《化工原理》(第三版)复习思考题及解答重点.doc

1、第0章 绪论1） 广义地说，凡工业生产的关键环节是_，这类生产便归属化工生产范畴。（答：改变物质组成）2）为了便于管理及技术交流，很多行业从化工中划分出去，但它们仍属“化工大家族”中的一员。这些行业有_等。（答：石油化工，塑料工业，制药工业，硅酸盐工业）3）生产工艺学是_。（答：研究某一化工产品生产全过程的学科）4） 化学工程是_。（答：研究化工生产中共性问题的学科）5）化工生产中虽然化学反应是核心，但前、后对物料的处理大都为物理加工过程。这些对物料的物理加工过程称为_。（答：单元操作）6） 介绍主要单元操作的原理、方法及设备的课程叫_。（答：化工原理）7） 物理量=_（答：数，单位）8） 基

2、本单位：长度_ ,质量_ ,时间_ 。（答：m，kg，s）9） 导出单位：力_ ,功或能_ ,功率_ ,压强_ （答：N, J, W, Pa）10) 有的单位前面有“字首” ，这些字首的意思是：k_ ,c_ ,m_ ,_。（答：103,10-2,10-3,10-6）11）查得30水的粘度-105 /PaS为80.12,表明= _。（答：80.1210-5Pa.s）12）量纲是_。如长度单位有 m，cm，mm，km 等，其量纲为_ 。（答：普遍化单位，L）13）物料衡算是对_、_而言的。答：一定的时间间隔，一定的空间范围（控制体）14）总的物料衡算式为_ 。（答：MiMo= Ma ，各种M的单位

3、均为质量单位，如kg）15）若无化学反应，对任一组分j，物料衡算式为_。（答：Mi，j-Mo，j= Ma，j）16）若进、出控制体的物料均为连续流股，各流股的质量流量均恒定，Mi=Mo,控制体内任一位置物料的所有参量如温度、压强、组成、流速等都不随时间而改变，则该控制体处于_过程。（答：定态或称定常态或稳定态）17）流体粘度的单位换算关系是：cP（厘泊）=0.001PaS，则3.5 cP=_ PaS ,0.005 PaS = _cP 。（答：3.510-3，5.0）【分析】3.5cP=3.5cP （0.001Pa.S/1cP）=3.510-3Pa.S 0.005 Pa.S=0.005 Pa.S

4、(1cP/ 0.001Pa.S)=5.0cP式中（0.001Pa.S/1cP及(1cP/ 0.001Pa.S)称为“转换因子”，用于物理量的单位转换。18）任一物理方程式中各物理量必然单位_。以离心泵的扬程、流量关系为例，若He=36-0.02V2 (单位He m ，V- m3/h),则式中36的单位是_ ,0.02单位是_ 。（答：和谐，m，m/(m3/h2)）19）某管路特性方程为He=8.0+8.07105V2(式中Hem ，Vm3/s)当以Vm3/h 替代V，则该公式改为_。（答：He=8.0+0.06227(V)2 ）分析 因为1m3/h=（1/3600）m3/h，所以He=8.0+

5、8.07105V（1/3600）2=8.0+0.06227(V)220）圆球固体颗粒在流体中作自由重力沉降，在stokes区的沉降速度计算式为ut=g dp2（s-）/(18)。式中 ut沉降速度，m/s,g重力加速度，g=9.81m/s2,dp颗粒直径，m ；s颗粒密度，/m3；流体粘度，PaS。当以utcm/s,cP分别替代ut与，则该公式为_。答：ut=10-5 g dp2（s-）/(18) 分析：ut=100ut ，cm/s, =1000，所以： ut=10-5 g dp2（s-）/(18)第一章 流体流动1） 温度升高，液体粘度_ ，气体粘度_。（答：下降，增大）2） 流体的粘度可通

