化工原理第1章--流体流动-习题及答案

一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。

AA 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（）。

AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。

3．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。

4．气体是（）的流体。

BA 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（）。

CA 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（）。

AA 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。

DA 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。

AA 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。

AA 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。

DA 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. Um＝1/2Umax；B. Um＝；C. Um＝3/2Umax。

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( )。

CA. 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。

一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。

AA 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（）。

AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。

3．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。

4．气体是（）的流体。

BA 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（）。

CA 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（）。

AA 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。

DA 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。

AA 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。

AA 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。

DA 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. Um＝1/2Umax；B. Um＝0.8Umax；C. Um＝3/2Umax。

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( )。

CA. 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。

第一章 流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg,乙城市的大气压为750mmHg 。

某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。

［590mmHg, 7.86×104Pa]解：P(甲绝对）=760—600=160mmHg750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0。

2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0。

3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[（1） 3.51×104N m －2(表压)； （2)0.554m]解:1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρH P B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0。

3－1000×9.81(0。

2+0。

3）=3。

51×104N/㎡ (表压）2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆.同理，''''''02Rp gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆-- 000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－22 0.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。

第一章 流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×10 3Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。

已知该地区大气压强为 98.7×10 4Pa 。

解：略2.在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为 960 kg/m 3的油品，油面高于罐底 9.6m ，油面 上方为常压。

在罐侧壁的下部有一直径为 760mm 的圆孔，其中心距罐底 800mm ，孔盖用 14 的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作应力取为 39.23×106Pa ，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为 p ，则p 便 是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。

根据流体静力学基本方程，知：p=p a +ρgh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：Δp=p­ p a = p a +ρgh­ p a =ρgh∴Δp=960×9.81(9.6­0.8)=8.29×10 4Pa作用在孔盖上的净压力为：P=Δp ×πd 2 /4=8.29×10 4 ×π0.76 2 /4=3.76×10 4N每个螺钉能承受的力为：400×9.807×10 4 ×π/4×0.014 2 =6.04×10 3N螺钉的个数＝3.76×10 4 /6.04×10 3=6.23 个≈7 个 即至少要 7个螺钉。

3.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 R 1=400mm,R 2=50mm, 指示液为水银。

为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的 U 管与大气连通的玻璃管内灌入一 段水，其高度 R 3=50mm 。

试求 A 、B 两处的表压强。

解：U 管压差计连接管中是气体。

以ρg 、ρH2O 及 ρHg 分别表示气体、水与水银的密度。

第一章 流体流动1-1在大气压强为98.7×103 Pa 的地区，某真空精馏塔塔顶真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算精馏塔塔顶内的绝对压强与表压强。

[绝对压强：8.54×103Pa ；表压强：-13.3×103Pa] 【解】由 绝对压强 = 大气压强–真空度 得到：精馏塔塔顶的绝对压强P 绝= 98.7×103Pa - 13.3×103Pa= 8.54×103Pa 精馏塔塔顶的表压强 P 表= -真空度= - 13.3×103Pa1-2某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，指示液为水银，为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，如本题附图所示。

