第一章 流体流动与输送2013
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范文范例指导参考第一章流体流动过程与输送机械习题1.A地某化工厂的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为610,设备移至mmHg 异地B操作时,若要求塔内维持相同的操作压强,真空表读数有何变化?(A地平均大气压强为640,B地平均大气压强为760)mmHgmmHgP?P?P?640-P?610?P?30mmHg A地:解:A绝真A绝绝mmHg7303760-0?PP?P?? B地:B绝B真2.在稳态流动系统中,水连续的由粗到细流经一个变径管路,粗管内径是细管的两倍,求细管内水的流速是粗管内的几倍。
解:稳态流动q?q?Av?vA211vv22122dv221???422vd112m(有效),池底连φ144mm×D为1.54mm的排水4.如图所示,一高位水池内径m m求管路出水口的体积流量。
,总损失压头为管,管路长3306、2-2截面。
1-1取出口管中心线为基准面,取高位水池截面,管路出口处解:?2121h???Zh??Z??22pvvpv2?m.1v6?00?.62??s0?0??0?98/学习资料整理f1e2??g22ggg22g2.范文范例指导参考???2333?/mh?103.?0.02871q?vA?.98?m144(?8)?1032/s22v4倍,在5如图所示,有一连续稳态流动管路系统,粗管截面积为细管截面积的5.点截面处的平均流速为,14、5五个截面(如图所示)31管路系统中去、2、、13?1?m,,表压强为1000,泵的压头为8,输送的液体密度为120KPa mkg?sm?试计算:求各点截面的位压头、静压头、动压头和总压头。
)(1若不考虑管路阻力损失,m点截面的位压头、静压)若整个管路阻力所产生的压强降为(22液柱,求5 头、动压头和总压头。
) 或以泵中心线为基准面都可以解:以地面为基准面( 截面可知1)由1-1(2pv)100120?1(11m0523?22?.0501?1?Z?????.1??gg2gg2学习资料整理范文范例指导参考2-2截面22pvpv2112m.0505?30??31??h?1?Z?0?He??Z?.f21??g22gggv5?vAmZ?1,v?A?v截面3-3233322322vv32,0.05?1.25m?25?25?g2g2,总压头?31.05m p3m28.81??31.5?1.25??g22vv34m?1,?.25Z?6m4 4-4截面g2g2p4,m总压头?31.05.315?1.25?6?23.8m??g22vv52m05?06Z?m,.?5 5-5截面g22gp5m?250?31.5?.05?总压头?31.05m,6?g22vv52m?05?m,0.Z?65(2)g22g p5m6?2305m,??29.05?0.05?.总压头?3105-229.?g367.常压下,用泵将敞口容器中的油品以13?的流量输送到敞口高位槽中,hm?m,直管管出口在高位槽液面下,两槽的液面差为253mm,输送管为φ76mm×学习资料整理范文范例指导参考?mm为0.023,摩擦粗力系数长度为100,泵的效,各种管件的当量长度为150率为60%,求泵的实际功率。
化工原理—第一章流体流动流体流动是化工工程中的重要内容之一,是指在一定的条件下,流体沿特定的路径进行移动的现象。
流体流动在化工工程中有着广泛的应用,例如在管道输送、搅拌、混合、分离等过程中都会涉及到流体的流动。
流体流动的研究内容主要包括流体的运动规律、流体的运动特性以及流体流动对设备和工艺的影响等方面。
在化工原理中,主要关注的是流体的运动规律和运动特性,以便更好地了解流体的性质和行为。
在理解流体流动性质前,首先需要了解流体分子的间隙结构。
一般来说,液体的分子之间距离较小,存在着较强的分子间吸引力,因此液体的分子有较强的凝聚力,可以形成一定的表面张力。
而气体的分子之间距离较大,分子间的相互作用力比较弱,因此气体的分子呈现无规则的运动状态。
流体流动有两种基本形式,即连续流动和非连续流动。
连续流动是指流体在管道或通道内以连续的形式流动,比较常见的有层流和湍流两种形式。
层流是指流体在管道中以层层相叠的方式流动,流速和流向都比较均匀,流线呈现平行或近似平行的形式。
层流特点是流动稳定,流速变化不大,并且流体分子之间相互滑动。
而湍流是指流体在管道中以旋转、交换和混合的方式流动,流速和流向变化较大,流线呈现随机分布的形式。
湍流特点是流动动荡,能量损失较大,并且流体分子之间会发生相互的碰撞。
流体流动的运动规律受到多种因素的影响,其中包括流体的黏度、密度、流速、管道尺寸、摩擦力等。
黏度是流体流动中的一个重要参数,它反映了流体内部分子之间相互作用的强度。
密度是流体流动中的另一个重要参数,它反映了单位体积内流体分子的数量。
流速是指流体单位时间内通过其中一横截面的体积。
流体流动对设备和工艺的影响也十分重要。
例如在管道输送过程中,流体的流速和流体动能的传递与损失会影响到输送效果和能耗;在搅拌过程中,流体的流动对传质和传热起着重要作用;在分离过程中,流体的流动会影响到分离设备的设计和操作。
因此,对流体流动的研究和掌握对于化工工程的设计和操作都具有重要意义。
化工原理思考题答案第一章流体流动与输送机械1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同(P7、P9)答:压力垂直作用于流体表面,方向指向流体的作用面,剪应力平行作用于流体表面,方向与法向速度梯度成正比。
2、试说明黏度的单位、物理意义及影响因素(P9)答:单位是N∙s∕∏f即Pa∙s,也用CP(厘泊),1CP=ImPa∙s,物理意义:黏度为流体流动时在与流动方向相垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力(分子间的引力和分子的运动和碰撞)。
影响因素:流体的种类、温度和压力。
