第1章流体流动与输送机械-2

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。

化工原理考研流体流动、流体输送机械计算题及解题思路第一章流体、泵1.已知输水管内径均为100mm，管内为常温水，流量为30m3/h，U形管中指示液密度为1260kg/m3，R1=872mm，R2=243mm。

求90°弯头的阻力系数ζ和当量长度。

2.槽内水位恒定。

槽的底部与内径为100mm的水平管连接，当A阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm，U形压差计为等直径玻璃管，试求：(1) 当A阀部分开启时，测得R=400mm，此时水管中的流量为多少(m3/h)？已知λ=0.02，管子入口处ζ=0.5。

(2) 当A阀全开时，A阀的当量长度l e=15d，λ=0.02，则水管中流量为多少(m3/h)？B点压强应为多少Pa(表)？读数R为多少？3.用离心泵将密闭贮槽A中的常温水送往密闭高位槽B中，两槽液面维持恒定。

输送管路为Φ108mm×4mm的钢管，全部能量损失为40×u2/2(J/kg)。

A槽上方的压力表读数为0.013MPa，B槽处U形压差计读数为30mm。

垂直管段上C、D两点间连接一空气倒U形压差计，其示数为170mm。

取摩擦系数为0.025，空气的密度为1.2 kg/m3，试求：(1) 泵的输送量；(2) 单位重量的水经泵后获得的能量；(3) 若不用泵而是利用A，B槽的压力差输送水，为完成相同的输水量，A槽中压力表读数应为多少？4.输水管路系统，AO管长l AO=100m、管内径为75mm，两支管管长分别为l OB=l OC=75m，管内径均为50mm，支管OC上阀门全开时的局部阻力系数ζ=15。

所有管路均取摩擦系数λ=0.03。

支管OB中流量为18m3/h，方向如图所示。

除阀门外其他局部阻力的当量长度均已包括在上述管长中。

试求：(1) 支管OC的流量(m3/h)；(2) A槽上方压强表的读数p A(kPa)。

5.用Φ89mm×4.5mm，长80m的水平钢管输送柴油，测得该管段的压降为5000Pa，已知柴油密度为800kg/m3，黏度为25mPa·s，试求：(1) 柴油在管内的流速(m/s)；(2) 该管段所消耗的功率(W)。

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、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关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？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？答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re≥4000时，为湍流，2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？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状态6、层流与湍流的本质区别是什么？答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动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？答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。

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？答：层流时W f∝u，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf∝u2 ，流量增大一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？答：10、如图所示，水槽液面恒定，管路中ab及cd两段的管径、长度及粗糙度均相同，试比较一下各量大小11、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改用转子流量计，转子上下压差值又将如何变化？答：孔板前后压力差Δp=p1-p2，流量越大，压差越大，转子流量计属于截面式流量计，恒压差，压差不变。

本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持！• (119)第一章 流体流动与输送机械 第二章 非均相物系分离•…第三章 • • • • • • • • • • • • •第四章 蒸发 第五章 气体吸收人•人,、 、、＞ :蒸馏目录• (32)• (73)本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持！第七章固体干燥• (119)第一章 流体流动与输送机械1.某烟道气的组成为 CQ13%, 2 76%, HO 11 % （体积％），试求此混合气体在温度 500 C 、压力101.3kPa 时的密度。

解：混合气体平均摩尔质量 •••混合密度879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40%及甲苯60%（质量％）的混合液密度。

101.3kPa , —操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。

若在大气压力为 75 kPaP 表 (P a +P 真)一P a(101.3+130) 75 156.3kPa4 .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5.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 在容器底部开孔与玻璃管相连。

33密度分别为 800 kg/m 和1000 kg/m 。

(2)P AP BpCpD6.为测得某容器内的压力， 采用如图所示的 U 形压力计，指示液为水银。

已知该液体密度为 900kg/m 3, h=0.8m , R=0.45m 。

试计算容器中液面上方的表压。

解:a 1a 20.4 128790.6867混合液密度3防871.8kg/m2.已知20C 时苯和甲苯的密度分别为3.某地区大气压力为的高原地区操作该吸收塔,且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少?解:P 绝 P aP 表 P a + P 表题4 附图已知油与水的h 1_ A_h 2■ C-(1) 计算玻璃管内水柱的高度;(2) 判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。

