化工原理题库~作业与~解答.doc

|一、单选题 1单位体积流体所具有的（ ）称为流体的密度。 A A 质量；B 粘度；C 位能；D 动能。 2单位体积流体所具有的质量称为流体的（ ）。 A A 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。 3层流与湍流的本质区别是（ ）。 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气体是（ ）的流体。 B A 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。 5在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（ ）。 C A 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。 6以绝对零压作起点计算的压力，称为（ ）。 A A 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。 7当被测流体的（ ）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 D A 真空度；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。8当被测流体的绝对压力（ ）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 9（ ）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。 10被测流体的（ ）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（ ）。 BA. Um1/2Umax； B. Um0.8Umax； C. Um3/2Umax。12. 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( )。 AA. 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。13.层流底层越薄( )。 C|A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。14.双液体 U形差压计要求指示液的密度差( ) CA. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。15.转子流量计的主要特点是( )。 CA. 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。16.层流与湍流的本质区别是：( )。 DA. 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。17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（ ）。 BA. Re 2000； B. Re 4000； C. Re = 20004000。18.某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ， 当地大气压为 101kPa, 则泵入口处的绝对压强为（ ）。 AA. 74.3kPa； B. 101kPa； C. 127.6kPa。19.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。 CA. 2； B. 8； C. 4。20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（ ）。 CA. 流动速度大于零； B. 管边不够光滑； C. 流体具有粘性。21.在相同条件下，缩小管径，雷诺数（ ）。 AA. 增大； B. 减小； C. 不变。22.水在园形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（ ）。 A A. 1/4； B. 1/2； C. 2 倍。 23单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（ ）。 C |A 流速；B 流线；C 流量；D 流函数。 24单位时间内流体在流动方向上所流过的（ ）称为流速。 C A 宽度；B 高度；C 距离；D 直线。 25柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体所具有的位能。 A A gz；B ；C ；D w e。 26柏努利方程式中的 项表示单位质量流体所具有的（ ）。 B A 位能；B 动能；C 静压能；D 有效功。 27柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体所具有的静压能。 C A gz；B ；C ；D w e。 28柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功。 D A gz；B ；C ；D w e。 29柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。 D A gz；B ；C ；D 。 30流体在直管中流动，当（ ）2000 时，流体的流动类型属于层流。 A A Re；B Pr；C Nu；D Gr。 31流体在直管中流动，当 Re（ ）4000 时，流体的流动类型属于湍流。 B A ；B ；C ；D 。 32流体在直管中流动，当 2000（ ）4000 时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。 A A Re；B Pr；C Nu；D Gr。 33流体在管内作（ ）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。 A A 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。 34流体在管内作（ ）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。 