“化工原理”第1章,第二章复习题资料讲解.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。“化工原理”第1章,第二章复习题-“化工原理”第一章复习题及参考答案(化0703班、0704班，2009-9-1)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.（2分）牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_.用剪应力的表达式为_.（F

2、=Adu/dy;=du/dy）4.（2分）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_mmHg,真空度为_mmHg.（850;-100）5.（2分）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11.8kg/s/,其体积流量为_.平均流速为_.(0.0118m3/s,1.5m/s)6.（4分）当20的水(=998.2kg/m3,=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为1.0m/s时,其雷诺准数Re为_,直管摩擦阻力系数为_.(9.93104;0.0178)7.（2分）某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为3020

3、mm,其当量直径de为_.(24mm)8.（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)9.（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)10.（4分）计算管道流体局部阻力的方法有:_,_,其相应的阻力计算公式为_,_,(当量长度法;阻力系数法;hf=(le/d)(u2/2g);hf=(u2/2g)11.（3分）题号1038第1章知识点400难度容易在流体阻力计算中,当量长度的定义是_.(能产生与某局部阻力相当的直管长度,称为该局部阻力的当量长度。)12.（2

4、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)13.（3分）理想流体是指_；而实际流体是指。(没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩；具有粘性、有摩擦力、液体可压缩、受热膨胀、消耗能量。)14.（3分）流体体积流量用来计算；质量流量用来计算；而流体流速用来计算。(Vsu.Amsu.A.uVs/A)15.（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，um0.5umax。)16.（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

5、少,不变）(减少,减少,增加。)17.（2分）当量直径的定义是de,在套管环间流动的流体,外管的内径是d1,内管的外径是d2,则当量直径de。(de4流通截面积/浸润周边;ded1d2)18.流体的粘度指_。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_。(流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为1时,所产生的内摩擦力;减少;增大)19.(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)20.（3分）柏努利方程如衡算基准以J/kg表示,柏努利方程可表示为_,若用J/m3表示则可表示为_。(gZ1+P1

6、/+u12/2=gZ2+P2/+u22/2+Wf;gZ1+P1+u12/2=gZ2+P2+u22/2+Wfg)21.(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)22.（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)23.（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)24.（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

7、,水流量将_,摩擦系数_,管道总阻力损失_。(减小;增大;不变)25.（2分）流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有_。(粘性)26.（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)27.（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)28（4分）液体在园管内作稳定连续滞流流动时,其摩擦阻力损失与管内径的_次方成反比。(2)29.（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）30.（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

8、,管的_处速度最大。（管壁；中心）31.（4分）测量流体的流量一般可采用_等流量计。测量管内流体点速度,则用_。（孔板；文丘里；转子；皮托管。）32.（3分）在输送液体的管路中,要使P1-P2=Pf的条件_。（管径相等，处于同一水平面，无外加能量。）33.（2分）圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022mm3/s,质量流量为_,平均流速为_。(22kg/s;2.8m/s)二、选择题1.（2分）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.（3分）从流体静力学基本方程了解到U

9、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.（2分）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p2/时,由1流向2,当(pa/+Zg)d2=(8LVh/3600gH)d=(8LVh/3600gH)0.5代入数据：d=0.023(815010/36009.8110)=0.0466m=46.6mm2.（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

10、中,输液管为382.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为um/s,系统的Wf=20.6u2/2J/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+Wfg(Z1-Z2)=Wf=20.6u2/2u=2g(Z1-Z2)/20.60.5=(29.816/20.6)0.5=2.39m/sZ1=Z2+20.6u2/2g=5+20.6(1.32.39)2/(29

11、.81)=15.14m增高为：Z1-Z1=15.14-11=4.14m3.（15分）如图所示的管路系统中，有一直径为382.5mm、长为30m的水平直管段AB,并装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量,流量系数Co=0.63。流体流经孔板永久压强降为3.5104N/m2，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算:液体流经AB管段的压强差；若泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。*答案*在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面)：gZA+uA2/2+pA/=gZB+uB2/2+pB/+WfpA-p2=Wf=Lu2/2d+p孔u0=C02gR(2

12、-)/=0.6329.810.6(13600-867)/867=8.284m/su=(16.4/33)28.284=2.046m/spA-pB=0.024(30/0.033)(2.0462/2)867+3.5104=74590N/m2Ne=We.Ws=(74590/867)(/4)d2u=86(0.7850.03322.046867)=130w有效功率百分数=130/(5000.6)100%=43.3%4.（18分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。