化工原理I I重学辅导材料第1-2章流体流动及输送机械部分一、填空题1. 在阻力平方区，摩擦系数仅与相对粗糙度有关。

2. 温度升高，液体粘度减小。

3. 离心泵靠叶轮旋转产生的离心力作用排出液体。

4. 牛顿粘性定律的表达式为F=Aμ。

5. 流体在不等径串联管路中稳定流动，大管中的Re一定小管中的Re。

6. 泵壳既是作为泵的外壳汇集液体，同时又是一个装置。

7. 层流流动时，阻力损失与流速呈。

8. 泵实际安装高度必须低于允许安装高度，才不发生现象。

9. 流体在圆形直管内流动，Re=800，相应的摩擦系数为。

10. 离心泵输送液体饱和蒸汽压越大，泵安装高度。

二、选择题1. 泵送液体温度增加，保证离心泵正常工作的安装高度。

A 增加B 不变C 减小D 无法确定2. 两敞口水槽，水面高度保持不变，水由上槽流入下槽，若关小阀门，增大。

A. 流量B. 直管阻力损失C. 总阻力损失D. 阀前压力3. 流体在圆形直管内流动时，摩擦系数为0.020，流动不可能为。

A 湍流；B 层流；C 过渡流；D A或C4. 敞口槽内存有油和水，液面压力为101.3 kPa，油层2m，密度850kg/m3；水层3m，密度1000kg/m3；槽底压力表读数为kPa。

A 147.3；B 47；C 46.1 ；D 55.2。

5. 用测定流体流量时，流量改变，压降不变。

A 文丘里流量计；B 皮托管；C 转子流量计；D 孔板流量计。

6. 实际流体在等径水平管内稳定流动，不断改变。

A 质量流量B 动能C 位能D 静压能7. 两个同一高度敞口贮槽，分别盛满油和水，水密度大于油密度，油槽底部压力水槽底部压力。

A 大于B 等于C 小于D 不确定8. 由于离心泵无自吸能力，为避免现象的发生，启动前先要灌泵。

A 气缚B 汽蚀C 倒吸D 叶轮不转9. 离心泵工作时，泵入口的真空表读数减小，可能引起现象。

A. 汽蚀B. 气缚C. 倒灌D. 扬程升高10. A 设备内压力表读数为101.3 kPa ，B 设备内真空表读数为11.3 kPa ，两设备内的压力差为 kPa 。

目录第一章流体流动与输送设备 (2)第二章非均相物系分离 (26)第三章传热 (32)第四章蒸发 (44)第五章气体吸收 (48)第六章蒸馏 (68)第七章干燥 (84)第八章萃取 (92)第一章 流体流动与输送机械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。

第一章 流体流动与输送机械一、 填空或选择1．牛顿粘性定律的表达式为du dyτμ=，该式应用条件为 牛顿型 流体作_层流 流动。

在SI 制中，粘度的单位是 流体的物性 ，在cgs 制中，粘度的单位是 泊 。

2．*设备的表压强为100kPa ，则它的绝对压强为_201.33 kPa ；另一设备的真空度为400mmHg ，则它的绝对压强为_360mmHg 。

〔当地大气压为101.33 kPa 〕3．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布侧形是_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 关系为64Reλ=。

层流区又称为阻力的 一次方 。

4．流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与_Re_和_ε/d 有关；假设其作完全湍流，则λ仅与_ε/d 有关。

完全湍流又称为阻力的 平方区 。

5．流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_层流底层_，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度_越薄 ；流动阻力 越大 。

6．因次分析的依据是_因次一致性原则 。

7．从液面恒定的高位槽向常压容器加水，假设将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将_减小 ，管路的局部阻力将_增大 ，直管阻力将_减小 ，管路总阻力将_恒定 。

〔设动能项可忽略。

〕8．根据流体力学原理设计的流量〔流速〕计中，用于测定大直径气体管路截面上速度分布的是 测速管〔皮托管〕 ；恒压差流流量计有 转子流量计 ；恒截面差压流量计有 孔板流量计和文丘里流量计 ；能量损失最大的是 孔板流量计 ；对流量变化反映最灵敏的是孔板流量计。

A ．孔板流量计B ．文丘里流量计C ．皮托管D ．转子流量计9．当量直径的定义式为4⨯流通截面积润湿周边，水力半径为_1/4_倍当量直径。

10．直管阻力的计算式22f l u p d ρλ∆=； 局部阻力的计算式有22f u p ρξ∆=和22e f l u p d ρλ∆=。

11．水流经图示的管路系统从细管喷出。

第一章 流体流动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。

在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此()（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。

读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，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=100 mm 。

试求A 、B 两点的表压力。

解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ 7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。

液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。

试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。