2014—2015学年第二学期 《化工原理（2-1）》期中考试试卷
专业班级 姓 名 学 号 开课系室 考试日期
一、填空选择题（每空1分，共30分）
1．通过下页图示管路向高位槽供水，高位槽液面保持恒定，ab 与cd 两段长度相等，管径与粗糙度相同，则：
(1)U形管读数A R 1＞R 2 B R 1 ＝R 2 C R 1＜R 2 D 不定
(2)能量损失 A H fab ＞H fcd B H fab ＝H fcd C H fab ＜H fcd D 不定
(3)ab与cd 两段压差A △P ab ＞△P cd B △P ab ＝△P cd C △P ab ＜△P cd D 不定
2．离心式水泵吸入管路漏入过量的空气后，将发生现象，当离心式水泵入口压力低于被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生现象。
A. 气蚀 B. 气浮 C. 过载 D. 气缚
3．离心泵的工作点是曲线和曲线的交点。 4．层流时管中心处的最大流速等于管内的平均流速的倍。 5. 常见的流量测量仪器有 6. 往复式压缩机的余隙系数指余隙容积占活塞一次扫过容积的分率 容积系数指 吸入的气体量占活塞一次扫过容积的分率 ， 在相同的余隙系数下，随着压缩比的升高，往复式压缩机的容积系数 减小 。
7．降尘室增大沉降面积，但其高度、颗粒沉降速度和含尘气体的处理量不变，则分离效率将。
A. 提高. B. 降低. C. 不变. D. 不确定. 8．孔板流量计的孔流系数C 0，当Re 值增大时，则 D 。 A 总在增大 B 总在减小 C 不定 D 先减小，当Re 值增大到一定值时，C 0保持为定值
9．离心泵铭牌上标明的扬程是：。 A 功率最大时的扬程 B 流量最大时的扬程 C 泵的最大扬程 D 效率最高时的扬程
10．离心泵停车时要。
A 先关出口阀后断电； B 先断电后关出口阀；
C 先断电或先关出口阀都可； D 单级先断电，多级先关阀。
11. 一固体颗粒在20℃的水中自由沉降，若将水温提高到50℃，考虑沉降处于层流状态，则颗粒的沉降速度与原来相比会。
A 增大 B 减少 C 不变 D 不一定
12．降尘室的高度增加，但沉降面积和颗粒的沉降速度不变，则含尘气体的处理量将 。
A 增大 B 减少 C 不变
13．如右图所示，管内流动介质为水，阀门处局部阻力损失为mm 水柱。
14．流体流动的连续性方程为，或
ρ1u 1A 1=ρ2u 2A 2=ρ3u 3A 3；对不可压缩流体圆管内的连续
性方程可简化为u 1A 1=u 2A 2=u 3A 。
15．若流量不变，而圆形直管的直径减小到原来的二分之一，如两种情况下都为层流，则因直管阻力而引起的压降损失为原来的 16 倍；在完全湍流条件下，直管摩擦损失为原来的倍。
16．若当地大气压为750mmHg ，则0.5atm(表压绝（绝）＝ 1130 mmHg(绝)= 50662.5 pa(表压) 。
二、简答题（每题10分，共20分）
1．简述离心泵和往复泵在操作和流量调节方面的不同点？
答：离心泵操作：盘轴、灌泵、关出口阀、启动。 流量调节采用出口阀调节。
往复泵操作：不需要灌泵、开出口阀、启动。 流量调节采用旁路调节。
2．一离心泵组成如图的输水系统, 当阀门A 关小时，试分析相应的流量和压力有何变化。
流量：V A 减小 VB 增大 VC 减小 压力：P A 增大 PB 增大 PC 增大
三、计算题（20分）
用离心泵将20℃的水从储水池打入一高位槽，已知水的物性参数如下，密度ρ为998.2kg/m3 ，粘度μ为1.005cP 。已知泵入口真空表读数为400mmHg ，铭牌上泵的必需汽蚀余量为2.5m ，输送管路为Φ108×4mm 的钢管，总长度（包括当量长度）为50m ，其中吸入管路为6m （包括当量长度），储水池与高位槽两液面高度差为30m ，管路摩擦系数λ为0.02，流量为45m 3/h，压力表和真空表之间的垂直距离为20cm ，压力表和真空表之间的阻力损失可以忽略不计， 20℃水的饱和蒸汽压为17.54mmHg 试问：
（1）泵的允许安装高度。（当地大气压为1atm ） （2）泵的扬程。
（3）泵出口处压力表的读数, MP a 。
解：（1） d i =0. 100m
