化工原理习题（1）
1. 某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30×20mm,其当量直径de为( A ) A 24mm B 28mm C 32mm D 40mm 2. 在稳定流动过程中，流体流经各截面处的质量流速 ( B )
A 变化 B 不变化 C 减小 D 增大
3. 流体流动的类型包括 ( A, B ) A.层流 B.湍流 C.过渡流 D.急流
4. 泊谡叶方程用来计算流体层流流动时的摩擦系数，其值为 ( D ) A. λ= 96 / Re B. λ= 16 / Re C. λ= 32 / Re D. λ= 64 / Re
5. 气体沉降设备的生产能力与设备的（ A ）成正比。 A. 底面积 B. 高度 C. 宽度 D. 长度 6. 传热的基本形式有( A, B, C )
A.传导 B.辐射 C.对流给热 D. 急冷
7. 斯蒂芬·玻尔兹曼定律适用于 ( B ) A. 灰体 B.黑体
C. 实际物体 D. 吸收率为1的物体 8. 下列哪些例子属于自然对流传热 ( A, C )
A. 空调 B.冰箱 C. 取暖器 9． 管路系统中的总阻力包括( A, B, C, D )
A 直管阻力 B 管件阻力 C 突然扩大阻力 D 突然缩小阻力 10. 流体在管内作层流流动时，管内平均流速是管中心流速的（ B ） 。 A. 2倍 B. 0.5倍 C. 1倍 D. 3倍 二、填空题(每空 2 分，共 20 分)
1. 斯托克斯定律计算公式可以用来计算液体中颗粒的( 直径 )或 ( 流速 ) 。
2. 在一用泵输送水的系统中, 如果泵提供的压头是 He=20 m H2O ,流量为0.0085 m3/s, 则泵的有效功率为 ( 1668J ).
3. 管件阻力主要包括 ( 阀门、各种弯头的阻力 )。
4. 根据牛顿粘性定律，uc ( > ) uw
5. 根据牛顿粘性定律，τw ( > ) τc. 6. 求解传热过程的设计型问题，其目的是计算 ( 换热器的面积 )。 7. 边界层分离会引起能量( 损失 )。
8.间歇过滤过程的总过滤时间为 ( 过滤时间+洗涤时间+辅助时间 )。 9. 在液体输送系统中，液体的总阻力为 ( λl/d +ξff+ξe +ξc )u2/2 10. 在机械能守恒方程中， He = ( 1/g )he 三、 分析题（15分）
图1为典型的简单管路。设各段管径相同，液体做稳态流动。现将阀门由全开转为半开，试分析下述参数如何变化？
（1） u； (2)pA； (3)pB 11 ’
Z 2’ A B
2 四、计算题 （15分）
图1 分析题附图
1、某流体通过内径为100mm圆管时的流传热系数为120W/(m2?0C),流体流动的雷诺数Re?1.2?105,此时的对流传热系数关联式为Nu?0.023Re0.8Pr0.4。
今拟改用周长与圆管相同、高与宽之比为1：3的矩形扁管，而保持流速不变，试问对流传热系
数有何变化？
2、水从蓄水箱，经过一水管流出，如附图所示。假如，Z1?12m,Z2?Z3?6.5m，d2?20mm,d3?10mm，水流经d2管段的阻力损失为2m 水柱，流经d3管段的阻力损失为1m水柱，求： （1）管嘴出口处的流速u3；（2）接近管口2-2截面处的流速u2及压强P2；
3、某车间有一台换热面积（以外表面积计）为3m2的单程列管换热器。用200℃的热废气预热轻油, 轻油走管外,其流量为250kg ·h-1 ,比热为2kJ?kg?1?K?1,温度由25℃升至85℃。轻油与热气体作逆流流动。热废气出口温度为85℃。求：换热器的热负荷和传热系数。
分析题 答：（1）阀门关小，其阻力系数增大，hf,A?B增大，又Z1不变，即截面1流体的总机械能一定，故u减小。
（3）在管段B、2之间做能量衡算：u减小，hf,B?2减小，又P2不变，故PB将减小。（5分） 计算题1、 解：由对流传热系数?的计算公式： ??0.023
当物性不变时 ??u0.8 （2）考察1、A两个截面间的能量转换关系：由u减小知hf,1?A必减小，又Z1不变，故PA增大。
?d（
d???）
0.8Pr
0.4 （2分）
d?0.2 ?u不变， ???d?0.2 （2分）
求扁管的当量直径de：
设a、b，分别为矩形截面的宽与长 由题意
a1? 2(a+b)=?d （2分） b3?d3?d解之 a= b=
88?d3?d2??4ab88?3?d ?? de=
?d2(a?b)1623?3.14?0.05?0.0295m （3分） =16 设?、??分别为圆管与扁管的对流传热系数，则
a'd0.050.2 ?()0.2?()?1.11 （3分）
ade0.0295∴?=1.11 ?=1.11?100=111W/(m?℃) （3分） 第二题：、（1）列1-1与3-3截面柏努利方程式