13、1当闸阀关闭时测得R600mm，h1500mm；当闸阀部分开启时，测得R400mm，h1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。2当阀全开时（取闸阀全开le/d15，0.018），测压点B处的静压强为若干N/m2（表压）。*答案*（1）当闸阀全关时，根据静力学关系：（Zh）R.汞得水槽液位高度：ZR汞/h=0.613.6-1.5=6.66m列AA与BB截面柏努利方程式：Z2/2PB/fPB/（R汞h）/=(0.413600-1.41000)/1000=4.04mZPB/2/2（/d）2/2（1（/d）2/26.664.04（10.021

14、5/0.10.5）2/24.52/2u（2.6229.81/4.5）0.53.38m/sV0.7850.123.38360095.5m3/h（2）当闸阀全开时，列AA与CC截面柏努利方程：Z2/2hf（1（lle）/d）2/26.66(1+0.018(35/0.1+15)+0.5)2/2;解得u4.02m/s,由AA与BB截面间柏努利方程式得：Z2/2PB/fPB/（1（/d）2/2PB/Z（1（/d）2/26.66（10.01815/0.10.5）4.02/(29.81)3.2m,PB31392N/m25.（15分）有一内径为d50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数C00.

15、62，孔板内孔直径d025mm，U形压差计的指示液为汞：（1）U形压差计读数R200mm，问水的流量为多少？（2）U形压差计的最大读数Rmax800mm，问能测量的最大水流量为多少?（3）若用上述U形压差计，当需测量的最大水流量为Vmax30m3/h时，则孔板的孔径应该用多大？（假设孔板的孔流系数不变）（1）0C0（2（s）/）0.50.62（29.810.212.6）0.54.36m/sV0.7850.02524.3636007.7m3/h（2）max0.62（2max（）/）0.50.62（20.89.8112.6）0.58.72m/sVmax0.7850.02528.72360015.4

16、m3/h（3）max8.72m/s;Vmax30m3/h300.785d028.723600解得：d00.0349m34.9mm即应该用d035mm孔径的孔板。6.（12分）用内径为300mm的钢管输送20的水，为了测量管内水流量，在2m长主管上并联了一根总长为10m（包括局部阻力的当量长度）内径为53mm的水煤气管，支管上流量计读数为2.72m3/h,求总管内水流量为多大？取主管的摩擦系数为0.018，支管的摩擦系数为0.03。*答案*设主管中水流量为V1，支管中水流量为V2则VV1V2V20.785d22u236002.72m3/hu22.72/（36000.7850.0532）0.343

17、m/sWf22（l2/d2）u22/20.0310/0.0530.3432/20.333/kgWf2Wf11（l1/d1）u12/20.0182/0.3u12/20.333/kg解得u12.36m/sVs/4d12136000.7850.322.363600600m3/h总流量V6002.72602.72m3/h7.（16分）在附图所示的管路系统中，有一直径为382.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6104Pa，AB段摩擦系数取为0.022，试计算：液体流经AB段的压强差；若泵的轴功率

18、为800w，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知:操作条件下液体的密度为870kg/m3,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m3。*答案*uo=Co2gR(-)/=0.6320.69.81(13600-870)/870=8.27m/su=(do/d)2uo=(16.4/33)28.27=2.043m/sWs=2.043(/4)0.0332870=1.52kg/s流体流经AB段的压强差：在A与B两截面间列柏努利方程(管中心线为基准面)ZAg+(pA/)+(uA2/2)=ZBg+(pB/)+(uB2/2)+WfZA=ZBuA=uBWf=(l/d)(u2/2)

19、+(610/)=0.022(30/0.033)(2.0432/2)+(6104/870)=111J/kgpA-pB=Wf=870111=96570PaNe=8000.62=496wAB段所消耗的功率N：N=WsWf=1.52111=168.7wN/Ne=118.7/496=0.34=34%8.（18分）某液体密度800kg/m3，粘度73cp，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m(包括局部当量长度)，两容器液面差为3.2m(如图示)。求：管内流量为多少?若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少?按该管折算的当量长度又是多少?层流:=