u =
4Q 4⨯45
==1. 59m /s πd i 23600⨯π⨯0. 12
p 0-p v
-NPSH -∑H f 0-1 ρg
H g =
17. 54
⨯101325
61. 592760=-（2. 5+0. 5）-0. 02⨯⨯
998. 2⨯9. 8070. 12⨯9. 807
=6. 96（m ) 101325-
（2） 在两槽之间列柏努力方程，得：
2P 1u 12P 2u 2
+z 1++He =+z 2++∑H f ρg 2g ρg 2g
501. 5920+0+0+He =0+30+0+0. 02⨯⨯
0. 12⨯9. 807
He =31. 3(m )
（3）在两表之间列伯努利方程，忽略位差：
P 1+ρgz 1+
ρu 12
2
+ρgHe =P 2+ρgz 2+
2ρu 2
2
+∑H f
-400
⨯101325+0+998. 2⨯9. 807⨯31. 3=P 2+998. 2⨯9. 807⨯0. 2 760
P 2=251120Pa =0. 25MPa
四、计算题（20分）
某工艺装置的部分流程如图所示。已知各段管路均为Φ57×3.5mm 的无缝钢管，AB 段、BD 段的总当量长度(包括直管阻力和局部阻力，但不包括测量流量的那个阀门的阻力) 均为200m ，BC 段的总当量长度为120m 。通过管路的液体密度为800kg/m3，各段流动状态处于阻力平方区，摩擦系数λ=0.025，其他条件如图所示。试计算泵的流量和有效功率。
解：(1)对BD 段进行计算
∆p =p 1-p 2=(ρ-ρg ) gR ≈ρgR =800⨯9. 81⨯0. 23=1805(p a ) 在测压管两端列柏努力方程式：
2
u 21805
=4. 5 8002
u 2=1. 0m /s
故BD 段管中的流速为1m/s
(2)对BC 段和BD 段进行能量衡算
222
u C p C ∑(l +l e ) BC u C u B p B
gZ B ++=gZ C +++λ
2ρ2ρd 2
2222
∑(l +l e ) BD u D u B p B u D p D u D
gZ B ++=gZ D +++λ+ζ
2ρ2ρd 22
比较上两式代入数据，得
22u C 94/760⨯101325120u C
9. 81⨯14. 5+++0. 025⨯⨯
28000. 052
=9. 81⨯4+
[1**********]1++0. 025⨯⨯+4. 5⨯ 28000. 0522
解得
u C =1. 41(m /s )
所以，泵的总排量为： ππππ
V =d 2u C +d 2u D =⨯0. 052⨯1. 41+⨯0. 052⨯1 4444
=0. 004732(m 3/s ) =17. 03m 3/h
(3)求泵的扬程。在A 截面到D 截面列柏努利方程式
22222
∑(l +l e ) AB u AB ∑(l +l e ) BD u D u A p A u D p D u D
gZ A +++W e =gZ D +++λ+λ+ζ
2ρ2ρd 2d 22
代入数据，得
101325
9. 81⨯4+0++W e
800
[1**********]. 41220011
=9. 81⨯4+++0. 025⨯⨯+0. 025⨯⨯+4. 5⨯
28000. 0520. 0522
解得
W e =342. 65(J /kg )
H e =
W e
=34. 9(m ) g
五、计算题（10分）
Q (m ) 输水管路的特性曲线为离心泵的特性曲线为H =30-0. 01
2
H =10+0. 05Q 2(m ) Q 的单位为m 3/h, 试问（1）此时的输水量为多少？
（2）若要求输水量为16m 3/h，应采取什么措施？（两条特性曲线有何变化）
2
⎧H =30-0. 01Q ⎪
2，得 解：解方程组⎨⎪H =10+0. 05Q ⎩
⎧H =26. 7m
⎨3 Q =18. 3m /h ⎩
若要求输水量为16m 3/h，流量变小，可以采用调节阀门开度的方法，
即改变管路的特性曲线，而泵的特性曲线不变。
30-0. 01Q 2=10+BQ 2
3Q =16m /h 带入 得 B=0.068 把
所以关小阀门后管路特性曲线变为：
H =10+0. 068Q
2