3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗?(P12T3例1-3)答:无关,对于均匀管路,无论如何放置,在流量及管路其他条件一定时,流体流动阻力均相同,因此U型压差计的读数相同,但两截面的压力差却不相同。
4、流体流动有几种类型?判断依据是什么?(P25)答:流型有两种,层流和湍流,依据是:Re<2000时,流动为层流;Re⅛4000时,为湍流,2000WReW4000时,可能为层流,也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么?(P25)答:雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系,反映流体流动的湍动程度。
6、层流与湍流的本质区别是什么?(P24、P27)答:层流与湍流的本质区别是层流没有质点的脉动,湍流有质点的脉动。
7、流体在圆管内湍流流动时,在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域?(P28)答:层流内层、过渡层和湍流主体三个区域。
8、流体在圆形直管中流动,若管径一定而流量增大一倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失又是原来的多少倍?(P31、32、33)答:层流时Wfxu,管径一定流量U增大一倍,Wf增大一倍能量损失是原来的2倍,完全湍流时Wf8/,管径一定流量U增大一倍,Wf增大流量增大四倍,能量损失是原来的4倍。
9、圆形直管中,流量一定,设计时若将管径增加一倍,则层流时能量损失时原来的多少倍?完全湍流时流体损失又是原来的多少倍?(P32、32、33)答:层流时Wf8u,流量一定管径d增加一倍,d2增大四倍,Wf减小为原来的1/4,能量损失是原来的1/4倍,完全湍流时Wf8tl2,流量一定管径d增加一倍,cP增大四倍,管径增加一倍能量损失是原来的1/4倍。
食品工程原理练习题第一章流体流动与输送一、填空题1.牛顿粘性定律的表达式为τ=μdu/dy 。
2.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,摩擦系数λ与Re的关系为____ λ=64/Re _______。
3.流体在管路中作连续稳定流动时,任意两截面流速与管径的关系为U1/ U 2=d22/d12,所以,流速随着管径的减小而增大。
4.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是____流体具有粘性_________5.苯(密度为880kg.m-3,粘度为0.65厘泊)流经内径20mm的圆形直管时,其平均流速为0.06m/s,其雷诺准数为__1625____,流动形态为___层流_,摩擦系数为___0.039________。
6.某石油化工厂用φ108×4mm的钢管每小时输送原油38吨,油的密度为900kg/.m3,粘度为0.072 Pa.s ,此时Re为__1867__ ,流型为_层流_______。
7.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______。
8.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__2____次方成反比。
9.液体在园管内作稳定连续流动时,当Re≤_2000____时为滞流流动,其λ=_64/Re_____;当Re≥__4000___时为湍流流动。
10.P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位____重量____流体所具有的静压能,称为__静压头________。
11.流体在园管内流动时,由于流体具有粘性,使得_____管壁______处速度为零,管的____中心____处速度最大。
12.测量流体的流量一般可采用__孔板;文丘里;转子,____等流量计。
测量管内流体点速度,则用__皮托管_____。
13.离心泵主要性能参数为扬程、流程、功率、效率。
绪论一.选择题1.下面那个过程属于动量传递过程?(B )A、萃取B、过滤C、蒸发D、干燥2.下列哪个单位为SI单位(A )A、温度/KB、温度/℃C、体积/m3D、力/N二.填空1.请列举出化工中常用的5个SI单位(格式要求-量的名称/单位符号)长度/m、质量/kg、时间/s、热力学温度/K、物质的量/mol。
2.质量衡算、能量衡算与动量衡算是化学工程课程中分析问题的基本方法。
质量守恒定律是质量衡算的依据;能量守恒定律是能量衡算的依据;动量守恒定律是动量衡算的依据。
三.计算题1.丙烷充分燃烧时要使空气过量25%,燃烧反应方程式为:C3H8+5O2→3CO2+4H2O,试计算得到100 mol燃烧产物(又称烟道气)需加入空气的物质的量。
解:以1mol丙烷为计算标准。
根据反应方程式1molC3H8→5molO2氧气过量25%,换算为空气量:(1.25×5)/0.21 = 29.76(mol)其中O2为6.25mol,N2为23.51mol根据计算结果:空气量29.76mol→烟气量31.76mol那么,产生100mol烟气量需要的空气量:(100×29.76)/31.76 = 93.7(mol)2.在换热器里将平均比热为3.56 kJ/(kg·°C)的某溶液自25°C加热到80°C,溶液流量为1.0 kg/s,加热介质为120°C的饱和水蒸气,其消耗量为0.095 kg/s,蒸气冷凝成同温度的饱和水排出。
试计算此换热器的热损失占水蒸气所提供热量的百分数。
(120°C饱和水蒸气的焓值为2708.9 kJ/kg,120°C饱和水的焓值为503.67 kJ/kg。