20、64/Re;湍流=0.3164/Re0.25*答案*在1-1面和2-2面之间，列柏式以2-2面为基准面：u1u20gz=Wf=(l/d)(u2/2)设流体流动符合柏拉修斯公式：=0.3164/Re0.25；Re=du/gz=0.3164/Re0.25(l/d)(u2/2)=0.3164/(/)0.25(l/d1.25)(u1.75/2)u1.75=2gz/0.3164/(/)0.25(l/d1.25)=9.01542;u=3.513m/s验证：Re=0.33.513800/0.073=115504000，假设正确V=(/4)d2u=(/4)(0.3)23.5133600=893.95(m3/h

21、)流量减半，即是流速减半u=3.513/2=1.7565m/sRe=5775,符合柏拉斯式条件,列1-1面至2-2之间的柏式：gz=(0.3164/Re0.25)(l/d)+(u2/2);=2gz/u-(0.3164/Re0.25)(l/d)=29.813.2/1.7565-(0.3164/57750.25)(50/0.3)=14.3又(u2/2)=(le/d)(u2/2)=(0.3164/Re0.25)(le/d)(u2/2);=(0.3164/Re0.25)(le/d)le=(d/0.3164)Re0.25=(0.314.3/0.3164)57750.25=118.2(m)9.（20分）粘

22、度为30cp，密度为900kg/m3的液体，自A经内径为40mm的管路进入B，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力表读数分别为0.9atm和0.45atm。现将阀门打至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度)。试求:(1）管路的流量m3/h？(2）阀前后压力表读数有何变化？*答案*（1）阀关时P1Z1，Z1P1/0.99.81104/(9009.81)=10mZ2P2/0.459.81104/（9009.81）5m阀开时，两槽面间列柏式:PA/ZAA2/2PB/ZBB2/2Wf（1）（ZAZB）Wf（10

23、5）9.8149.05WfWf=（/d）u2/2=（502030）/0.04）u2/21250u2代入（1）49.051250u2设0.02，则（49.05/（12500.02）0.51.4m/sRe0.041.4900/（3010-3）1680层流64/16800.038设分析：，仍为层流49.05125064/（0.04900/(3010-3)）u20.736m/sVs0.7850.0420.73636003.33m3/h（2）阀开后，P1，P210.（20分）用离心泵将密闭储槽中20的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P1读数为6

24、00mmHg(真),泵进口处真空表P2读数为294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d0=70mm,流量系数=0.7,U形水银压差计读数R=170mm。已知管路总能量损失为44J/kg，试求：出口管路中水的流速。泵出口处压力表P3(与图对应)的指示值为多少?(已知P2与P3相距0.1m)。*答案*u0=(2P/)0.5P=Rg(o-)=0.179.81(13600-1000)=2.1104V=0.7(/4)(0.07)2(2.11042/1000)0.5=0.70.785(0.07)2(4.210)0.5=0.0174m3/su=V/(0.785d2)=0.0174/(0.

25、7850.12)=2.22m/s选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努利方程：Z1+(p1/g)+(u12/2g)+He=Z2+(p2/g)+(u22/2g)+hfu1=u2=0,Z1=0,p2/g0He=Z2+hf-(p1/g)=10+(44/9.81)+0.613.6=22.7(mH2O)再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努利方程：Z3+(p3/g)+(u32/2g)+He=Z4+(p4/g)+(u42/2g)(p4/g)=H-ho-(u42-u32)/2g+(p3/g);(u42-u32)/2g0p4=g(H-ho+(p3/g)=10009.8(22

26、.7-0.1-0.29413.6)=1.83105Pa=1.8大气压(表)p4=1.8kgf.cm-2(表)泵出口处的指示值为1.8kgf.cm-211.（18分）如图所示，槽内水位维持不变，在水槽底部用内径为100mm的水管引水至用户C点。管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端10m处安有以汞为指示液的U管压差计（s=13600kg/m3)，压差计测压点与用户C点之间的直管长为25m。问：（1）当闸阀关闭时，若测得R=350mm，h=1.5m，则槽内液面与水管中心的垂直距离Z为多少m？（2）当闸阀全开时（阀=0.17,=0.02），每小时从管口流出的水为若干m3/h？*答案*（1）闸阀关闭

27、，系统内处于静止，由U管处等压面得：水g(Z+h)=sgRZ=s.R/水-h=136000.35/1000-1.5=3.26m（2）以槽液面为1-1，管出口内侧为2-2，管中心线为基准面，列柏式：Z1+u12/（2g)+P1/(g)=Z2+u22/（2g)+P2/(g)+hf又hf=(.L/d+).u22/(2g)=(0.0235/0.1+0.5+0.17)u22/(2g)=7.67u22/(2g)则3.26+0+0=0+u22/(2g)+0+7.67u22/(2g)解得u2=2.72m/sV=.d2.u2/4=.(0.1)22.723600/4=76.87m3/h12.（20分）如下图所示的

