“化工原理”第1章《流体流动》复习题(共7页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上“化工原理”第一章复习题及参考答案一、填空题：1.（3分）雷诺准数的表达式为_。当密度1000kg/m3,粘度=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m/s在管中流动时,其雷诺准数等于_,其流动类型为_.（ Re=d/ ; 105； 湍流）2.（2分）某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s,此时管内的平均流速为_.（ 1m/s）3.（3分）测量流体流量的流量计主要有如下四种: _ _,_,_ , _,测量管内流体点的速度,则用_. (转子流量计;孔板流量计;丘里流量计;湿式气体流量计 ;皮托管)4.（2分）测量流体压强的仪器主要有如下两种: _,_.( U管压差计;弹簧压力计)5.（2分）管出口的局部阻力系数等于_,管入口的局部阻力系数等于_.( 1.0; 0.5)6.（3分）流体在园直管内流动，当Re4000时的流型称为，其平均速度与最大流速的关系为，而Re2000的流型称为，其平均速度为。 ( 湍流， um0.8umax， 滞流， um0.5 umax。)7.（3分）流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速,动压头,静压头。(填增加,减少,不变）( 减少,减少,增加。)8. 粘度值随温度变化而变化,对于液体，温度升高，粘度_；对于气体，温度升高，粘度_。 (减少; 增大)9.(2分）米糠油在管中作流动,若流量不变,管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的_倍。(2倍)10. .(2分）孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒_,变_；后者是恒_,变_。( 截面；压差；压差；截面)11.（2分）在测速管中,测压孔正对水流方向的测压管液位代表_,流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表_。( 冲压头；静压头)12.（3分）某流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是_型曲线,其管中心最大流速为平均流速的_倍,摩擦系数与Re的关系为_。(抛物线；;2倍; 64/Re)13.（3分）水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将_,摩擦系数_,管道总阻力损失_。(减小;增大;不变)14.（2分）流体流动时直管阻力产生的原因是流体具有_引起的内摩擦力，而局部阻力产生的原因是 引起的形体阻力。(粘性；旋涡)15.（2分）液体在等直径的管中作稳态流动,其流速沿管长_,由于有摩擦阻力损失,静压强沿管长_。(不变;降低)16.（4分）流体在圆形直管中作层流流动,如果流量等不变,只是将管径增大一倍,则阻力损失为原来的_。( 1/16)17.（2分）水塔内的水能通过管路引至各车间使用,这是因为水塔内的水具有_。 （高位压头）18.（4分）流体在园管内流动时,由于流体具有粘性,使得_处速度为零,管的_处速度最大。（ 管壁；中心）19、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将 _增大_， 改用转子流量计，转子前后压差值将 _。（增大；不变）二、选择题（2分）1.一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是（ ） 关系(答案A) A. 体系大气压 B. 体系大气压 C. 体系大气压2 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )（答案 A） A. 与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关 B. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关 C. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关3. 层流与湍流的本质区别是：( )。（*答案* D） A. 湍流流速>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<湍流的雷诺数；D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。4. 在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（ ）倍。 *答案* （*答案* C） A. 2 B. 8 C. 45. 柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明,若忽略A,B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。（ ）（*答案*A） A. a位置 B. c位置 C. b位置6. 流体在管路中作稳态流动时,具有（ ）特点.( D) A. 呈平缓的滞流 B. 呈匀速运动 C. 在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等； D. 任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化7. 园管的摩擦系数=64/Re公式的适用范围是（ ）。（*答案* A） A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流8. 流体在园管内作滞流流动时,阻力与流速的（ ）成比例,作完全湍流时,则呈（ ）成比例。（*答案*C；A) A. 平方 B. 五次方 C. 