2014—2015学年第二学期 《化工原理（2-1）》期中考试试卷
专业班级 姓 名 学 号 开课系室 考试日期
一、填空选择题（每空1分，共30分）
1．通过下页图示管路向高位槽供水，高位槽液面保持恒定，ab 与cd 两段长度相等，管径与粗糙度相同，则：
(1)U形管读数A R 1＞R 2 B R 1 ＝R 2 C R 1＜R 2 D 不定
(2)能量损失 A H fab ＞H fcd B H fab ＝H fcd C H fab ＜H fcd D 不定
(3)ab与cd 两段压差A △P ab ＞△P cd B △P ab ＝△P cd C △P ab ＜△P cd D 不定
2．离心式水泵吸入管路漏入过量的空气后，将发生现象，当离心式水泵入口压力低于被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生现象。
A. 气蚀 B. 气浮 C. 过载 D. 气缚
3．离心泵的工作点是曲线和曲线的交点。 4．层流时管中心处的最大流速等于管内的平均流速的倍。 5. 常见的流量测量仪器有 6. 往复式压缩机的余隙系数指余隙容积占活塞一次扫过容积的分率 容积系数指 吸入的气体量占活塞一次扫过容积的分率 ， 在相同的余隙系数下，随着压缩比的升高，往复式压缩机的容积系数 减小 。
7．降尘室增大沉降面积，但其高度、颗粒沉降速度和含尘气体的处理量不变，则分离效率将。
A. 提高. B. 降低. C. 不变. D. 不确定. 8．孔板流量计的孔流系数C 0，当Re 值增大时，则 D 。 A 总在增大 B 总在减小 C 不定 D 先减小，当Re 值增大到一定值时，C 0保持为定值
9．离心泵铭牌上标明的扬程是：。 A 功率最大时的扬程 B 流量最大时的扬程 C 泵的最大扬程 D 效率最高时的扬程
10．离心泵停车时要。
A 先关出口阀后断电； B 先断电后关出口阀；
C 先断电或先关出口阀都可； D 单级先断电，多级先关阀。
11. 一固体颗粒在20℃的水中自由沉降，若将水温提高到50℃，考虑沉降处于层流状态，则颗粒的沉降速度与原来相比会。
A 增大 B 减少 C 不变 D 不一定
12．降尘室的高度增加，但沉降面积和颗粒的沉降速度不变，则含尘气体的处理量将 。
A 增大 B 减少 C 不变
13．如右图所示，管内流动介质为水，阀门处局部阻力损失为mm 水柱。
14．流体流动的连续性方程为，或
ρ1u 1A 1=ρ2u 2A 2=ρ3u 3A 3；对不可压缩流体圆管内的连续
性方程可简化为u 1A 1=u 2A 2=u 3A 。
15．若流量不变，而圆形直管的直径减小到原来的二分之一，如两种情况下都为层流，则因直管阻力而引起的压降损失为原来的 16 倍；在完全湍流条件下，直管摩擦损失为原来的倍。
16．若当地大气压为750mmHg ，则0.5atm(表压绝（绝）＝ 1130 mmHg(绝)= 50662.5 pa(表压) 。
二、简答题（每题10分，共20分）
1．简述离心泵和往复泵在操作和流量调节方面的不同点？
答：离心泵操作：盘轴、灌泵、关出口阀、启动。 流量调节采用出口阀调节。
往复泵操作：不需要灌泵、开出口阀、启动。 流量调节采用旁路调节。
2．一离心泵组成如图的输水系统, 当阀门A 关小时，试分析相应的流量和压力有何变化。
流量：V A 减小 VB 增大 VC 减小 压力：P A 增大 PB 增大 PC 增大
三、计算题（20分）
用离心泵将20℃的水从储水池打入一高位槽，已知水的物性参数如下，密度ρ为998.2kg/m3 ，粘度μ为1.005cP 。已知泵入口真空表读数为400mmHg ，铭牌上泵的必需汽蚀余量为2.5m ，输送管路为Φ108×4mm 的钢管，总长度（包括当量长度）为50m ，其中吸入管路为6m （包括当量长度），储水池与高位槽两液面高度差为30m ，管路摩擦系数λ为0.02，流量为45m 3/h，压力表和真空表之间的垂直距离为20cm ，压力表和真空表之间的阻力损失可以忽略不计， 20℃水的饱和蒸汽压为17.54mmHg 试问：
（1）泵的允许安装高度。（当地大气压为1atm ） （2）泵的扬程。
（3）泵出口处压力表的读数, MP a 。
解：（1） d i =0. 100m