6、过流体粘性定律=(dv/dy)=(V/y)N/m2(y的取向：令dv/dy为正）求得。试分析下列情况的值。图中A为薄平板或圆筒面的面积（m2)。 （答：F/A, G.sin/A, G/(DH)） 3） 理想流体是_的流体。（答：=0，hf=0，V=0）4） 2.04ml 某液体的质量为2.10g，其密度为_kg/m3。（答：1029）5） 1atm=_ Pa=_mmHg=_mH2O1at=_ kgf/cm2=_Pa=_mmHg=_mmH2O（答：1.013105，760，10.33，1，9.81104，735.6，10）6) 外界大气压是753mmHg（绝压）某容器内气体的真空度为7.3410

7、4Pa，其绝压为_Pa,表压为_Pa 。（答：2.70104，-7.34104）7） 1.60at（绝压），35.0的N2(分子量M=28.0)的密度为_ kg/m3（答：1.72）【分析】根据题给的条件可按理想气体计算密度。=pM/(RT),R=8314J/(kmol.K),不要用T=273+t。 8) 水面压强p0=1atm，水深64m处的压强p=_Pa (p0,p皆为绝压) （答：7.29105）9）如右图，U形压差计读数R=_m ,Hg=13.6103kg/m3, 不计两液面大气压P的差异。（答：0.119）10）修正压强pm= _。在重力场中静止的恒密度流体，只要流体是连通的，则处处

8、流体的pm= _ 。（答：pgh，常数）11）流体在圆管内流动，通常讲的“管流”指的是_。（答：流体充满管内且流动）【分析】如无说明，流体在管内的流动皆为管流。12）573.5mm的圆直钢管，管内充满流动的水，则水的流动截面积A=_m2（答：1.9610-3）【分析】573.5mm，表示钢管外直径为57mm，管子壁厚为3.5mm，其内径为50mm。13）=940 kg/m3的液体，以8.60m3/h的流量流过12）题的管内，其平均流速u=_m/s,质量流速G=_(kg/sm) （答：1.22，1146）14) 水在603mm钢管内流过，流量V=2.7510-3m3/s，水的粘度=1.005cP

9、,则Re=_ ，流型为_ 。（答：6.45104，湍流）【分析】Re=du/,当流体流过管内，Re=4V/(d)。前者出现u，后者出现V，此题用后者算比较好。15）圆直管内流体层流的点流速分布侧型为_ ,令管子内半径为R,轴心线处点流速为max，则任一点与轴心线距离为r处的点流速=_ 。且平均流速u=_max。（答：抛物线，max 1-(r/R)2,1/2）16）流体在圆、直管内湍流的点流速分布规律=max (_)n,常见的n值为_ 。（答：1-r/R,1/7）17）均匀流遇到与其流线平行的静止固体壁面时，与壁面接触的流层质点被固体吸着而流速降为零，流体与壁面间没有摩擦发生，这叫_现象。由于流

10、体有粘性，受壁面影响而流速降为零的流体层逐渐增厚。若均匀流流速为u0，则，。当水流向为 A B，U形压差计读数为R1。当流向为B A，读数为R2。两者流量相同，均不计AB段直管阻力，只计截面突变阻力，则_。（答：）【分析】当dAdB,由AB，=0.5，由BA，=1，局部阻力均按uA2/2计。AB： BA： (pB-pA)/= uA2/244）45的水蒸汽压PV=9.586kPa，PO=1atm，u2=0.60则如图所示的能正常虹吸操作的=_m（计算时可忽略阻力）。（答：8.81）【分析】虹吸管正常操作应该管内的水不汽化。令P3=Pv时的H为Hmax，排1-3截面的伯努利方程，得：45）两管并联

11、，管1的管长（包括局部阻力的当量管长）、管内径及摩擦系数为、和，管2的相应值为、和，则流量比_。（答：）46）转子流量计对某种流体的操作特性是_，现有一转子流量计，转子密度，其刻度是按20的水标定的。当用于的流体，读得刻度为_。（答：恒流速，恒压降，4.33）【分析】V1=V标47）以孔板流量计测量某液体流量，用U形压差计作为测压仪器。若流量加倍且流量改变前后孔流系数C0为不变的常数，则加大流量后U形压差计读数为原流量时读数的_倍。（答：4）48）以下是两道判断题。在分析时，可用E表示某截面每kg液体的总机械能，可略去液体动能。各水槽液位假设不变。当阀A关小，P3_，P4_。（答：升高，降低）

