加载中…柴诚敬《化工原理》笔记（含考研真题）详解
(2017-09-04 00:17:18)
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第一部分 名校考研真题
绪 论
试论述化工原理中三传的可比拟性。[中山大学2011研]
答：化工原理的三传：质量传递，热量传递，动量传递，动量、热量、质量传递的类比：
（1）传递本质类比
①动量传递是由于流体层之间速度不等，动量将从速度大处向速度小处传递；②热量传递是流体内部因温度不同，有热量从高温处向低温处传递；③质量传递是因物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高处向浓度低处传递。
（2）基础定律数学模型类比
①动量传递的牛顿粘性定律；②热量传递的傅立叶定律；③质量传递的费克扩散定律。
（3）物性系数类比
①粘度系数；②导热系数；③分子扩散系数。
第1章 流体流动
一、选择题
三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为（ ）。[重庆大学2010研]
A．1:1:1
B．1:2:3
C．1:22.5:32.5
D．1:4:9
【答案】C查看答案
【解析】并联管路的阻力损失等于任一管路的阻力损失，即各管路阻力损失相等。http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image009.png。
二、填空题
1．当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为200mmHg，则该体系的绝对压强为______Pa，真空度为______Pa。[中山大学2011研]
2．流体在管内作湍流流动时，由于流体粘性的作用，在靠近管壁附近总是存在着一层作______流动的流体，将该层流体称为______，它的厚度随______增加而减薄。[武汉理工大学2010研]
【答案】层流；层流内层；雷诺数查看答案
【解析】流体在管内作湍流流动时，靠近管壁的极薄一层流体，仍维持层流，也称层流内层或层流底层。湍流时圆管中的层流内层厚度可采用半理论半经验公式计算，即http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image012.png，可见Re（雷诺数）值愈大，层流内层厚度愈薄。
3．如图1-1所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出口处的流速u＝______。[华南理工大学2012研]
图1-1
【解析】由伯努利方程：http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image015.png代入数据计算即可得。
三、计算题
1．如图1-2所示，水从贮水箱A经异径水平管B及C流至大气中。已知水箱内液面与管子中心线间的垂直距离为5.5m，保持恒定，管段B的直径为管段C的两倍。水流经B、C段的摩擦阻力分别为http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image016.jpg由水箱至管段B及由管段B至管段C的突然缩小损失可以忽略，而管段C至外界的出口损失不能忽略。试求：
（1）水在管路C中的流速；
（2）水在管路B中的流速；
（3）管段B末端内侧的压强。[武汉理工大学2010研]
图1-2
解：（1）水在管路C中的流速
在水箱1-1面及管C出口内侧面2-2间列伯努利方程，以水平管中心线为基准面：
其中http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image019.png，z1＝5.5m，p1＝p2＝0（表压），u1＝0，z2＝0，u2＝uc。
解得：uc＝4.232m/s
（2）水在管路B中的流速
（3）管段B末端内侧的压强
在水箱1-1面及管B出口内侧面3-3间列伯努利方程，以水平管中心线为基准面：
其中u3＝uB＝1.058m/s，http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image024.png
解得管段B末端内侧的压强p＝3.84×104Pa
2．水从变径垂直管以0.02m3/s的速率向下流动，A到B两测压口的垂直距离为2.5m，管子内径如图1-3所示。在该体积流量下测得B截面的压力比A截面的压力高14715N/m2。若A，B之间的阻力损失表示为http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image026.jpgm H2O柱，式中：V为截面A的速度，求阻力系数k；指示液体为水银，求R的值。[华南理工大学2012研]
图1-3
解：已知Q＝0.02m3/s，H＝2.5m，PB－PA＝14715Pa，http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image028.png
（1）在截面A和B之间列伯努利方程，以B截面作为水平参考线
其中ZA＝H＝2.5m，PB－PA＝141715Pa，http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image030.png＝1.132m/s，uB＝4×uA＝4.528m/s
代入方程①得K＝0.272
R＝－79.2mm，即B侧水银柱高A侧79.2mm。
3．如图1-4所示，某液体在光滑管中以u＝2.0m/s速度流动，其密度ρ＝90kg/m3，粘度μ＝lcP，管径φ57×3.5mm，测压差管段长L＝3.5m，U形压差计以汞为指示液，试计算压差计读数R值。（Re＝3000～l×105，λ＝0.3164/Re0.25）[南京理工大学2010研]
图1-4
从1-1到2-2截面列伯努利方程：http://e.100xuexi.com/uploads/ebook/edee72ec5a294f4ba2c327c6c63fb3dc/mobile/epub/OEBPS/images/image038.png
代入数据，得
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