习题课20111011.ppt

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1、化工原理化工原理流体流体流动流动第一章 流体流动 习题与讨论1 1、连续性方程、柏努利方程、阻力损失、管路计算、连续性方程、柏努利方程、阻力损失、管路计算2 2、层流与湍流、层流与湍流、ReRe/d/d、因次分析法、因次分析法3 3、阀门开度（、阀门开度（）对管路流动的影响）对管路流动的影响4 4、试差法（、试差法（流型与流型与初值的假设、实际问题中初值的假设、实际问题中的确定）的确定）5 5、黏性力与牛顿黏性定律、黏性力与牛顿黏性定律6 6、思考题、思考题1-61-6，习题，习题1-281-28（操作型问题例）（操作型问题例）7 7、边界层与边界层脱体（分离）、逆（顺）压强梯度、边界层与边界

2、层脱体（分离）、逆（顺）压强梯度8 8、教辅书、考研题型、知识点、教辅书、考研题型、知识点化工原理化工原理流体流体流动流动化工原理化工原理流体流体流动流动问答题：问答题：层流区，若总流量不变，规格相同的两根管串连时的压强降层流区，若总流量不变，规格相同的两根管串连时的压强降是并联时的几倍？是并联时的几倍？4倍倍在在湍流区时，湍流区时，=0.3164/Re0.25 ，应为几倍？，应为几倍？6.27倍倍在在完全湍流区时，应为几倍？完全湍流区时，应为几倍？8倍倍化工原理化工原理流体流体流动流动1.1.圆形直管圆形直管D Di i=100mm,=100mm,一般情况下输水能力为一般情况下输水能力为()

3、()A.3m3/h B.30m3/h C.200m3/h D.300m3/h 2.某孔板流量计某孔板流量计,当水量为当水量为V V时时,U U型管型管压差计压差计R=600mm R=600mm(i i=3000kg/m=3000kg/m3 3),),若改用若改用i i=6000kg/m=6000kg/m3 3的指示液的指示液,水流量不水流量不变变,则此时读数则此时读数R R为为()A.150mm B.120mm C.300mm D.240mm A.150mm B.120mm C.300mm D.240mm3.转子流量计出厂时用标态下的空气标定刻度为转子流量计出厂时用标态下的空气标定刻度为660

4、立方立方米每小时，当用于测定密度为米每小时，当用于测定密度为0.7Kg/m3的氨气时，其测量的氨气时，其测量范围是范围是_。化工原理化工原理流体流体流动流动问答题某流体在一上细下粗的垂直变径管路中流过，现在注意到安装离变径处有一定距离的粗细两截面的压强表读书相同，故可判定管内流体：A 向上流动B 向下流动C 静止D 流向不定答案:B1122化工原理化工原理流体流体流动流动1.流体在圆管内作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。（）2.流体在圆管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。（）3.化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（）4.在稳态流动过程中,流体流经各

5、截面处的体积流量相等。（）5.当输送流体的管子的管径一定时，增大流体的流量，则雷诺准数减少。（）6.流体在等径的管中作稳态流动时,由于有摩擦阻力损失,因此流体的流速沿管长而逐渐变小。（）7.当流体充满圆管作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。（）8.流体作层流流动时,摩擦系数只是Re的函数,而与管壁的粗糙度无关。（）9.在相同的设备条件下,密度越大,粘度越小的流体越易形成湍流状态。（）10.牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。()化工原理化工原理流体流体流动流动11.孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文氏流量计小得多。（）12.实际流体在导管内作稳态流动时,各

6、种形式的压头可以互相转换，但导管任一截面上的位压头、动压头与静压头之和为一常数。（）13.为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差,可采用微差压强计。当其中的两指示液密度相差越大时,其灵敏度就越高。（）14.经过大量实验得出,雷诺Re2000时,流型呈层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他单位制应有另外数值。()15.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。（）16.表压强就是流体的真实压强。（）17.设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。（）18.一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大；液体的粘度随温度的升高而减小。（）19.用U形管液柱压差计测量流体压强

7、差时,测压管的管径大小和长短都会影响测量的准确性。（）20.流体在圆管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。（）化工原理化工原理流体流体流动流动21.稳定流动时,流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。（）22.流体在管内作稳定湍流时,当Re一定时,摩擦系数随管子的相对粗糙度的增加而增大。（）23.柏努利方程中的P/（g）表示1N重的流体在某截面处具有的静压能,又为静压头。（）24.流体阻力产生的根本原因是由于流体与壁面之间的摩擦引起的。（）25.液体在圆形管中作层流流动时,其它条件不变,仅流速增加一倍,则阻力损失增加一倍（）26.稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等（）2

8、7.理想流体流动时,无流动阻力产生。（）28.流体在水平管内作稳定连续流动时,直径小处,流速增大；其静压强也会升高。（）29.层流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（）30.在静止的、处于同一水平面上的各点液体的静压强都相等。（）31.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。（）化工原理化工原理流体流体流动流动1.U形压差计所反映的意义 2、如图1所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀门的局部阻力系数与压差计读数R的关系式为 。化工原理化工原理流体流体流动流动3.图3的供水管线，管长L，流量qV。今因检修管子，用若干根直径为0.5d，管长为L的管子并联代替原管，保证输水量不小