12、分析原来A，B阀均部分开启，当A阀开大，B阀不变，则V_，P4_，V3_。（答：增大，下降，减少）分析第二章 流体输送机械1） 流体输送机械依结构及运行方式不同，可分为4种类型，即_式、_式、_式及_式。（答：离心，往复，旋转，流体作用）2） 离心泵均采用_叶片，其泵壳侧形为_形，引水道渐扩，是为了使_。（答：后弯，蜗壳，流体动能转化为静压能）3） 离心泵的三条特性曲线是_，_和_曲线。这些曲线是_和_条件下，由_测得的。（答：HeV，NaV，V，一定的流体工质，一定转速，实验）4） 离心泵铭牌上写的参量是_时的参量。（答：max）5） 离心泵启动前要盘车、灌液，灌液是为了防止_现象发生。（答

13、：气缚）6） 离心泵停泵要前先关小出口阀，以避免发生易损坏阀门和管道的_现象。（答：水锤）7） 离心泵在长期正常操作后虽工作条件未变，却发生气蚀，其原因一般是_。（答：汲入管内壁因污垢沉积造成流体流动阻力增加）8） 液体容器绕中心轴等角速度旋转，如附图所示。液面任一点高度z与该点对轴心线的距离r之间的数量关系是z=_。（答：2r2/2g）【分析】旋转液体中任一点都满足的方程是：p+gz-2r2/2=常量c，如图，取o点为柱坐标原点，在o点处，r=0，z=0，p=p0，所以c= p0，于是，上式可改成p+gz-2r2/2= p0，在液面上，p=p0，即gz=2r2/2，则z=2r2/2gzrP0

14、9） 如下图，用离心泵将水由水槽输入塔内，塔内压强p2=0.2at（表压），汲入及压出管总长及局部阻力当量管长1+le=20m，摩擦系数=0.024，则输送每N水所需的外加功He与流量V的数量关系式为_。（答：He=10.24+4.06106V2）【分析】排1-2截面间伯努利方程：He=式中单位：Hem，Vm3/s 222H=8.2mP210） 承9）题，He表示在9）题条件下，为实现水流量为Vm3/s的输送，1N水必须_的外加机械能J。9）题导出的HeV关系又称为_。设为常数，此关系的一般式为_。（答：得到，管路特性曲线，He=H0+KV2）11）承9）题的管路特性方程可改写成He=10.2

15、+0.313V2m（式中：Vm3/h）。如选用的泵的“HeV”关系可表达为He=420.01V2m，则工作点为_。（答：V=9.92m3/h,He=41m）【分析】泵：He=420.01V2，He=10.2+0.313V2令He= He，得V=9.92m3/h，He=41m注意：V的单位只能统一才能联立求解。12）承11）题，若略关小出口阀，使1+le=30m，设不变，则新工作点为_。（答：V1=8.14m3/h，He，1=41.3m）【分析】出口阀关小后，与原来的相比，1.5，所以K1=1.5K=1.50.313=0.47，新的管路特性方程为，令，所以 V1=8.14m3/h，He，1=41

16、.3m13）承12）题，已知在出口阀关小后V1=8.14 m3/h时泵的效率=0.62，与原来的V=9.92m3/h相比，因关小阀而多消耗在阀上的轴功率Na=_。（答：372W）【分析】参照附图，当阀关小V1=8.14m3/h时，若按原来的管路特性曲线计，只需=10.2+0.313(8.14)2=30.9m，但因阀关小增加阀的阻力，实际He,1=41.3m，所以因阀关小而多耗的轴功率14）承13）题，若管路及阀门开启度均保持原来情况不变，用减小泵转速的方法使流量降至8.14m3/h，则调节后的转速与原转速之比n/n=_。（答：0.82）【分析】15）已知单台离心泵的性能为He=420.01V2