测得R 1=400 mm, R 2=50 mm ，R 3=50 mm 。

试求A 、B 两处的表压强。

[A ：7.16×103Pa ；B ：6.05×103Pa]【解】设空气的密度为ρg ，其他数据如图所示a –a′处：P A + ρg gh 1= ρ水gR 3+ ρ水银gR 2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A =1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 =7.16×103Pab-b ′处：P B + ρg gh 3= P A + ρg gh 2 + ρ水银gR 1即：P B =13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa1-3用一复式Ｕ形管压差计测定水流过管道上A 、B 两点的压差，压差计的指示液为水银，两段水银之间是水，今若测得h 1=1.2 m ，h 2=1.3 m ， R 1=0.9 m ，R 2=0.95 m ，试求管道中A 、B 两点间的压差ΔP AB 为多少mmHg ？（先推导关系式，再进行数字运算）[1716 mmHg]【解】 如附图所示，取水平面1-1'、2-2'和3-3'，则其均为等压面，即'11p p =，'22p p =，'33p p =根据静力学方程，有112p gh p O H A =+ρ '112p gR p Hg =+ρ因为'11p p =，故由上两式可得1212gR p gh p Hg O H A ρρ+=+即 1122gR gh p p Hg O H A ρρ-+= (a) 设2'与3之间的高度差为h ，再根据静力学方程，有322'p gh p O H =+ρ')(32222p gR R h g p Hg O H B =+-+ρρR 3R 2R 1ABh 5h 4h 3h 2h 1P 0因为'33p p =，故由上两式可得2222)('22gR R h g p gh p Hg O H B O H ρρρ+-+=+ (b)其中 112R h h h +-= (c) 将式(c)代入式(b)整理得2112)()('22gR R h g p p O H Hg O H B ρρρ-+-+= (d)因为'22p p =，故由式(a)和式(d)得21111)()(222gR R h g p gR gh p O H Hg O H B Hg O H A ρρρρρ-+-+=-+即)()(212R R g p p p O H Hg B A AB +-=-=∆ρρ=(13600-1000)×9.81×(0.9+0.95)=228.7kPa 或1716mmHg1-4 测量气罐中的压强可用附图所示的微差压差计。

第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。

试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。

该处环境大气压等于标准大气压。

（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。

1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。

(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。

1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。

问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。

内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。

管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。

标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m 11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。

第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为 kPa ，温度为40 ℃。

已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。

解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。

设混合油为理想溶液。

解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为 kPa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。

若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。

化工原理题库第一章 流体流动一、名词解释（每小题2分）1、法定计量单位由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。

2、稳定流动流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。

3、不稳定流动流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。

4、流动边界层流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。

5、边界层分离流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离。

6、速度梯度du dy速度梯度，即在与流动方向垂直的y 方向上流体速度的变化率。

7、牛顿黏性定律dydu μτ= 8、当量长度e l把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同、长度为e l 的直管阻力。

所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。

9、因次分析法用维数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方法称为因次分析法。

10、相对粗糙度 ε /d —相对粗糙度。

11、黏性与黏度运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。

S yu F ∆∆=μ，μ—比例系数，流体的黏性愈大，其值愈大，所以称为粘滞系数或动力黏度，简称黏度。

12、点速度流通截面上某一点的速度，可直接测量m/S。

13、绝压以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。

14、表压表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。

15、真空度真空度等于大气压强减去绝对压强。

二、单选择题（每小题2分）1、某物体的质量为1000kg，则其重量为______。

BA 1000 NB 9810 N C9810 kgf D 1000/9.81 kgf2、4℃水在SI制中密度为______；重度为______；在工程单位制中密度为______；重度为______。

B D C AA1000kgf/m3B1000kg/m3C102kgf·s2/m4 D9810N/m33、如图所示，若液面恒定，忽略流动阻力损失，则放水管的出口速度U与______有关AA HB H、dC dD PaE H、d、Pa4、用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种装置，两测压孔距离h相等，d1＝d2＝d3，各管流速相等。

第一章 流体流动习题解答1.解：（1） 1atm= Pa=760 mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为41097.8⨯Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4××.3=10.858 kg/m33.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分， pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=×=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。

第一章流体流动问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。

质点是含有大量分子的流体微团,其尺寸远小于设备尺寸,但比起分子自由程却要大得多。

问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。

问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?答3．分子间的引力和分子的热运动。

通常气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主；温度上升,热运动加剧,粘度上升。

液体的粘度随温度增加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主,温度上升,分子间的引力下降,粘度下降。

问题4. 静压强有什么特性?答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。

问题5. 图示一玻璃容器内装有水,容器底面积为8×10-3m2,水和容器总重10N。

<1>试画出容器内部受力示意图<用箭头的长短和方向表示受力大小和方向>；<2>试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答5．1〕图略,受力箭头垂直于壁面、上小下大。