9、于qV。设所有管子的都相同且为常数，局部阻力均可忽略，则并联管子数量至少_根。（1）（2）4.图示管路系统中,已知流体的总阻力损失hf=56J/kg,若关小阀门,则总阻力损失hf=_J/kg,两槽液面垂直距离H=_m.化工原理化工原理流体流体流动流动Phillip C.Wankat 在在Equilibrium Staged Separations中中介绍了介绍了7步解题法：步解题法：1 1 我愿意做并且我能够完成；我愿意做并且我能够完成；2 2 对问题进行界定；对问题进行界定；3 3 思考；思考；4 4 计划；计划；5 5 解答；解答；6 6 检查；检查；7 7 总结归纳总结归纳化工原理化工原

10、理流体流体流动流动5、在管中部有一喉径，喉径内径与水管内径之比为0.8。忽略阻力损失1)判断垂直小管中水的流向2)若将垂直小管改为弯头小管，弯头迎着来流方向，判断此时弯头小管中水的流向 流向的判断134226.孔板流量计的孔径为孔板流量计的孔径为20mm，孔流系数为，孔流系数为0.61。管路为。管路为573.5mm的钢管。水的粘度为的钢管。水的粘度为10-3Pa.s。水的流量为。水的流量为7.42m3/h时，直管长（含所有局部阻力）时，直管长（含所有局部阻力）250m，从池，从池面到面到A的长度（含当量长度）为的长度（含当量长度）为100m。确定：。确定：泵的轴功率（已知泵的效率为泵的轴功率（

11、已知泵的效率为60%）R1读数为多少？读数为多少？R2读数为多少？读数为多少？化工原理化工原理流体流体流动流动7 7、自来水总管引一支路、自来水总管引一支路ABAB向居民楼供水，在向居民楼供水，在B B点分成两路各通向点分成两路各通向一楼和二楼。一楼和二楼。lAB=100m,lBC=10m,lBD=20m，管径皆为，管径皆为30mm，均为均为0.03。总管压力为。总管压力为3.43105Pa(表）表）1)一楼阀全开（一楼阀全开（6.4），高度为），高度为5m的二楼是否有水？此时的二楼是否有水？此时AB内的流量为多少？内的流量为多少？2)2)若将一楼阀门关小，使其流量减半，二楼最大流量为多少？若

12、将一楼阀门关小，使其流量减半，二楼最大流量为多少？使用同一水源各用户间的相互影响化工原理化工原理流体流体流动流动8.8.已知：已知：（1 1）B B、C C两阀门全开（两阀门全开（0.170.17）时，求）时，求q qVBVB/q/qVCVC。（2 2）提高位差）提高位差H H，同时关小两阀门至，同时关小两阀门至1/41/4开，开，2424，使总，使总流量保持不变，求两管流量之比。流量保持不变，求两管流量之比。流量均匀分配的代价化工原理化工原理流体流体流动流动9、如如图图，用用往往复复泵泵将将液液体体由由B送送至至密密闭闭容容器器A中中，用用旁旁路路阀阀调调节节流流量量，管管路路中中装装有有孔

13、孔板板流流量量计计，其其d0=30mm,孔孔流流系系数数C0=0.63，U形形管管压压差差计计 R=0.3m，指指示示液液为为水水银银，主主管管直直径径为为663mm，DA管管长长为为80米米（包包括括局局部部阻阻力力当当量量长长度度），旁旁路路管管直直径径为为383mm，长长度度为为50 m（包包括括局局部部阻阻力力当当量量长长度度）；液液体体粘粘度度为为100 mPa.s，密密度度为为1100 kg/m3；A槽槽内内液液面面上上方方压压强强表表读读数数为为49 kPa，已已知知主主管管和和支支管管中中流流型型相相同同。试求：试求：1、支管中流体流量、支管中流体流量m3/h;2、泵的轴功率（

14、、泵的轴功率（=85%）kW;(计算时可忽略从贮槽液面到计算时可忽略从贮槽液面到D处的流动阻力处的流动阻力)化工原理化工原理流体流体流动流动孔板流量计，孔板流量计，d0=30mm,孔流系数孔流系数C0=0.63，R=0.3m，主管：主管：663mm，lDA=80m（含局部阻力当量长度），（含局部阻力当量长度），旁路：旁路：383mm，lDB50 m（含局部阻力当量长度）；（含局部阻力当量长度）；液体液体100 mPa.s，1100 kg/m3；PA（表）（表）49 kPa，已知主管和支管中流型相同。已知主管和支管中流型相同。（1）旁路中流体流量？）旁路中流体流量？（2）泵的轴功率）泵的轴功率?