17、（Vm3/h），则两台相同的上述的泵串联或并联，其综合的性能分别为He，串=_，He，并=_。答：，16）如图，当泵出口阀全开，V=25 m3/h时管路阻力Hf=53.4mH2O，则阀全开时的管路特性方程为_。（答： ）【分析】阀全开，即53.4=K(25)2，所以K=0.0854m/()2故阀全开时管路特性方程为17）单项选择题：离心泵的安装高度与_。（答：D）（A）泵的结构无关 （B）液量流量无关 （C）汲入管阻力无关 （D）液体密度有关【分析】当离心泵从低位液槽汲液，液槽的液面压强为P1（绝压），该液体在工作温度下的蒸汽压为Pv，则泵的最大安装高度为其中允许汽蚀余量与泵的类型，尺寸，转速

18、，流量有关。18）某离心泵在高原使用，外界大气压p0=8.6 mH2O（绝压），输15的水，水的蒸汽压pV=1.707kPa。由工作点查得h允=3.5m，可算得汲入管阻力为2.3 mH2O，则最大安装高度为_m。（答：2.63）【分析】 19）以离心泵由A槽把饱和液体输至B槽。要求流量为16 m3/h。查得该泵在该流量时h允=2.4m，可算得汲入管阻力为3.3m。可判断此泵在该流量时_发生气蚀。（答：不会）【分析】饱和液体，即工作温度下液体的蒸汽压pv等于外压p1，于是从附图见，=-8m，因此,故不会产生气蚀。20）使用离心泵从比此泵的位置更低的液槽汲液，不应在汲入管上装阀以调节流量，原因是_

19、。（答：当阀关小时会造成气蚀）21）往复泵属于_类型的流体输送机械，常用于流量_，压头_的场合。在固定操作条件下，通过泵体的液体流量是恒定的。当需要调节流量时，不能用调节出口阀的办法，只能用调节_方法解决。（答：正位移，小，大，旁路阀门）22）在风机样本中，离心式风机的性能曲线是在一定转速下，规定进口气体密度=_kg/m3条件下测得的。性能曲线共有4条，即_、_、_和_曲线。（答：1.2，HTV,H静V,NaV,V）23）若以下标“1”、“2”表示风机的进、出口截面，风机全风压HT为_。（答：按风机进口截面处气体密度计的每立方米气体流过风机所提高的机械能，J/m3或Pa）24）在全风压中，往往

20、略去_项。（答：位能）25）若风机操作时进风口压强为p1，出风口压强为p2（全为绝压），进风口气体密度为1，出风口气速为u2，则风机的静压强H静=_，出口动能为_。（答：P2-P1,）26）若风机在工作时进风口气体密度为，按此密度计的风机流量为V，实测得风机全风压为,为了从风机样本中选择风机型号，须做参量转换。转换关系为：V样本=_,（HT）样本/1.2=_。（答：）第三章 颗粒流体力学与机械分离1) 正圆柱体颗粒，高h=2mm，底圆直径d=2mm，其等体积当量直径de,v=_mm,形状系数=_。（答：2.29，0.874）2) 对某号筛，穿过筛孔的颗粒质量称为_，留在该号筛面上的称为_。（答

21、：筛过量，筛余量）3) 某颗粒群，依颗粒大小的差异，可粗分为三部分，其平均粒径dp,i为1.08，1.52及2.24mm的部分的质量分数xi相应为0.31，0.55及0.14，设所有颗粒形状系数相同，则按比表面积相等原则算出的颗粒群的平均粒径为_mm。（答：1.41）分析 4) 由固体颗粒堆积成的固定床，其空隙率=_。答：(床层体积-颗粒体积)/床层体积5) 对于颗粒乱堆的固定床，若颗粒足够小，可认为床层各向同性，即床层内处处_值相等，且床层内任一平截面上空隙面积与界面总面积之比（自由截面率）在数值上等于_。（答：，）6) 当流体通过多孔介质，或称流体对固定床的渗流，当雷诺数Re2，流动阻力属