28、输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为833.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg，压力表的读数为2.5kgf.cm-2，泵的效率为70%，试求：两液面的高度差H为多少m?泵所需的实际功率为多少kw?真空表的读数多少kgf.cm-2?*答案*取截面0-0,1-1,2-2,3-3如图,在截面2-2和3-3间列柏努利方程以2-2为基准面(目的求H3)Z2g+(p2/)+(u22/

29、2)=Z3g+(p3/)+(u32/2)+Wf1at=9.807104N/m2=1kgf.cm-2;u=Q/A=(36/3600)(/4)0.0762=2.21m/s(2.59.807104/103)+(2.212/2)=H39.81+4.9245.2+2.44=9.81H3+4.9H3=242.74/9.81=24.74m;H=H3+5=24.74+5=29.74m在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We)Z0g+(p0/)+(u02/2)+We=Hg+(p3/)+(u32/2)+WfWe=Hg+Wf=29.749.81+(1.96+4.9)=298.62J/kgms=Vs=(

30、36/3600)103=10kg/s;Ne=MsWe=10298.62wN实=Ne/=2986.2/0.70=4267W=4.266kw在00和11间列柏氏方程以00为基准面Z0g+(p0/)+(u02/2)=Z1g+(p1/)+(u12/2)+Wf(p0p1)/=4.89.81+(2.212/2)+1.96=51.49J/kg(p0p1)=51.491000/(9.81103)=0.525kgf.cm-2“化工原理”第二章流体输送机械复习题（化0703、0704班；2009-09-01）一、填空题：1.（3分）某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为He=19m水柱,输水量为0.00

31、79m3/s,则泵的有效功率为_.*答案*1472w2.（2分）离心泵的主要部件有如下三部分:_,_,_.*答案*泵壳;叶轮;泵轴3.（2分）离心泵的主要参数有:_,_,_,_.*答案*流量;扬程;功率;效率4（3分）离心泵的特性曲线有:_,_,_.*答案*压头H流量Q曲线；功率N流量Q曲线；效率流量Q曲线5（2分）离心泵的最大安装高度不会大于_.*答案*10m6.（2分）离心泵的工作点是如下两条曲线的交点：_,_.*答案*泵特性曲线H-Q；管路特性曲线H-Q7（3分）调节泵流量的方法有：_,_,_.*答案*改变出口阀门的开度；改变泵的转速；车削叶轮外径8.（3分）液体输送设备有：_,_,_,

32、_,_.*答案*离心泵;往复泵;齿轮泵;螺杆泵;旋涡泵9.（3分）气体输送设备有:_,_,_.*答案*通风机;鼓风机;压缩机10.（3分）泵起动时，先关闭泵的出口开关的原因是_*答案*降低起动功率，保护电机，防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。11.（3分）若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头，流量，效率，轴功率。*答案*减小减小下降增大12.离心泵的流量调节阀安装在离心泵管路上，关小出口阀门后，真空表的读数，压力表的读数_。*答案*出口减小增大13.（2分）流体输送设备按工作原理大致可分为四类即，。*答案*离心式，往复式，旋转式，流体动力作用式14.（2分）离心泵的安装高度超

33、过允许安装高度时，离心泵会发生_现象。*答案*气蚀15.（2分）离心泵的扬程含义是*答案*离心泵给单位重量的液体所提供的能量。16.（2分）离心泵叶轮按有无盖板可分为，_。*答案*敞式半敞式闭式（或开式，半开式，闭式）17.（2分）离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是时的流量和扬程。*答案*效率最高18.（3分）用离心泵在两敞口容器间输液,在同一管路中，若用离心泵输送1200kg/m3的某液体(该溶液的其它性质与水相同），与输送水相比，离心泵的流量,扬程,泵出口压力,轴功率。(变大,变小,不变,不确定)*答案*不变不变变大变大19.（5分）离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q0.05m3/s时H20m；管路特性为Q0.05m3/s时，He18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的压头增值Hm；有效功率Nkw。*答案*2;0.98120.（2分）离心泵起动时，如果泵内没有充满液体而存在气体时，离心泵就不能输送液体。这种现象称为_现象。*答案*气缚21.（2分）离心泵采用并联操作的目的是