一次方9. 稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（ ）。（*答案* A） A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变、不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变10. 如图所示,当阀门关闭时,E、F、G的压强关系为：PE（ ）PF（ ）PG. 当阀门打开后： PE（ ）PF（ ）PG(*答案* A; A; C; C) A. 等于 B. 小于 C. 大于11. 一定流量的水在圆形直管内呈层流流动，若将管内径增加一倍，流速将为原来的( B )。 A. 1/2 B. 1/4 C. 1/8 D. 1/1612. 三个不同形状、底面积相等的敞口容器，各装相同的液体到相同的高度，则它们底部所受液体的作用力（ A ） A相等B.不相等C.无法判断13. 转子流量计测流量时，其流量大小随（B）而改变。 A.转子材质B.转子位置高低C.管压差计读数14.升高温度时，液体的粘度将( C )，而气体的粘度将( A )。 A. 增大 B. 不变 C. 减小 D. 无法判断15. 为提高U形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差0的值（B）A偏大B偏小C越大越好16.在相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数相等，二者的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（A）水速A大于B小于C等于17 流体在管内作湍流流动时，层流内层的厚度随雷诺数的增大而（B）A增厚B减薄C不变18. 在稳定流动的并联管路中，管子长，直径小，而摩擦系数大的管段，通过的流量（C）A与主管相同B大C小19. 流体在圆管内层流流动时，平均速度是（ D ）的一半。A 、瞬时速度 B 、点速度 C、 中间速度 D、最大速度20. 流体在圆管内作滞流流动时，其平均流速u与管中心的最大流速umax的关系为（B ）A、u=1.5umax B、u=0.5umax C、u=0.8umax21. 流体流动时产生内摩擦力的根本原因是（ C ）。A 、流动速度大于零 B 、管边不够光滑 C 、流体具有粘性22流体流动时产生内摩擦力的根本原因是（ B ）。A 、流动速度大于零 B 、流体具有粘性 C 、管边不够光滑23孔板流量计的主要特点是( A )。 A. 恒截面、变压差； B. 变截面、恒压差； C. 恒截面、恒压差。三、判断题：（1分）1. 流体在园管内作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。（ ） (*答案* ×)2. 当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。（ ）(*答案*×)3. 牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。( ) (*答案* ×)4. 流体在管内以湍流流动时,在近管壁处存在层流内层,其厚度随Re的增大而变薄。 （ ）(*答案* )5. 当量直径即可用来计算非园形管的雷诺数（ ）；也可用来计算流体在非园形管内的流速。（ ）(*答案* ;×)6. 流体在园管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。（ ）(*答案* )7. 流体在园形管道中流动时,管壁处的流速为中心处流速的0.5倍。（ ）(*答案*×)8. 液体在园形管中作滞流流动时,其它条件不变,而流速增加一倍,则阻力损失增加一倍（ ）(*答案* )9. 转子流量计可用来测量高压蒸汽（ ）和腐蚀性流体（ ）的流量。(× ; )10在静止的处于同一水平面上的各点的液体的静压强都相等。（ ）实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时,与雷诺数的大小无关。（ ）(*答案* × ; )四、问答题1.（6分）如图，1-1截面的压强必大于2-2截面的压强，1-1截面的压强必小于2-2截面的压强，上述两种说法不正确，你认为哪种正确？1122 答：两种说法不正确。根据柏努利方程可知，二截面的总能量不变，由于不清楚流动方向，所以不能确定压强大小。如果由11流向22，管径减小，由连续性方程得流速增大，动能增大，存在流动阻力，则1-1截面的压强必大于2-2截面的压强；如果从22流向11，则需要讨论。2.（6分）如图,有一敞口高位槽,由管线与密闭的低位水槽相连接,在什么条件下,水由高位槽向低位槽流动？为什么？ *答案* pa /+Zg=p2/+hf；当(pa /+Zg)>p2/时, 由1流向2,当(pa /+Zg)< p2/时, 由2流向1。五、计算题1、密度为1200kg/m3，粘度为1.7mpa.s的盐水，在内径为75mm的钢管中的流量为25m3/h。最初液面与最终液面的高度差为24m，管道的直管长为112m，管上有2个全开的截止阀和5个90°标准弯头，其当量长度为200m，摩擦系数为0.03。求泵所需的实际功率, 设泵的效率=50%。解：在碱液面1-1与塔内液面2-2间列柏努利方程，并以碱液面为基准面 ： u10 u20 p1=0(表压) p2=0(表压) z1=0 z2=24Hf=【（lle）/d+】u2/2g u=4qv/d2=4×25/3.14×0.0752×3600=1.57m/s进口1=0.5 ,出口2=1，=0.02Hf=0.03×(200+112)/0.075+1.5×1.572/2×9.81=15.87m He=Z2Z1Hf=2415.87=39.87m 泵所提供的外加压头为39.87 m。若泵的效率为70%，则轴功率为：P=Pe/=qvHeg/=25×39.87×1200×9.81/3600×0.5=6519W 2、用一台离心泵将密度为1100 kg/m3的水溶液从敞口贮槽中送往表压强为300kPa的塔中，溶液管出口至贮槽液面间的垂直距离为20m，送液量为30m3/h，管路为68×4mm钢管，直管长度及局部阻力当量长度总计为140m，管路的摩擦系数为0.022，离心泵的效率为60，求泵的轴功率。