22、粘性阻力时可用柯士尼公示计算流动阻力，该公式可表达为-pm=A_ _ _Pa。（式中A为固定床的结构参量，对一定的固定床，A为常量）（答：，u，L）7) 当流体通过多孔介质，在更宽的雷诺数范围内，亦即流动阻力可包含粘性阻力及涡流阻力时，可用欧根公式计算流动阻力。该公式可表示为-pm/L=A_ _+B_ _Pa.(式中A,B为固定床的不同的结构参量，对一定的固定床，A,B均为常量) （答：，u，u2）8) 为了固、液分离，常用的机械分离方法是_和_。（答：过滤，沉降）9) 过滤是以过滤介质（如滤布，滤网）截留_的操作。滤饼过滤是指过滤过程中在过滤介质上形成滤饼的操作。滤饼在过程中起_作用。在常见

23、的用于固液分离的恒压差滤饼过滤中，随着过滤时间的延长，滤饼厚度L_,过滤阻力（滤液流过滤布及滤饼的阻力）_，滤液流率_。（v是通过滤布的液量累积量），这是个_过程。（答：悬浮在流体中的固体颗粒，过滤介质，增加，增加，减小，非定态）10) 若过滤面积为Am2,经过一段时间的过滤后，得滤液量Vm3,同时生成厚度为Lm的滤饼，滤饼空隙率为，固体颗粒的密度为/m3，即可判断截留的固体质量为_，与之对应的液体体积为_m3。当过滤前悬浮液的浓度以固/m3清夜表示，则=_。答：，, 11) 推导液体流过滤饼（固定床）的过滤基本方程式的基本假设是：液体在多孔介质中流型属_，依据的公式是_公式。（答：层流，柯士

24、尼）12) 在过滤速率方程中，对于液体流过过滤介质的阻力的处理方法是，按等阻力原则将其折合成一层虚拟的厚度为Le的附加滤饼层，该虚拟滤饼层的结构与操作中生成的滤饼的相同。当过滤_，qe是_。（答：与生成ALe滤饼层相应的滤液量，对单位过滤面积生成Le厚的滤饼所对应的滤液量）13) 以叶滤机恒压过滤某悬浮液，已知过滤时间1=5min，单位过滤面积通过滤液量q1=0.112m3/m2,滤饼厚度L1=2.0mm，当过滤累积时间2=10min，累积的q2=0.162 m3/m2,则过滤总共时间3=25min时，滤饼厚度L3=_mm。（答：4.66）分析恒压过滤，通式为，代入，两时刻的值，得两式联立，解

25、得, 对于 Lq，14) 承13）题，若过滤25min便停止过滤，则过滤终了时的瞬时过滤速率dq/d=_m3/(minm2)。（答：5.42 10-3）分析 15) 承14）题，若过滤停止后，即洗涤滤饼，洗涤液与滤液粘度相同，洗涤压差与过滤压差相同，洗涤液量为总滤液量的0.12，则洗涤时间W=_min。（答：5.78）分析对叶滤机，当，则16) 一个过滤周期包含着过滤、滤饼洗涤及清理三个阶段，三段操作时间依次为F，W和R三者之和为，其中过滤阶段得滤液量V，则过滤机得生产能力G=_m3/s.若为恒压过滤且过滤介质阻力不计，洗涤时,则当R=_时，生产能力最大。（答：）17) 在一台板框压滤机中滤框

26、有_种结构类型，滤板有_种结构类型。（答：一，二）18) 某板框压滤机对某料浆进行恒压过滤，滤饼充满滤框需22min，现框数加一倍，操作压力及物性不变，则滤饼充满滤框的时间是_min。（答：B） （A） 11 （B）22 （C）33 （D）4419) 板框压滤机，若滤饼洗涤时，则()w=_()E。 （答：1/4）20) 以板框压滤机恒压过滤某悬浮液，若滤布阻力不计，悬浮液浓度不变，滤液粘度不变，仅是操作压差增加一倍，已知滤饼的压缩性指数S=0.35，则对于同一V值，增压后的滤液流率为原来的_倍。（答：1.57）分析 21) 板框压滤机恒压过滤某料浆，若料浆浓度减小为原来的1/2，设滤布阻力可略