)解:根据题意画出流程图基准:单位时间1s;在图中虚线范围内作热量衡算:在此系统中输入的热量:∑ Q I = Q1 + Q2(Q = mc PΔt)蒸气带入的热量:Q1 = 0.095 × 2708.9 = 257.3 kJ溶液带入的热量:Q2 = 1.0 × 3.56 × (25-0) = 89 kJ∑ Q I = Q1 + Q2 =257.3+89 = 346.3 kJ在此系统中输出的热量:∑ Q o = Q3 + Q4冷凝水带出的热量:Q3 = 0.095 × 503.67 = 47.8 kJ溶液带出的热量:Q4 = 1.0 × 3.56 × (80-0) = 284.8 kJ∑ Q o = Q3 + Q4 =47.8 +284.8 = 332.6 kJ热量损失= ∑ Q I - ∑ Q o = 346.3 - 332.6 = 13.7 kJ热量损失的百分数= 13.7/(257.3 - 47.8)= 6.5%3.P6例0-1;P7例0-2;P10例0-3第一章流体流动与输送一.选择题1.流体的输送方式通常有四种。
第一章 流体流动与输送设备1. 燃烧重油所得的燃烧气,经分析知其中含CO 28.5%,O 27.5%,N 276%,H 2O8%(体积%),试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解:混合气体平均摩尔质量m o lkg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=∑=∴ 混合密度333/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+⨯⨯⨯⨯==-ρ2.已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50%(质量%)乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935 kg/m 3,计算相对误差。
解:乙醇水溶液的混合密度7895.02.9985.012211+=+=ρρρa a m3/36.881m kg m =∴ρ相对误差:%74.5%10093536.8811%100=⨯⎪⎭⎫⎝⎛-=⨯-实实m m m ρρρ3.在大气压力为101.3kPa 的地区,某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。
若在大气压力为90 kPa 的地区,仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作,则此时真空表的读数应为多少?解:''真真绝p p p p p a a -=-=∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真4.如附图所示,密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ,又在液面下装一压力表,表中心线在测压口以上0.55m ,其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解:液面下测压口处压力gh p z g p p ρρ+=∆+=10m h g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+-=-+=∆∴ρρρ5. 如附图所示,敞口容器内盛有不互溶的油和水,油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
第1章流体流动和输送第一章流体流动和输送1-1 烟道气的组成约为N275%,CO215%,O25%,H2O5%(体积百分数)。
试计算常压下400℃时该混合气体的密度。
解:M m=M i y i=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1103×673)=0.545kg/m3 m=pM m/RT=101.3×103×30.1/(8.314×1-2 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。
现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。
问这一设备若置于成都和拉萨两地,表上读数分别应为多少?解:成都p R=95-8=87kPa(真空度)拉萨p R=62-8=54kPa(真空度)1-3 用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。
在某气速下测得R1为400mmHg,R2为90mmHg,R3为40mmH2O,试求上述值。
解:p B=R3H2O g+R2Hg g=0.04×1000×9.81+0.09×13600×9.81=12399.8Pa (表)13600×9.81=65766.2Pa(表)p A=p B+R1Hg g=12399.8+0.4×p=p A-p B=65766.2-12399.8=53366.4Pa1-4 如附图所示,倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。
若被测流体密度为0,空气密度为,试导出用R1表示的压强差计算式。
如倾角为30o时,若要忽略贮液器内的液面高度h的变化,而测量误差又不得超过1%时,试确定D/d比值至少应为多少?D dR 1R1p2ph解:由静力学方程p=R(0-)g=R1sin(0-)g=R1(0-)g/2 (1)若忽略贮液器内液面高度的变化,则斜管内液位为:R’=R-h液柱长度:R1’=R1-h/sin=R1-2hp’=R ’(0-)g=R1’(0-)g/2=(R1/2-h)(0-)g又D2h/4= d 2R1’/4D2h=d 2R1’ =d 2(R1-2h)即h=R1(d/D)2/[1+2(d/D)2]所以p’=R1(0-)g/[2+4(d/D)2] (2)相对误差为 (p-p’)/p≤0.001代入式(1)和(2): (p-p’)/p=1-1/[1+2(d/D)2]≤0.001解得:d/D≤0.02237 即D/d≥44.71-5 一虹吸管放于牛奶储槽中,其位置如图所示。