2〕内部压强p=ρgh=1000××；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强。

因为容器内壁给了流体向下的力,使内部压强大于外部压强。

问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体,各接一U形压差计,读数分别为R1、R2,两压差计间用一橡皮管相连接,现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离,试问读数R1与R2有何变化？<说明理由>答6．容器A的液体势能下降,使它与容器B的液体势能差减小,从而R2减小。

一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。

AA 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（）。

AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。

3．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。

4．气体是（）的流体。

BA 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（）。

CA 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（）。

AA 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。

DA 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。

AA 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。

AA 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。

DA 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. Um＝1/2Umax；B. Um＝0.8Umax；C. Um＝3/2Umax。

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( )。

CA. 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。

化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）田志高第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试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：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。

在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm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？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油≤ζ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nζ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤ζ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附图所示。

测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水银。

为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。

试求A﹑B两处的表压强。

分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。

解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05= 7.16×103 Pab-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。

第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。

已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。

解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。

设混合油为理想溶液。

解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。

若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。

第一章：流体流动二、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，将如何变化？1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度的关联图分为4个区域。

每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失与流速的一次方成正比？哪个区域的与成正比？光滑管流动时的摩擦损失与的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？三、本章例题例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。

已知贮槽直径D为3m，油品密度为900kg/m3。

压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。

已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。

试计算当右侧支管内油面向下移动30mm后，贮槽中排放出油品的质量。

HH1DR11CEFBA10mn11-1附图解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。

m首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。

第一章 流体流动1－1某敞口容器内盛有水与油。

如图所示。

已知水及油的密度分别为1000和860kg/m 3，解：h 1=600mm ，h 2=800mm ，问H 为多少mm ？习题1-1附图mH H H m kg m kg mm h mm h 32.181.91080.081.91060.081.9860?,/860/10,800,6003333321=∴⨯=⨯⨯+⨯⨯===== 油水，解：ρρ1－2有一幢102层的高楼，每层高度为4m 。

若在高楼范围内气温维持20℃不变。

设大气静止，气体压强为变量。

地平面处大气压强为760mmHg 。

试计算楼顶的大气压强，以mmHg 为单位。

⎰⎰=∴-=⨯⨯⨯-=⨯⨯-=⎩⎨⎧---⨯=⨯⨯=----=---127.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(29151408055P P p m mHgp p Ln dz pdp p p gdz d ②代入①，得②①解：ρρ1－3某水池，水深4米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。

问：水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N ？外界大气压为1atm 。

解：N dz gz P F 64023501045.12/481.9103410013.13)(3⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=⎰水ρ1－4外界大气压为1atm ，试按理想气体定律计算0.20at （表压）、20℃干空气的密度。

空气分子量按29计。

543(1.013100.209.8110)291.439/8314293.2PM kg m RT ρ⨯+⨯⨯⨯===⨯解：1－5有个外径为R 2、内径为R 1为的空心球，由密度为ρ’的材料制成。

若将该球完全淹没在某密度为ρ的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。

设球内空气重量可略。

3/1'1232'3132)/1(/)3/4())3/4(--=∴=-ρρρπρπR R gR g R R （解：1－6为放大以U 形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U 形压差计。

化工原理第1章流体流动化工原理试题(附答案)姓名 _________ 班级 _________ 学号 __________一、填空题:1.( 3分) 题号 1001 第 1章知识点: 600 难度: 易雷诺准数的表达式为________________。

当密度ρ＝1000kg.m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为1 [m.s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.***答案***Re=dｕρ/μ ; 10; 湍流2.( 3分) 题号 1002 第 1章知识点: 600 难度: 易雷诺准数的表达式为________________。

当密度ρ＝1000 kg. m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=10[mm],以流速为0.15 [m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.***答案***Re=dｕρ/μ ; 1500; 层流3.( 3分) 题号 1003 第 1章知识点: 600 难度: 易雷诺准数的表达式为________________。

当密度ρ＝820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为2[m.s] 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.***答案***Re=dｕρ/μ ; 5,46X10; 湍流4.( 3分) 题号 1004 第 1章知识点: 600 难度: 易雷诺准数的表达式为________________。