u =
4Q 4⨯45
==1. 59m /s πd i 23600⨯π⨯0. 12
p 0-p v
-NPSH -∑H f 0-1 ρg
H g =
17. 54
⨯101325
61. 592760=-（2. 5+0. 5）-0. 02⨯⨯
998. 2⨯9. 8070. 12⨯9. 807
=6. 96（m ) 101325-
（2） 在两槽之间列柏努力方程，得：
2P 1u 12P 2u 2
+z 1++He =+z 2++∑H f ρg 2g ρg 2g
501. 5920+0+0+He =0+30+0+0. 02⨯⨯
0. 12⨯9. 807
He =31. 3(m )
（3）在两表之间列伯努利方程，忽略位差：
P 1+ρgz 1+
ρu 12
2
+ρgHe =P 2+ρgz 2+
2ρu 2
2
+∑H f
-400
⨯101325+0+998. 2⨯9. 807⨯31. 3=P 2+998. 2⨯9. 807⨯0. 2 760
P 2=251120Pa =0. 25MPa
四、计算题（20分）
某工艺装置的部分流程如图所示。已知各段管路均为Φ57×3.5mm 的无缝钢管，AB 段、BD 段的总当量长度(包括直管阻力和局部阻力，但不包括测量流量的那个阀门的阻力) 均为200m ，BC 段的总当量长度为120m 。通过管路的液体密度为800kg/m3，各段流动状态处于阻力平方区，摩擦系数λ=0.025，其他条件如图所示。试计算泵的流量和有效功率。
解：(1)对BD 段进行计算
∆p =p 1-p 2=(ρ-ρg ) gR ≈ρgR =800⨯9. 81⨯0. 23=1805(p a ) 在测压管两端列柏努力方程式：
2
u 21805
=4. 5 8002
u 2=1. 0m /s
故BD 段管中的流速为1m/s
(2)对BC 段和BD 段进行能量衡算
222
u C p C ∑(l +l e ) BC u C u B p B
gZ B ++=gZ C +++λ
2ρ2ρd 2
2222
∑(l +l e ) BD u D u B p B u D p D u D
gZ B ++=gZ D +++λ+ζ
2ρ2ρd 22
比较上两式代入数据，得
22u C 94/760⨯101325120u C
9. 81⨯14. 5+++0. 025⨯⨯
28000. 052
=9. 81⨯4+
[1**********]1++0. 025⨯⨯+4. 5⨯ 28000. 0522
解得
u C =1. 41(m /s )
所以，泵的总排量为： ππππ
V =d 2u C +d 2u D =⨯0. 052⨯1. 41+⨯0. 052⨯1 4444
=0. 004732(m 3/s ) =17. 03m 3/h
(3)求泵的扬程。在A 截面到D 截面列柏努利方程式
22222
∑(l +l e ) AB u AB ∑(l +l e ) BD u D u A p A u D p D u D
gZ A +++W e =gZ D +++λ+λ+ζ
2ρ2ρd 2d 22
代入数据，得
101325
9. 81⨯4+0++W e
800
[1**********]. 41220011
=9. 81⨯4+++0. 025⨯⨯+0. 025⨯⨯+4. 5⨯
28000. 0520. 0522
解得
W e =342. 65(J /kg )
H e =
W e
=34. 9(m ) g
五、计算题（10分）
Q (m ) 输水管路的特性曲线为离心泵的特性曲线为H =30-0. 01
2
H =10+0. 05Q 2(m ) Q 的单位为m 3/h, 试问（1）此时的输水量为多少？
（2）若要求输水量为16m 3/h，应采取什么措施？（两条特性曲线有何变化）
2
⎧H =30-0. 01Q ⎪
2，得 解：解方程组⎨⎪H =10+0. 05Q ⎩
⎧H =26. 7m
⎨3 Q =18. 3m /h ⎩
若要求输水量为16m 3/h，流量变小，可以采用调节阀门开度的方法，
即改变管路的特性曲线，而泵的特性曲线不变。
30-0. 01Q 2=10+BQ 2
3Q =16m /h 带入 得 B=0.068 把
所以关小阀门后管路特性曲线变为：
H =10+0. 068Q
2