B A 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。 35流体在圆管内（ ）流动时，平均速度是最大速度的一半。 A A 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。 |36对于（ ），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。 B A 圆形管；B 非圆形管；C 矩形管；D 直管。 二、填空题1.流体静力学基本方程式 )(2112zgp或 h02.定态流动的柏努利方程式能量衡算式1kg流体：fuPZWeuPgZ22211J/kg3单位体积流体所具有的 质量 称为流体的密度。 4. 雷诺准数的表达式为_ Re=d/_。当密度 1000kg.m, 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_10_,其流动类型为_湍流_。5. 当地大气压为 750mmHg时, 测得某体系的表压为 100mmHg,则该体系的绝对压强为_ 850_mmHg, 真空度为_-100_mmHg。6. 当地大气压为 750mmHg时, 测得某体系的表压为 100mmHg,则该体系的绝对压强为_113404_Pa, 真空度为_ -133402_Pa。7. 某物的比重为 0.879, 其密度为_879kg/m 3_, 其比容为_0.00114 m 3/kg _。8. 圆管中有常温下的水流动, 管内径 d=100mm, 测得其中的质量流量为 15.7kg./s, 其体积流量为_0.0157m 3/s ，平均流速为_ 2.0m/s。 9. 当 20的甘油(=1261kg/m 3, =1499 厘泊)在内径为 100mm的管内流动时, 若流速为1.0m/s时, 其雷诺准数 Re为_84.1_, 其摩擦阻力系数 为_0.761_。10.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_24mm_。11.测量流体流量的流量计主要有如下四种:_ 转子流量计 , 孔板流量计, _文丘里流量计,_ 湿式气体流量计_, 测量管内流体点的速度, 则用_皮托管_。12.管出口的局部阻力系数等于_1.0_, 管入口的局部阻力系数等于_0.5_。13.化工生产中，物料衡算的理论依据是质量守恒定律，热量衡算的理论基础是能量守恒定律。14.流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速 减少，动压头减少，静压头增|加。15.理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力 _减少_。16.套管由 57×2.5mm 和 25×2.5mm 的钢管组成，则环隙的流通截面积等于_1633mm 2 _，润湿周边等于_242mm _，当量直径等于_27mm _。17.流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长 _不变_。18.液柱压力计量是基于_流体静力学_原理的测压装置，用 U形管压差计测压时，当一端与大气相通时，读数 R表示的是_表压_或_真空度_。19.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_2_倍。20.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变, 管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的_1/16_倍。21.当 Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数 =_64/Re _，在管内呈湍流时，摩擦系数 与_ Re _、_/d_有关。22.液体的粘度随温度升高而_减小_，气体的粘度随温度的升高而_增大_。23.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是_ 抛物线_型曲线，其管中心最大流速为平均流速的_2 倍_倍，摩擦系数 与 Re的关系为_64/Re _。24.牛顿型流体与非牛顿型流体的主要的区别是_牛顿型流体符合牛顿粘性定律_。25.稳定流动的定义是_流动状况不随时间而变_。三、计算题 1一套管换热器的内管外径为 80 mm, 外管内径为 150 mm, 其环隙的当量直径为多少? 解：de = 4× = 4× = 150 80 = 70 mm 2某液体在一管路中稳定流过，若将管子直径减小一半，而流量不变，则液体的流速为原流速的多少倍? |解：V = uA， u 1A1 = u2A2， A = ， 当 d 1 = 2d2 时 u1 = u2 ， 有 ， ， 即 得 u 2 = 4u1 3一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的一半，问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍？ 解： 流动阻力 ，设管径改变后 ，则根据 u1A1 = u2A2 可得 u2 = 4u1，滞流时 ， = ， ， 4某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa，计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：绝对压强 = 大气压 真空度 = 98.7×10 3 13.3×103 = 85.4×103 Pa 表压强 = 真空度 = 13.3×10 3 Pa 5甲乙两地的平均大气压强分别为 85.3×103 Pa和 101.33×103 Pa，在甲地操作的真空精馏塔塔顶的真空表读数为 80×103 Pa，在乙地操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表读数应为多少? 