当密度ρ＝820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水，在内径为d=10[mm]，以流速为0.5[m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.***答案***Re=dｕρ/μ ; 1366; 层流5.( 2分) 题号 1005 第 1章知识点: 600 难度: 易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_____________.***答案***1m.s6.( 2分) 题号 1006 第 1章知识点: 600 难度: 易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3m.s,此时管内的平均流速为_____________.***答案***1.5m.s7.( 2分) 题号 1007 第 1章知识点: 600 难度: 易某流体在圆管中呈湍流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为4m.s,此时管内的平均流速为_____________.***答案***3.2m.s8.( 2分) 题号 1008 第 1章知识点: 600 难度: 易某流体在圆管中呈湍流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为3m.s,此时管内的平均流速为_____________.***答案***2.4m.s9.( 2分) 题号 1009 第 1章知识点: 600 难度: 易牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_______________.用剪应力的表达式为_______________.***答案***F'=μAdu/dy; τ=μdu/dy10.( 2分) 题号 1010 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为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.***答案***850;-10011.( 2分) 题号 1011 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_________Pa,真空度为_______Pa.***答案***113329; -1330012.( 2分) 题号 1012 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为750mmHg时, 测得某体系的表压为10Pa,则该体系的绝对压强为_________Pa,真空度为_______Pa.***答案***90000; 1013.( 2分) 题号 1013 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为750mmHg时, 测得某体系的表压为10Pa,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg.***答案***675; 7514.( 2分) 题号 1014 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为750mmHg时, 测得某体系的表压为10Pa,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg.***答案***675; 7515.( 2分) 题号 1015 第 1章知识点: 100 难度: 易某物的比重为0.879,其密度为_______.其比容为_______________.***答案***879kg.m; 0.00114 m.kg16.( 2分) 题号 1016 第 1章知识点: 100 难度: 易某物的比重为0.867,其密度为________.其比容为_________ _______.***答案***867kg.m; 0.00115 m.kg17.( 2分) 题号 1017 第 1章知识点: 100 难度: 易某物质的密度为791kg.m,其比重为_________,其比容为__ ________.***答案***0.791; 0.00126m.kg18.( 2分) 题号 1018 第 1章知识点: 100 难度: 易某物质的密度为1831kg.m,其比重为_________,其比容为__________.***答案***1.831; 0.000546m.kg19.( 2分) 题号 1019 第 1章知识点: 100 难度: 易圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm,测得其中的重量流量为11.8kg.s,其体积流量为___________.平均流速为_____ _____.***答案***0.0118m.s 1.5m.s20.( 2分) 题号 1020 第 1章知识点: 100 难度: 易圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm,测得其中的重量流量为15.7kg.s,其体积流量为___________.平均流速为_____ _.***答案***0.0157m.s 2.0m.s21.( 2分) 题号 1021 第 1章知识点: 100 难度: 易圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm,测得其中的重量流量为19.6kg.s,其体积流量为___________.平均流速为_____ _.***答案***0.0196m.s 2.5m.s22.( 2分) 题号 1022 第 1章知识点: 100 难度: 易圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm,测得其中的重量流量为22kg.s,其体积流量为___________.平均流速为______. ***答案***0.022m.s 2.8m.s23.( 4分) 题号 1023 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的水(ρ=998.2kg.m,μ=1.005厘泊)在内径为100mm 的光滑管内流动时,若流速为1.0m.s,其雷诺准数Re为_______,直管摩擦阻力系数λ为_______.***答案***9.93X10; 0.017824.( 4分) 题号 1024 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的水(ρ=998.2kg.m,μ=1.005厘泊)在内径为100mm 的光滑管内流动时,若流速为1.5m.s,其雷诺准数Re为______ _,直管摩擦阻力系数λ为_______.***答案***1.49X10; 0.016125.( 4分) 题号 1025 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的水(ρ=998.2kg.m,μ=1.005厘泊)在内径为100mm 的光滑管内流动时,若流速为2.0m.s,其雷诺准数Re为______ _,直管摩擦阻力系数λ为_______.***答案***1.99X10; 0.015026.( 4分) 题号 1026 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的水(ρ=998.2kg.m,μ=1.005厘泊)在内径为100mm 的光滑管内流动时,若流速为2.5m.s,其雷诺准数Re为______ _,直管摩擦阻力系数λ为_______.***答案***2.48X10; 0.014227.( 4分) 题号 1027 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为1.0m.s,其雷诺准数Re为__________ ,其摩擦阻力系数λ为________.***答案***84.1; 0.76128.( 4分) 题号 1028 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为1.5m.s,其雷诺准数Re为__________ ,其摩擦阻力系数λ为________.***答案***126.2; 0.50729.( 4分) 题号 1029 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为2.0m.s,其雷诺准数Re为__________ ,其摩擦阻力系数λ为________.***答案***168.2; 0.3830.( 4分) 题号 1030 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为2.5m.s,其雷诺准数Re为__________ ,其摩擦阻力系数λ为________.***答案***210.3; 0.30431.( 2分) 题号 1031 第 1章知识点: 400 难度: 易某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30X20mm,其当量直径de为________.***答案***24mm32.( 2分) 题号 1032 第 1章知识点: 400 难度: 易某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为40X30mm,其当量直径de为________.***答案***34.3mm33.( 2分) 题号 1033 第 1章知识点: 400 难度: 易某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为50X40mm,其当量直径de为________.***答案***44.4mm34.( 2分) 题号 1034 第 1章知识点: 400 难度: 易某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为60X50mm,其当量直径de为________.***答案***54.5mm1.( 3分) 题号 1035 第 1章知识点: 500 难度: 易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____________.***答案***转子流量计; 孔板流量计; 文丘里流量计; 湿式气体流量计 ;皮托管2.( 2分) 题号 1036 第 1章知识点: 500 难度: 易测量流体压强的仪器主要有如下两种:_________,____________.***答案***U管压差计; 弹簧压力计3.( 4分) 题号 1037 第 1章知识点: 400 难度: 易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:_____________,_____________***答案***当量长度法; 阻力系数法;h=λ(l/d)(u/2g); h=ζ(u/2g) ;4.( 3分) 题号 1038 第 1章知识点: 400 难度: 易在流体阻力计算中,当量长度的定义是___________________ ___________________________________________________.***答案***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。