15、（计算时可忽略从贮槽液面（计算时可忽略从贮槽液面到到D处的流动阻力）处的流动阻力）2 2Hg1 1化工原理化工原理流体流体流动流动10.10.已知各段管路均为已知各段管路均为573.5mm573.5mm的无缝钢管，的无缝钢管，ABAB段和段和BDBD段的总长度（包括直管和局部当量长度）均为段的总长度（包括直管和局部当量长度）均为200m200m，BCBC段段总长度为总长度为120m120m。管中流体密度为。管中流体密度为800kg/m800kg/m3 3，管内流动状况均，管内流动状况均处于阻力平方区，且处于阻力平方区，且0.0250.025，其它条件如图所示，泵的，其它条件如图所示，泵的效率为

16、效率为7070，计算泵的流量及轴功率。，计算泵的流量及轴功率。化工原理化工原理流体流体流动流动 11、确定管道中流体的流量、确定管道中流体的流量例例1 水平通风管道如图示：水平通风管道如图示：已知：已知：d1=300mm,d2=200mm p1=1200N/m2(表表)，p2=800N/m2(表表)能量损失能量损失 hf=0，空气温度空气温度20 C 大气压强大气压强760mmHg。求：空气的体积流量？求：空气的体积流量？解：（解：（p1-p2）/p1=400/(101330+1200)=0.3920 在在1-1，2-2，截面间列柏努利方程截面间列柏努利方程 基准水平面：管中心线基准水平面：管

17、中心线 gZ1u12/2+P1/gZ1u22/2+P2/Z1=Z2=0 P1=1200 N/m2,P1=800 N/m2,可求出可求出u，及，及qV化工原理化工原理流体流体流动流动例例2.有一垂直管道，水自下而上流动，有一垂直管道，水自下而上流动，如：两测压点间如：两测压点间hf=0 试求水的流量为试求水的流量为多少多少m3/h?解：两截面间列方程：解：两截面间列方程：gZ1u12/2+P1/gZ1u22/2+P2/Z1=0 P1=0.2M N/m2,P1=0.16M N/m2,Z2=1500mm又又QV 1=QV 2 所以所以 u1 A1=u2 A2A1:A2=d12:d22 所以所以 u2

18、:u1=d12:d22 化工原理化工原理流体流体流动流动12.确定设备间的相对位置。确定设备间的相对位置。例例3如如图图：用用虹虹吸吸管管由由高高位位槽槽向向反反应应器器进进料料，已已知知管管内内流流速速u1m/s hf=20J/kg(不不包包括括出出口口损损失失)P1=P2=0（表压），求：表压），求：h？解：两截面间列方程：解：两截面间列方程：2-2截面的选取（出口内侧）截面的选取（出口内侧）gZ1u12/2+P1/gZ2u22/2+P2/hfZ1=0 P1=P2=Pa Z2=h u1=0 u2=1m/s hf=20J/kg(不包括出口损失不包括出口损失)0gZ1 gZ2 u22/2 hf

19、化工原理化工原理流体流体流动流动13.确确定定输输送送设设备备的的有有效效功率功率例例4：如如图图，用用泵泵将将河河水水打打入入洗洗涤涤塔塔中中，喷喷淋淋下下来来后后流流下下水水道道。已已知知：管管内内径径0.1m Qv=84.82m3/h，前前管管路路（入入口口至至喷喷头头处处）：hf=10J/kg,塔塔内内和和下下水水道道水水面面保保持持平平面面，喷喷头头处处的的压压强强较较塔塔内内高高0.02MPa，水水从从塔塔中中流流到到下下水水道道的的阻阻力力损损失失，可可以以忽忽略略。泵泵的的效效率率为为65，求求泵泵所所需需功功率？（思考题）率？（思考题）化工原理化工原理流体流体流动流动1414

20、、确定管路中流体的压强、确定管路中流体的压强例例10 10 已知：已知：d=40mm,D=80mm d=40mm,D=80mm V=13.57mV=13.57m3 3/h,/h,流体为水，倒流体为水，倒U U型管型管压差计内充一定量空气。若两测量压差计内充一定量空气。若两测量点所在截面之间摩擦损失为点所在截面之间摩擦损失为260mm260mm水柱。求水柱。求R=R=？化工原理化工原理流体流体流动流动1515、用用泵泵输输送送710kg/m710kg/m3 3的的油油品品，A A支支路路：最最大大流流量量为为10800 10800 kg/hkg/h，塔塔内内表表压压为为980.7 980.7 kPakPa；B B支支路路:最最大大流流量量为为6400 6400 kg/hkg/h，塔塔内内表表压压为为1180 1180 kPakPa；C C液液面面上上方方表表压压为为49 49 kPakPa。阀阀门门全全开开，流流量量达达到到最最大大时时各各段段管管路路的的阻阻力力损损失失：1-11-1至至2-22-2为为20J/kg20J/kg，2-22-2至至3-33-3为为60J/kg60J/kg，2-22-2至至4-44-4为为50J/kg50J/kg。油油在在管管内的动能很小，可忽略。内的动能很小，可忽略。已知泵的效率为已知泵的效率为6060，求此情况下泵的轴功率。求此情况下泵的轴功率。