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化工原理知识试题及答案

一、选择题

1.层流与湍流的本质区别是（）

A.湍流流速大于层流流速

B.流道截面大的为湍流，截面小的为层流

C.层流的雷诺数小于湍流的雷诺数

D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动

答案：D

解析：层流和湍流的本质区别在于流体内部质点的运动方式，层流时流体质点沿管轴作有规则的平行运动，无径向脉动；而湍流时流体质点除了沿管轴向前运动外，还有径向脉动。流速大小、流道截面大小都不是本质区别，雷诺数只是判断流型的一个指标，不是本质区别。

2.在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数λ（）

A.与光滑管一样

B.只取决于Re

C.只取决于相对粗糙度

D.与Re和相对粗糙度有关

答案：C

解析：在完全湍流区（阻力平方区），摩擦系数λ仅与相对粗糙度ε/d有关，而与雷诺数Re无关。这是因为在该区域，流体的流动阻力主要由流体与管壁粗糙凸起的碰撞引起，雷诺数的变化对阻力影响较小。

3.离心泵的扬程是指（）

A.实际的升扬高度

B.泵的吸液高度

C.液体出泵和进泵的压差换算成的液柱高

D.单位重量液体通过泵所获得的能量

答案：D

解析：离心泵的扬程又称压头，是指单位重量液体通过泵所获得的能量，单位为m。它不仅包括实际的升扬高度、泵的吸液高度以及液体出泵和进泵的压差换算成的液柱高，还包括液体在泵内流动时因克服阻力而损失的能量。

4.沉降速度的计算式适用于（）沉降。

A.层流

B.过渡流

C.湍流

D.以上均可

答案：A

解析：常见的沉降速度计算式如斯托克斯公式等，是在层流条件下推导出来的，适用于层流沉降。当流体处于过渡流或湍流时，需要对计算式进行修正。

5.对流传热系数关联式中普朗特数Pr是表示（）的准数。

A.流体物性影响

B.流动状态影响

C.自然对流影响

D.传热面形状影响

答案：A

解析：普朗特数Pr=cpμ/λ，其中cp为定压比热容，μ为流体黏度，λ为热导率。它反映了流体物性对传热过程的影响，体现了流体中动量传递与热量传递能力的相对大小。

二、填空题

1.流体在圆形直管中作层流流动时，其速度分布是______型曲线，其管中心最大流速为平均流速的______倍。

答案：抛物线；2

解析：流体在圆形直管中作层流流动时，速度分布符合抛物线规律。根据层流流动的速度分布公式，管中心最大流速是平均流速的2倍。

2.离心泵的主要部件有______、______和______。

答案：叶轮；泵壳；轴封装置

解析：叶轮是离心泵的核心部件，它将原动机的机械能传递给液体，使液体获得能量；泵壳的作用是收集从叶轮中高速流出的液体，并将部分动能转换为静压能；轴封装置的作用是防止泵内液体泄漏和外界空气进入泵内。

3.过滤操作中，滤液通过______和______的流动均为层流流动。

答案：滤饼；过滤介质

解析：在过滤操作中，滤液在滤饼和过滤介质中的流动速度较低，通常为层流流动。层流流动有利于过滤过程的进行，因为可以保证滤液能够均匀地通过滤饼和过滤介质。

4.对流传热的热阻主要集中在______，因此，强化对流传热的途径是______。

答案：层流底层；减薄层流底层厚度

解析：在对流传热过程中，层流底层的热阻最大，因为层流底层内流体主要以导热方式传递热量，而流体的热导率相对较低。所以强化对流传热的关键是减薄层流底层的厚度，例如增加流体的流速等。

5.精馏操作的依据是______，实现精馏操作的必要条件包括______和______。

答案：混合物中各组分挥发度的差异；塔顶液相回流；塔底上升蒸气

解析：精馏是利用混合物中各组分挥发度的不同，使各组分在塔内多次进行部分汽化和部分冷凝，从而实现分离的目的。塔顶液相回流为精馏塔提供了下降的液体，塔底上升蒸气为精馏塔提供了上升的气相，这是实现精馏操作的必要条件。

三、简答题

1.简述离心泵的工作原理。

答案：离心泵在启动前需先向泵壳内充满被输送的液体。当原动机带动叶轮高速旋转时，叶轮中的叶片驱使液体一起旋转，在离心力的作用下，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘，以较高的速度流入泵壳。泵壳是一个截面积逐渐扩大的蜗壳形通道，液体在泵壳内流速逐渐降低，部分动能转化为静压能，于是液体以较高的压力从排出口进入排出管路，输送到所需的地方。同时，在叶轮中心处，由于液体被甩出而形成低压区，与吸入管路内的压力形成压差，在这个压差的作用下，液体不断地从吸入管路进入叶轮，补充被排出的液体，使离心泵能够连续地工作。

2.什么是恒压过滤和恒速过滤？各有什么特点？

答案：恒压过滤是指在过滤过程中，过滤压力保持不变。其特点是随着过滤时间的增加，滤饼厚度不断增加，过滤阻力逐渐增大，过滤速率逐渐减小。恒速过滤是指在过滤过程中，过滤速率保持不变。其特点是