化⼯原理习题第⼀部分流体流动答案化⼯原理习题：第⼀部分流体流动⼀、填空1.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加⼀倍，则阻⼒损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加⼀倍⽽流速不变，则阻⼒损失为原来的 1/4 倍。

2.离⼼泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表⽰在⼀定转速下，输送某种特定的液体时泵的性能。

3.处于同⼀⽔平⾯的液体，维持等压⾯的条件必须是静⽌的、连通着的、同⼀种连续的液体。

流体在管内流动时，如要测取管截⾯上的流速分布，应选⽤⽪托流量计测量。

4.⽜顿粘性定律的表达式τ=µ，其应⽤条件是⽜顿型流体层（滞）流流体。

5.如果流体为理想流体且⽆外加功的情况下，写出：单位质量流体的机械能衡算式为常数=++=gp g u z E ρ22 ；单位重量流体的机械能衡算式为常数=++=p u gz E 22ρρ；单位体积流体的机械能衡算式为常数=++=gp g u z E ρ22； 6.有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利⽅程为 z 1ρg+（u 12ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2）。

7.⽓体的粘度随温度升⾼⽽增加，⽔的粘度随温度升⾼⽽降低。

8.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩⼩的地⽅其静压能减⼩。

9.并联管路中各管段压强降相等；管⼦长、直径⼩的管段通过的流量⼩。

10 在离⼼泵⼯作时，⽤于将动能转变为压能的部件是____泵壳__________。

11.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改⽤转⼦流量计，随流量增加转⼦两侧压差值将不变。

12. 离⼼泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。

13.若被输送的流体粘度增⾼，则离⼼泵的压头降低，流量减⼩，效率降低，轴功率增加。

14．雷诺准数的表达式为_____ Re=dｕρ/µ___________。