2p3u3p1u12Z1???Z3???hf1?3 （3分）
?g2g?g2g2u3 ?u1?0,p1?p3?0(表压) ?12?6.5??(2?1)
2g'2 解得
u3?2.5?2?9.81?7m.s?1 （4分）
d32102 （2）u2?u3?(2)?7?2?1.75m.s?1 （4分）
d220 由1-1与2-2截面列柏努利方程式可得
2p1u12p2u2Z1???Z2???hf1?2 （3分）
?g2g?g2g2p2u21.752 （?(Z1?Z2)??hf1?2?(12?6.5)??2?3.34m?g2g2?9.81?p2?3.34?1000?9.81?32800Pa （ 4分）
2分）
第三题：解：
A?3m2,Cp?2kJ.kg?1.K?1
(200?85)?(85?25)?84.5oC （4分）
115In60250Q?WcCpc(t2?t1)??2000?(85?25)?833W3 （3分）
3600Q8333 ?K???32.8W.m?2.K?1 （3分）
A??tm84.7?3一、填空题：（每小题2分，共计20分）
?tm?1. 各单元操作中, 三传主要是包括： 动量传递 过程； 热量传递 过程；质量传递 过程。
2. 不可压缩性流体在圆形直管内流动, 质量流量增大一倍, 层流时的阻力损失为原来的 2 倍; 完全湍流时的阻力损失为原来的 4 倍.
3. 一转子流量计,当流量为32m/h时,转子上下端压差为330Pa,那么,当流量增大至64m/h时,转子上下端压差为 330Pa 。
4. 当地大气压为100kPa，测得一容器内的真空度为40kPa，则绝对压强为 60 kPa；测得另一容器的表压强为150kPa，则其绝对压强为 250 kPa。
5. 引起自然对流传热的原因是 流体内部温差引起的密度差，产生上浮力, 因此影响自然对流的物性有 β,ρ,μ,Cp,λ 。
6. 工业生产中分离含尘气体、悬浮液等非均相混合物,常用的方法有 沉降 、 过滤 。 7．热传递的三种基本方式 热传导 、 对流传热 、 热辐射 。
8. 温度升高,金属的导热系数 减小 ,非金属固体的导热系数 增大 ,甲醇的导热系数 减小 , 气体的的导热系数 增大 。
9．在通过三层平壁的定态热传导过程中各层平壁厚度相同，接触良好。三层平壁的热导率分别为λ1、λ2、λ3，已知λ1>λ2>λ3，试判断各层温度降的大小为 △t1< △t2<△t3 。
10．为使房间内形成充分的自然对流，使温度均匀，则空调应放在房间的 上 部；暖气片放在房间的 下 部。 二、选择题：（每小题2分，共计20分）
3
3
1．因次分析法的目的在于（ C ）。
A．得到各变量之间的确定定量关系 B．得到各无因次数群的确切定量关系 C．用无因次数群代替变量, 使实验与关联工作简化 D. 用无因次数群代替变量, 使实验结果更可靠
2．孔板流量计的孔流系数为C0, 当Re增大时, 其值（ B ）。
A．总在增大 Ｂ．先减小, 当Re数增大到一定值时, C0保持为某定值 Ｃ 总是减小
3．如图所示,若液面恒定,忽略流动阻力损失,则放水管的出口速度u与（ A ）有关。
A. H B. H, d C. d, D. H, d, p 4. 如图所示，管中的水处于（ C ）。
A. 静止 B. 向上流动 C. 向下流动 D. 不一定
5．用离心泵将水池的水吸到水塔中, 若离心泵在正常操作范围内工作,开大出口阀将导致（ A ）。 A. 送水量增加, 泵的轴功率增大 B. 送水量减小, 泵的轴功率增大 C. 送水量增加, 泵的轴功率下降 D. 送水量减小, 泵的轴功率下降 6. 转子流量计的主要特点（ A ）。
A. 恒截面, 恒压差 B. 变截面, 变压差 C. 恒流速, 恒压差 D. 变流速, 恒压差
7. 已知流体经过泵后, 压力增大△P N/m2, 则单位质量流体压能的增加为（ C ）。 A. △P B. △P/ρ C. △P/ρg D. △P/2g
8. 水以2m·s-1的流速在?35mm×2.5mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000kg·m-3,其流动类型为（ B ）。
A. 层流 B. 湍流 C. 无法确定 D. 过渡态
9. 就增加传热推动力而言, 逆流操作相比并流操作, 下列哪个不是逆流所具有的优点（ D ）。 A. 减少传热面积 B. 节约冷却剂的用量 C. 节约加热剂的用量 D. 增大传热面积 10. 如左图安装的压差计，当拷克缓慢打开时， 压差计中的汞面将（ B ）。
A. 左低右高 B. 等高 C. 左高右低 D. 无法确定
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