化工原理第三版复习思考题及解答

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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 = X （答：数，单位）8） 基本单

2、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, 卩 亠（答：103,10-2,10-3,10-6）11）查得 30C水的粘度-阳 1/PaS 为 80.12,表明 卩= （答：80.12 X 10-5Pa.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：刀Mi刀M= Ma ,各种M的单位均为 质量单位，

3、如kg）15） 若无化学反应，对任一组分j,物料衡算式为 。（答：刀Mi，j-EM o, 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，EM i=EM o,控制体内任一位置物料的所有参量一如温度、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）=0.001Pa ,则3.5 cP=Pa S ,0.005 Pa S3=cP。（答：3.5X 10- , 5.0）【分析】3.5cP=3.5cP X（ 0.001Pa.S/1cP） =3.5 X 10-3Pa.S0.005 Pa.

4、S=0.005 Pa.SX （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=36-0.02V （单位 He m , V- m /h）,则式中 36的单位是 ,0.02单位是32 。（答：和谐，m, m/（m /h ）19） 某管路特性方程为 He =8.0+8.07 加彳0式中Hen , V m3/s）当以V 侖替代V, 则该公式改为 。（答：He =8.0+0.06227（V ）2 ）335分析因为 1m /

5、h=（ 1/3600 ） m /h,所以 He =8.0+8.07 XV0x22（1/3600） =8.0+0.06227（V ）20） 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（ p- p）/（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 ; p颗粒 密度，kg/m3; 流体粘度，Pa So当以utcm/s,卩分别替代ut与,则该公式为。答：ut10- g dp （ p- p） /（18 盯分析：ut=100ut , cm/s,尸1000 卩所以：ut=10-5 g dp2 （ p-p） /（18 卩

6、）第一早流体流动1） 温度升高，液体粘度 ,气体粘度。（答：下降，增大）2） 流体的粘度可通过流体粘性定律T =卩（dv/dy）=卩（ V/自酚的取向：令dv/dy为正）求得。试分析下列情况的t值。图中A为薄平板或圆筒面的面积（m2）。（答：f/A,G.sin a /A, G/（ DH）R.JjFITffiWWWWWTto V=（|3） 理想流体是 的流体。（答：卩=0 Ehf=0 , V=0 ）4） 2.04ml某液体的质量为 2.10g，其密度为 kg/m 3。（答：1029）5）1atm=Pa=mmHg=mH 2O2“51at=kgf/cm =Pa=mmHg=mmH 20（答：1.013

7、X 10 ,760, 10.33, 1, 9.81 104, 735.6, 10）6）外界大气压是753mmHg（绝压）某容器内气体的真空度为7.34 104Pa,其绝压为Pa,表压为Pa。（答：2.70 XI04, -7.34 M04）7）1.60at （绝压），35.0C的 2（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。p =pM/（RT）,R=8314J/（kmol.K）,不要用T=273+t。58）水面压强p0=1atm，水深64m处的压强p=Pa （po,p皆为绝压）（答：7.29 X0 ）9） 如右图，U形压差计读数 R=

8、m , Hg=13.6 103kg/m3,不计两液面大气压 P的差异。（答：0.119）L-fj R i10 ）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，则处处流体的Pm=。（答：p+p gh,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） Q 57 X 3.5m的圆直钢管，管内充满流动的水，则水的流动截面积 A=m 2 （答：-31.96 X10-3 ）【分析】 57X 3.5mm表示钢管外直径为 57mm，管子壁厚为 3.5mm，其内径为50mm。13） p =940 kg/n3的液体，以

9、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/s -m）（答：1.22, 1146）-3314）水在 60 X 3mm钢管内 流过，流量 V=2.75 X0- m /h ,水 的粘度 卩=1.005cP则Re=，流型为。（答：6.45 X04,湍流）【分析】Re=du p /卩，当流体流过管内，Re=4V p /（n d卩）。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Vmax,，则任一点与轴心线距离为r处的点流速 V。且平均流速U= Vmax。（答：抛物线，Vmax 1

10、-（r/R） j,1/2 ）16 ）流体在圆、直管内湍流的点流速分布规律V= vax （）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，v0.802 X380/（240 X.001）=1500,层流，层流阻力可按海根.泊稷叶 公式计算。刀 hf=32 卩 ul/（ p）=32 X4 .001 X.802 0/（880 0512）=5.38 J/kg23）流体在一圆直管内流动， Re=700

11、 ,若流量加倍，对同一管段来说，阻力消耗的功率为原来的 倍。（答： 4）【分析】原来是层流，流量加倍后，Re=1400，仍属层流。层流： N=刀hf.（V p ）w,所以22N /N=（刀 hf刀 hf）（V V）=（u /u） =2 =424） 量纲分析法是一种指导 的方法。其依据是任一物理方程必然量纲 。通过量纲分析，可把间一般不定函数式转变成特征数间一般不定函数式。根据n定理,“特征数 ”数=“物理量 ”数 “ 数”。（答：实验，和谐，物理量，基本量纲）25 ）量纲分析法的好处是：减少 ，大大减轻实验工作量。在满足流体各物性值均为恒值的条件下， 通过实验得到的特征数间的定量关系式可推广应

12、用于其它工质及其它 的不同尺寸的设备。 （答：变量，几何相似）26） 雷诺数表示 力与力之比。 （答：惯性，粘性）27） 由量纲分析法指导实验得到的公式是一种 公式。（答：半理论半经验）28） 工业上常用的粗糙管有 ， ,等。 （答：水煤气管，无缝钢管，铸铁管）29） 工业上常用的光滑管有 , ,等。（答：玻璃管，塑料管，黄铜管）30） 计算直管沿程阻力的范宁公式为 。（答：刀hf= %l/d）u2/2 J/kg）31 ）在湍流区（包括过渡流区），当& /一定，随Re增大，入值先，然后达到常数。入常数的区域称为 区。（答：下降，阻力平方或高度湍流）32）在高度湍流区摩擦系数入取决于,与无关。若

13、流体在某粗糙管内高度湍流，当流量加倍，对同一直管段来说，阻力将增至原来的 倍。（答：& /d Re,4）33 ）在湍流区（包括过渡流区），当Re 一定，随着& /减小，入值。& /（的极限为光滑管。光滑管，当Re=3000,入=此公式称为 公式。（答：减少，0.3164/Re.25,布拉修斯）34） 流体流过, , 等的阻力称为局部阻力。局部阻力总伴随着现象。计算局部阻力的公式有两种，即hf =u2 /2 J/kg及hf =（） u2 /2 J/kg。（答：弯头，三通，阀门，边界层分离，Z , le/d）35） 通过管道，将地面管内的水输到敞口水塔水面上方。已知出水口距地面高20m,水流速1.20m/s，管长及局部阻力当量管长 l+刀le为40m，管内径38mm，摩擦系数 入=0.028输 入端管内的表压 P1 =at。（答：2.216）【分析】P1/1000=（9.81 X 20）+（0.028 X 40/0.038） X （1.20） /25所以，p1=2.174 X 10 Pa（表压）=2.216 at （表压）36）水由A水库通过长管道流入B水库，如下图所示管内径为 d1，输入量为V1。现欲加大流量，