)和600 W/(m2·℃),忽略管壁及两侧污垢热阻，不计换热器热损失。求：1.冷却水用量。2.换热器所需换热管总长。 36. 在一列管换热器中将15000kg/h的油品从20℃加热到90℃。油品走管内，管外加热介质为130℃的水蒸汽。换热器由100根φ15×1.5mm、长2m的钢管构成。已知αi＝360W/m2·℃，αo＝12000W/m2·℃，油品的比热为1.9kJ/kg·℃，操作条件下水的汽化潜热为2205kJ/kg，管壁的导热系数为45W/m·℃。若加热蒸汽全部冷凝后在饱和温度下排出，忽略热损失和管壁污垢热阻。试求： (1) 换热器的热负荷Q＝？ (2) 加热蒸汽消耗量Wh＝？ (3) 总传热系数K＝？ (4) 该换热器能否满足生产任务？ 37. 某内管为φ180×10mm的套管换热器中，将流量为3100kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃，其平均比热为2.38kJ/kg.K，冷却水进出口温度分别为40℃和50℃，其平均比热为4.174 kJ/kg.K，并、逆流时的总传热系数K0均为2000W/m2.K，试求： (1)冷却水用量； (2)计算两流体分别作并流流动、逆流流动时的平均温度差和管长，并根据计算结果加以讨论。 38. 某内管为φ150×10mm的套管换热器中，将流量为3100kg/h的某液态烃从120℃冷却到60℃，其平均比热为2.38kJ/kg.K，冷却水进出口温度分别为30℃和50℃，其平均比热为4.174 kJ/kg.K，并、逆流时的总传热系数K0均为2000 W/m2.K，试求： (1)冷却水用量； (2)两流体作并流流动时的平均温度差和管长； 3两流体作逆流流动时的平均温度差和管长。 39. 用初温为10℃的水在φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器内将机油由200℃冷却至100℃，水走管内，油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1000 kg/h和1200 kg/h，其比热分别为4.18kJ/kg·K和2.0kJ/kg·K。水侧和油侧的对流传热系数分别为2000W/m2·K和250W/m2·K，两流体呈逆流流动，忽略管壁和污垢热阻。试计算： (1) 换热器的热负荷； (2) 冷却水的出口温度； (3) 总传热系数； (4) 所需传热面积； (5) 若换热器由15根长3 m的上述换热管组成，说明该换热器是否合用？ 40. 单程列管式换热器由15根φ25×2.5mm、长3 m钢管组成，管内为初温10℃、终温20℃的冷却水，比热为4.18kJ/kg·K；管间为机油，由200℃冷却至100℃。机油的质量流量为1200 kg/h，比热为2.0kJ/kg·K。两流 32 体呈逆流流动，试计算： (1) 换热器的热负荷； (2) 所需冷却水的质量流量； (3) 平均温度差； (4) 总传热系数。 41. 在一列管换热器中逆流将15000kg/h的某低粘度油品从20℃加热到80℃。油品走管内，管外加热介质为130℃的水蒸汽冷凝为饱和水。换热器由100根直径为25mm、长6m的薄壁钢管构成。已知αi＝360W/m2·℃，αo＝12000W/m2·℃，油品的比热为1.9kJ/kg·℃。操作条件下水的汽化潜热为2205 kJ/kg。若换热过程的热损失为冷热流体换热量的15%，忽略管壁及污垢热阻。试求： (1) 加热蒸汽消耗量？ (2) 该换热器能否满足生产任务？ (3) 若其他已知条件不变，将油品的流量提高到17000kg/h，求此时的总传热系数。 五、简答题 1. 三种基本传热方式中，辐射传热与其他两种传热在传热方式上最主要的区别是什么？ 第五章 蒸发 一、选择题 1. 以下蒸发器属于自然循环型蒸发器的是（ D ）蒸发器。 A.强制循环型 B.升膜 C.浸没燃烧 D.外热式 2. 与加压、常压蒸发器相比，采用真空蒸发可使蒸发器的传热面积（ B ），温度差（ A ），总传 热系数（ B ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定 3. 蒸发操作能持续进行的必要条件是( B )。 A.热能的不断供应，冷凝水的及时排除。 B.热能的不断供应，生成蒸气的不断排除。 C.把二次蒸气通入下一效作为热源蒸气。 D.采用多效操作，通常使用2-3效。 4. 蒸发操作通常采用( D )加热。 A.电加热法 B.烟道气加热 C.直接水蒸气加热 D.间接饱和水蒸气加热 5. 以下哪一条不是减压蒸发的优点( D )。 A.可以利用低压蒸气或废汽作为加热剂 B.可用以浓缩不耐高温的溶液 C.可减少蒸发器的热损失 D.可以自动地使溶液流到下一效，不需泵输送 6. 多效蒸发流程通常有三种方式，以下哪一种是错误的( C )。 A.顺流 B.逆流 C.错流 D.平流 7. 中央循环管式蒸发器中液体的流动称为( A )。 A.自然循环 B.强制循环 C.自然沸腾 D.强制沸腾 8. 蒸发操作中，二次蒸气的冷凝通常采用( B )。 a.间壁式冷凝 b.混合式冷凝 c.蓄热式冷凝 d.自然冷凝 33 9. 单效蒸发器计算中D／W 称为单位蒸汽消耗量， 如原料液的沸点为393K，下列哪种情况D／W最大? ( A )。 