解：在甲地 绝对压强 = 大气压 真空度 = 85.3×10 3 80×103 = 5.3×103 Pa 在乙地 真空度 = 大气压 绝对压强 = 101.33×10 3 5.3×103 = 96.03×103 Pa |6在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为 80×103 Pa，在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？兰州地区的平均大气压强为85.3×103 Pa，天津地区的平均大气压强为 101.33×103 Pa。 解：在兰州 绝对压强 = 大气压 真空度 = 85.3×10 3 80×103 = 5.3×103 Pa 在天津 真空度 = 大气压 绝对压强 = 101.33×10 3 5.3×103 = 96.03×103 Pa 7某设备的进、出口压强分别为 1200 mmH2O（真空度）和 1.6 kgf/cm2（表压）。若当地大气压为 760 mmHg, 求此设备进、出口的压强差。（用 SI制表示） 解： 进口 P 1（绝压）= P（大气压）- P（真空度） 出口 P 2（绝压）= P（大气压）+ P（表压） P1（真空度）= 1200 mmH 2O = 0.12 kgf/cm2 P1（绝压）- P 2（绝压）= - P 1（真空度）+P 2（表压） = -（0.12+1.6）= -1.72 kgf/cm 2 = -1.72×9.81×104 = -1.687×105 N/m2 11有一内径为 25 mm的水管，如管中水的流速为 1.0 m/s，求： （1）管中水的流动类型； （2）管中水保持层流状态的最大流速（水的密度 =1000 kg/m 3, 粘度 = 1 cp）。 解：（1）Re = du/= 0.025×1×1000/0.001 = 250004000 流动类型为湍流。 （2）层流时，Re 2000，流速最大时，Re = 2000，即 du/= 2000 u = 2000/d= 2000×0.001/（0.025×1000）= 0.08 m/s |12密度为 850 kg/m3、粘度为 8×10-3 Pa·s的液体在内径为 14 mm的钢管内流动，液体的流速为 1 m/s。计算：（1）雷诺准数，并指出属于何种流型；（2）若要使该流动达到湍流，液体的流速至少应为多少？ 解：（1）Re = du/= 0.014×1×850/8×10 -3 = 1487.5 2000 流动类型为层流 （2）湍流时，Re 4000，流速最小时，Re = 4000，即 du/= 4000 u = 4000/d= 4000×0.008/（0.014×850）= 2.69 m/s 13用 108×4 mm 的钢管从水塔将水引至车间，管路长度 150 m（包括管件的当量长度）。若此管路的全部能量损失为 118 J/kg，此管路输水量为若干 m3/h？（管路摩擦系数可取为 0.02，水的密度取为 1000 kg/m3） 解：能量损失 118 J/kg u = 2.8 m/s 流量 V = uA = 2.8× 79.13 m3/h 14用 168×9 mm 的钢管输送原油。管线总长 100 km, 油量为 60000 kg/h，油管最大抗压能力为 1.57×107 Pa。已知 50 时油的密度为 890 kg/m3, 粘度为 181 cp。假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计。问：为完成上述输油任务, 中途需设几个加压站? 解：u 1 = u2，Z 1 = Z2， u = V/A = (60000/890)/(3600×0.785×0.152) = 1.06 m/s Re = du/= 0.15×1.06×890/(181×10 -3) = 782 |层流 = 64/Re = 64/782 = 0.0818 P =(l/d)(u 2/2)= 0.0818×(10 5/0.15)×(1.062/2)×890 = 2.72×107 Pa n = 2.72×107/(1.57×107) = 1.73 中途应设一个加压站 15在附图所示的储油罐中盛有密度为 960 kg/m3 的油品。油面高于罐底 9.6 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用 14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa，问：至少需要几个螺钉？ 解：设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为 p，则 p就是管内液体作用与孔盖上的平均 压强。由流体静力学基本方程式知 作用在孔盖外侧的是大气压强 p a，故孔盖内外两侧所受压强差为 作用在孔盖上的静压力为 每个螺钉能承受的力为 |螺钉的个数 = 3.76×10 4/6.04×103 = 6.23 个 即至少需要 7个螺钉。 16某流化床反应器上装有两个 U管压差计，如本题附图所示。测得 R1 = 400 mm，R 2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，在右侧的 U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度 R3 =50 mm。求 A、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度，由气柱高度所产生的压强差可以忽略。设 R2下端为 C点，R 1下端为 D点，因此可认为 PAPC,PBPD。 PAPC =H2OgR3 +HggR2 = 1000×9.81×0.05 + 13600×9.81×0.05 = 7161 N/m2（表压） PBPD = PA +HggR1 = 7161 + 13600×9.81×0.4 = 6.05×104 N/m2（表压）17根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强 p。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为 920 kg/m3 及 998 kg/m3，U 管中油、水交界面高度差 R = 300mm。两扩大室的内径 D均为 60 mm，U 管内径 d为 6 mm。(当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐。）