解：在贮槽液面1-1与管出口外侧2-2间列柏努利方程，并以1-1为基准面 ： u10 u20 p1=0(表压) p2=300kPa(表压) z1=0 z2=20Hf=【（lle）/d+】u2/2g u=4qv/d2=4×30/3.14×0.062×3600=3.0m/sHf=0.022×140/0.06×3.02/2×9.8=23.6m He=Z2Z1p2/g +Hf=2027.8+23.6=71.4m 泵所提供的外加压头为71.4m。若泵的效率为60%，则轴功率为：P=Pe/=qvHeg/=30×71.4×1100×9.8/3600×0.6=10690W 3、用一台离心泵将密度为1100 kg/m3的水溶液从敞口贮槽中送往表压强为300kPa的塔中，塔液面至贮槽液面间的垂直距离为20m，送液量为30m3/h，管路为68×4mm钢管，直管长度80m，弯头阀门等管件的当量长度总计为60m，管路的摩擦系数为0.022，离心泵的效率为60，求泵的轴功率。分析：贮槽液面为1-1， 塔液面为2-2，并以1-1为基准面 根据柏氏方程gZ1 + (1/2)u12 + P1/ +W= gZ2 + (1/2)u22 + P2/ + hf u10 u20 p1=0(表压) p2=300(表压) z1=0 z2=20 hf=hf1+hf2 hf1=lu2/2d hf2=(le/d+)u2/2 u=4qv/d2=4×30/3600×3.14×0.062=2.95m/s 进口1=0.5 ,出口2=1，=0.022 hf=(0.022×140/0.060.5+1.0)×2.952/2=229.9J/kg W=gz2P2/hf=9.81×20300×1000/1100229.9=698.8J/kgP=Wqv/= 698.8×30×1100/3600×0.6=10676.1J/s 4、将密度为1200kg/m3的碱液自碱池用离心泵打入塔内。碱液面到塔液面间的垂直距离为10m，塔内压力表读数为60kPa。管路为68×4mm钢管，流量为30 m3/ h，泵的吸入管路和压出管路总长为120m (均包括局部阻力的当量长度)。管路的摩擦系数为0.02，若泵的效率为70%，试求泵的轴功率。解：在碱液面1-1与塔液面2-2间列柏努利方程 ： Hf=【（lle）/d+】u2/2g u=4qv/d2=4×30/3.14×0.062×3600=2.95m/sHf=0.02×120×2.952/0.06×2×9.81=17.74m He=Z2Z1(p2p1)/ gHf=1060×1000/1200×9.8117.74=32.84m 泵所提供的外加压头为32.84 m。若泵的效率为70%，则轴功率为：Pa=P/=qmHeg/=30×32.84×1200×9.81/3600×0.7=4602W 5、用离心泵把水从贮槽送至附图所示，表压为1kgf.cm-2的水洗塔中，贮槽液面恒定，其上方为大气压。在某输送量下，泵对每kg水作的功为317.7J/kg，管内的摩擦系数为0.018。泵的吸入管路和压出管路总长分别为10m及100m（包括直管长及所有局部阻力当量长度）,管子采用108×4mm的钢管。若在泵的出口处装一压力表，而测压处与泵入口处之间的位差和摩擦阻力均可忽略不计，试求压力表的读数为多少kN/m2 解：定贮槽液面为1-1，管出口外侧为2-2，液面为基准面。列柏式：Z1g+P1/+u12/2+we= Z2g+P2/+u22/2+Wf而Wf =(L+Le) u2/(2d)=0.018×(10+100) u2/(2×0.1)=9.9 u2 0+0+0+317.7=20×9.807+98100/1000+0+9.9 u22u2 =1.5m/s 再在测压口3-3与2-2间列柏式： Z3g+P3/+u32/2= Z2g+P2/+u22/2+Wf而 Wf =L u2/（2d)=0.018×100×1.52/ (2×0.1) =20.25J/kg 0+P3/1000+1.52/2=18×9.807+98100/1000+0+20.25 P3=296.1×103N/m2=296.1 N/m2（表压） 6、用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，槽位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为76×2.5 mm。在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103 pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按与 计算。由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头处的压强为98.07×103 pa（表压）。求泵的有效功率。（水的密度取为1000 kg/m3）解：已知d0.071 m，p1 =-24.66×103 pa在水面与真空表间列柏努利方程：在水面与喷头间列柏努利方程：7.（12分） 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Wf=20.6u2/2 J/kg,因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? *答案* 低液面2-2为基准，在1-1与2-2间列柏努力方程： gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB2/2+pB/+Wfu10u2; p1=p2 于是gZ1=gZ2+Wf g(Z1-Z2)=Wf =20.6 u2/2 u=2g(Z1-Z2)/20.60.5 =(2×9.81×6/20.6)0.5=2.39m/s Z1=Z2+20.6u2/2g =5+20.6(1.3×2.39)2/(2×9.81) =15.14m 增高为：Z1-Z1=15.14-11=4.14m专心-专注-专业