A.原料液在293K时加入蒸发器 B.原料液在390K时加入蒸发器 C.原料液在393K时加入蒸发器 D.原料液在395K时加入蒸发器 10. 蒸发过程温度差损失之一是由于溶质存在，使溶液（ A ）所致。 A.沸点升高 B.沸点降低 C.蒸汽压升高 11. 属于单程型的蒸发器是（ C ）。 A、中央循环管式蒸发器 B、外热式蒸发器 C、降膜蒸发器 D、 悬筐式蒸发器 二、填空题 1. 蒸发操作所用的设备称为________。 2. 蒸发操作中，加热溶液用的蒸汽称为________，蒸发出的蒸汽称为________。 3. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为________和________；按操作压强大小，蒸发分为________、 ________和________；按蒸发方式不同，蒸发分为________和________。 4. 蒸发过程中，溶剂的气化速率由________速率控制。 5. 蒸发溶液时的温度差损失在数值上恰等于________的值。 6. 蒸发操作时，引起温度差损失的原因有________、________和________。 7. 杜林规则说明溶液的沸点与同压强下标准溶液的沸点间呈________关系。 8. 20％NaOH水溶液在101.33kPa时因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失为________。 9. 单效蒸发的计算利用________、________和________三种关系。 10. 当稀释热可以忽略时，溶液的焓可以由________计算。 11. 单位蒸汽消耗量是指________，它时衡量________的指标。 12. 单位蒸汽消耗量愈________，蒸发装置的经济效益愈好。 13. 蒸发器的传热速率愈大，则生产能力愈________。 14. 多效蒸发中，效数愈多，则单位蒸汽消耗量愈________。 15. 多效蒸发的操作流程有________、________和________。 16. 多效并流蒸发流程适于处理________的溶液。 17. 多效逆流蒸发流程适于处理________的溶液。 18. 多效平流蒸发流程适于处理________的溶液。 19. 为提高蒸发器的生产能力，可采用________的方法。 20. 提高蒸发器的生产强度的措施有________和________。 21. 加热蒸汽提供的热量用于________、________、________和________。 蒸发过程中引起温度差损失的原因有________________，________________，________________。 22. 蒸发可按蒸发器内的压力分为 ________蒸发、加压蒸发______蒸发。亦可按二次蒸汽利用的情况分 为_______蒸发和_______蒸发。 23. 溶液的流向与蒸汽相同的多效蒸发流程称为 。 ‘“ 24. 蒸发过程溶液的沸点升高是由于 引起的△、 引起的△ 和 引起的 △ ‘’ 。 25. 杜林规则认为，一定浓度的某溶液在两不同压强下的沸点差与对应压强下水的沸点差的比值为 。 26. 蒸发操作得以实现的主要条件是________________的不断导入，及 ________________________________________________。 34 三、判断题 1. 一般逆流加料法多效蒸发流程适合于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发。 （ √ ） 2. 杜林规则认为，一定浓度的某溶液在两不同压强下的沸点差与对应压强下水的沸点差的比值为2。 （ X ） 3. 一般并流加料法多效蒸发流程适合于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发。 （ X ） ‘ 4. △是指由于溶质的存在而引起的温度差损失。 （ √ ） 四、计算题 1. 常压单效蒸发中，每小时将10000kg的某水溶液从5％浓缩到25％。原料液温度为40十三点，分离 室的真空度为60kPa，加热蒸汽压强为120kPa，蒸发器的管外总传热系数为2000W/(m2.℃)，溶液的平均比热为3.6kJ/(kg.℃)，操作条件下溶液的各种温度差损失为15℃，忽略热损失。求（1）水分蒸发量；（2）加热蒸汽消耗量；（3）蒸发器的传热面积。 2. 进料量为9000kg/h，浓度为1%（质量分率）的盐溶液在40℃下进入单效蒸发器并被浓缩到1.5%。蒸 发器传热面积为39.1平方米，蒸发室绝对压强为0.04MPa（该压力下水的蒸发潜热r'=2318.6kJ/kg），加热蒸汽温度为110℃（该饱和温度下水的蒸发潜热r=2232k J/kg）。由于溶液很稀，假设溶液的沸点和水的沸点相同，0.04MPa下水的沸点为75.4℃，料液的比热近似于水的比热，Ｃｐ＝4.174kJ/kg·K。求蒸发量、浓缩液量、加热蒸汽量和加热室的传热系数K。如进料量增加为12000kg/h，传热系数、加热蒸汽压强、蒸发室压强、进料温度和浓度均不变的情况下，蒸发量、浓缩液量和浓缩液浓度又为多少？均不考虑热损失。 五、简答题 1. 蒸发操作得以进行的基本条件是什么？ 35