27、，滤饼比阻系数及其他操作条件不变，可略去滤饼中滤液量，则滤饼充满滤框的时间为原来条件下充满滤框时间的_倍。（答：2）分析 ，滤饼充满框时，L=0.5框厚=定值，当值减半，必然q值加倍。又，值减半，则K值加。由即可判断，减半，则加倍22) 回转真空过滤机在滤布阻力不计条件下的生产能力G=_m3/s。（答：）23) 回转真空过滤机若增大转速，优点是_，缺点是_。（答：增大生产能力，卸滤饼处因滤饼变薄，刮刀易损坏滤布）24) 自由沉降是指颗粒在沉降过程中没有同其他颗粒碰撞，而且不受_与_影响的沉降。（答：器壁，器底）25) 重力自由沉降速度ut是颗粒在重力场中，在流体中自由沉降且颗粒受到的_、_与_

28、平衡时的恒定速度。（答：重力，浮力，曳力）26) p=2600/m3,dp=0.120mm的光滑圆球在20水中自由重力沉降速度ut=_m/s,水的=1.0cp. （答：1.26）分析设颗粒沉降属斯托克区校核，计算有效27) 以重力沉降室分离某悬浮系的固体颗粒，若要求大于某指定粒径的颗粒全部沉至器底，其处理能力与设备的_有关，与_无关。（答：水平面积，高度）28) 某悬浮系水平流过一重力沉降室，设进沉降室时悬浮系中颗粒分布均匀。当悬浮系离开沉降室时粒径为dp,c的颗粒正好沉降至器底，此粒径颗粒的自由沉降速度为ut,c,则dpdp,c且自由沉降速度为ut的颗粒的收尘效率为_。（答：）29) 评价旋

29、风分离器的主要性能指标是_与_。（答：粒级效率，压降）30) 含尘气体通过旋风分离器收尘，为表示其性能，常用的术语“粒级效率”是_，“分割粒径d50”是_。（答：对某指定粒径的颗粒的收尘效率，粒级效率为50%的颗粒粒径）31) 据早期对旋风分离器的除尘机理研究，认为圆筒部分外旋流是唯一的除尘区，由此导出的“临界粒径dc”是_。（答：能全部收下的颗粒中的最小粒径）32) 在散式流化作中，流化床的压降pm等于单位床层横截面积上悬浮颗粒的_。流体空速增大，床层高度_，床层空隙率_，压降_。（答：净重，增加，增加，不变）33) 在聚式流化操作中，可能发生的不正常现象是_与_。（答：腾涌，沟流）34)

30、起始流化速度由_床的“压降流速”曲线交点决定，带出速度为最大流化速度，即颗粒的_速度。（答：固定，流化，自由沉降）第四章 传热及换热器1）传热是以_为推动力的能量传递过程。（答：温度差）2）传热的基本方式有_、_、_三种。（答：导热，对流传热，热辐射）3）热冷流体热交换的类型有三种，即_式、_式及_式。（答：间壁，直接接触，蓄热）4）常见的加热剂有_、_、及_等。常用的冷却剂有_、_及_等。（答：水蒸气，热水，矿物油，冷水，空气，冷冻盐水）5）对某换热设备，单位时间热冷流体间传递的热量称为_，常以Q表示，单位为W。单位时间、单位传热面积传递的热量称为_,常以q表示，单位是W/m2。（答：传热速

31、率或热流量，传热通量）6）某传热过程测得控制体内某一点位置的温度随时间而变，即可判断该传热过程为_过程。（答：非定态）7）定态、一维导热、傅里叶定律的表达式是dQ=_.（答：）8）导热系数的单位是_。使用此单位时，普通碳钢、不锈钢、空气在常温、常压下的值分别为_、_、_。（答：W/(m)，45，16，0.02）9）对于大多数物质，导热系数与温度t（）的关系为t=_。（答：）10）温度升高金属的导热系数值_，液体的值_，空气的值_。（答：减小，减小，增大）11）面积A=0.05m2，壁厚为3.0mm的金属平壁，其导热系数=45W/(m)。若壁的两侧面温度分别为104和103.6，则传热速率Q=_W。（答：300）分析 12)483.5mm钢管外包以8mm厚的保温层，保温层的导热系数=0.12W/(m)，管内壁及保温层外侧温度分别为120及60，则每米管长的散热速率Q/L=_W/m。（答：157）分析 13）对流给热共分为四种类型即_、_、_和_给热。（答：强制对流、