“化工原理”第1章《流体流动》复习题.doc

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1、“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

2、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

3、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

4、.（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

5、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.

6、层流的雷诺数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=425/3.1

7、40.07523600=1.57m/s进口1=0.5 ,出口2=1，=0.02Hf=0.03(200+112)/0.075+1.51.572/29.81=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/=2539.8712009.81/36000.5=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684mm钢管，直管长度及局部阻力当量长度总计为140m，管路

8、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=430/3.140.0623600=3.0m/sHf=0.022140/0.063.02/29.8=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/=3071.411009.8/36000.6=10690W

9、 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684mm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

10、=(le/d+)u2/2 u=4qv/d2=430/36003.140.062=2.95m/s 进口1=0.5 ,出口2=1，=0.022 hf=(0.022140/0.060.5+1.0)2.952/2=229.9J/kg W=gz2P2/hf=9.81203001000/1100229.9=698.8J/kgP=Wqv/= 698.8301100/36000.6=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684mm钢管，流量为30 m3/ h，泵的吸入管路和压出管路总长为120m

11、(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=430/3.140.0623600=2.95m/sHf=0.021202.952/0.0629.81=17.74m He=Z2Z1(p2p1)/ gHf=10601000/12009.8117.74=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/=3032.8412009.81/36000.7=4602W 5、用离心泵把水从贮槽送至附图所

12、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1084mm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/(20.1)=

13、9.9 u2 0+0+0+317.7=209.807+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)=0.0181001.52/ (20.1) =20.25J/kg 0+P3/1000+1.52/2=189.807+98100/1000+0+20.25 P3=296.1103N/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762.5 mm。在操作条件下，泵入口处真

14、空表的读数为24.66103 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98.07103 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 =-24.66103 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382.5mm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 =(29.816/20.6)0.5=2.39m/s Z1=Z2+20.6u2/2g =5+20.6(1.32.39)2/(29.81) =15.14m 增高为：Z1-Z1=15.14-11=4.14m