化工原理 题库2流体计算题Word文档下载推荐.docx

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9.81）=0.191m

本题目有题图titu020

4.（12分）题号:

1265第1章知识点:

340难度:

水塔供水系统，管路总长Lm（包括局部阻力在内当量长度）,1-1'

到2-2'

的高度Hm,规定供水量Vm.h。

当忽略局部阻力损失和动压头时，试导出管道最小直径dmin的计算式。

若L=150m，H=10m,V=10m.h,λ=0.023，求d

在1-1′与2-2′间列柏努利方程，以通过水平管的中心线为水平基准面

（Z-Z）+（p-p）/ρg=hf=λ（L/d）u/2g

由p-p=0Z-Z=H

∴H=λ（L/d）u/2g而u=Vh/[3600（πd/4）]代入上式

H=λ（8VhL/3600πgd）

=>

d=λ（8LVh/3600πgH）

∴d=[λ（8LVh/3600πgH）]代入数据：

d=[0.023×

（8×

150×

10/3600×

π×

9.81×

10）]

=0.0466m=46.6mm

本题目有题图titu021

5.（10分）题号:

1266第1章知识点:

430难度:

一输油管，原输送ρ=900kg.m，μ=1.35泊的油品，现改输送ρ=880kg.m，μ=1.25泊的另一油品。

若两种油品在管内均为层流流动，且维持输油管两端由流动阻力所引起的压强降-△pf不变,则输送的油量（质量流量m）有何变化?

（用百分数表示）

64/R（l/d）.（u/2）=64/R（l/d）.（u/2）

u/（dρu）.u=u/（dρu）.u

uu/ρ=uu/ρ

∴u/u=μρ/μρ

=1.35×

880/1.25×

900=1.056

输油量比原来增加5.6%

6.（10分）题号:

1267第1章知识点:

密度为1000kg.m，粘度为1cp的水，以10m.h的流量在φ51×

3mm的水平管道内流过,在管路上某处流体静压强为1.5kgf.cm（表压），若管路的局部阻力可略去不计，问距该处100m下游处流体静压强为多少Pa?

（Re=3×

10-1×

10时,λ=0.3164/Re）

u=V/（πd/4）=10/（3600×

π×

0.045/4）=1.75m.s

Re=duρ/μ=0.045×

1.75×

1000/（1×

10）=78750

λ=0.3164/Re=0.3164/78750=0.0189

由柏式：

Z=Zu=u

∴p/ρ=p/ρ+λ（l/d）（u/2）

p=p-λ（l/d）（ρu/2）

=1.5×

10-0.0189×

（100/0.045）×

（1.75/2）×

1000

=8.3×

10N.m（表压）

7.（10分）题号:

1268第1章知识点:

某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路的管径增加一倍，求因摩擦损失而引起的压力降有何变化？

根据泊氏方程：

-△p=32uμl/d以及：

（π/4）du=（π/4）du=Vs

已知：

d=2d

则：

u/u=d/d=（2d）/d=4即：

u=u/4

原工况：

-△p=32uμl/d

现工况：

-△p=32uμl/d

∵μ=μl=lu=u/4d=2d

将上述各项代入并比较：

现/原:

△p/△p=[32×

u×

μ×

l/d]=1/16

答：

因摩擦而引起的压降只有原来的1/16

8.（12分）题号:

1269第1章知识点:

用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4吨.h,高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长（包括阀门及管件的当量长度）430m,进出口阻力不计。

管径为φ108×

4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。

对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：

He=△Z+λ[（l+Σle）/d]（u/2g）

△Z=20ml+Σle=430md=108-2×

4=100mm=0.1m

u=Vs/0.785d

=38400/3600×

0.785×

0.1×

960=1.415m.s

Re=duρ/μ=0.1×

1.415×

960/3430×

10=39.6<

2000

λ=64/Re=64/39.6=1.616He=20+1.616×

（430/0.1）×

（1.415/2×

9.81）=729.13m

N=Q·

He·

ρg/η=38400×

729.13×

9.81/（3600×

0.5×

1000）=152.6kw

9.（12分）题号:

1270第1章知识点:

300难度:

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φ38×

2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为um.s,系统的Σhf=20.6（u/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?

∵u≈0≈up=p

于是gZ=gZ+Σhf

g（Z-Z）=Σhf=20.6u/2

u=[2g（Z-Z）/20.6]

=（2×

6/20.6）=2.39m.s

Z′=Z+20.6u′/2g

=5+20.6（1.3×

2.39）/（2×

9.81）=15.136m

增高为：

Z′-Z=15.136-11=4.136m

本题目有题图titu022

10.（12分）题号:

1271第1章知识点:

用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×

10N.m,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为317.7J.kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m（包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度）输送管尺寸为φ108×

4mm,水的密度为1000kg.m。

求输水量为多少m.h。

Zg+（p/ρ）+（u/2）+W=Zg+（p/ρ）+（u/2）+Σhf

已知数据：

Z=0；

P（表）=0；

u≈0；

W=317.7[J.kg]；

Z=20[m]；

p=9.807×

10[N.m]（表）；

ρ=1000[kg.m]

简化上式：

W=Zg+（p/ρ）+（u/2）+Σhf又Σhf

=λ（l/d）（u/2）=9.9u

∴317.7=9.81×

20+9.807×

10/1000+u/2+9.9u10.4u=23.43

∴u=1.5[m.s],V=（π/4）D×

u×

3600=0.785×

（0.1）×

1.5×

3600=42.41[m.h]

本题目有题图titu023

11.（10分）题号:

1272第1章知识点:

有一敞口储油罐，为测定其油面高度，在罐下部装一U形管压差计（如图示），油的密度为ρ，指示液密度为ρ，（U形管压差计B侧指示液面上充以高度为h的同一种油）,当储油罐充满时，U形管指示液面差为R，试导出：

当储油罐油量减少后，储油罐内油面下降高度H与U形管B侧液面下降高度h之间的关系。

由静力学方程式：

H′ρ=Rρ+hρ（a）

当罐内液面下降H时，B侧下降h，A侧上升h

∴R′=R-2h（H′-H-h）ρ=（R-2h）ρ+hρ（b）

将式（a）代入式（b）并整理可得：

H=h[（2ρ/ρ）-1]或h=Hρ/（2ρ-ρ）

本题目有题图titu024

12.（12分）题号:

1273第1章知识点:

320难度:

如图所示，D=100mm,d=50mm,H=150mm,ρ气体=1.2kg.m。

当R=25mm时,将水从水池中吸入水平管中间,问此时V气体=?

m.s（阻力可忽略）

选1-1、2-2截面与基准面0-0，如图所示。

在两截面之间列柏方程并简化得到：

（p/ρ）+（u/2）=（p/ρ）+（u/2）

（1）由已知数

据：

p=0.025×

13600×

9.81=3335N.m

p=-0.15×

1000×

9.81=-1472N.m

u=（100/50）u=4u

代入

（1）可得：

15u=2（p-p）/ρ=8012

u=23.11m.sVs=（π/4）Du=0.1814m.s

或V=653m.h

本题目有题图titu025

13.（15分）题号:

1274第1章知识点:

354难度:

如图所示的管路系统中，有一直径为φ38×

2.5mm、长为30m的水平直管段AB,并装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量,流量系数Co=0.63。

流体流经孔板永久压强降为3.5×

10N.m，AB段的摩擦系数可取为0.024。

试计算:

⑴液体流经AB管段的压强差；

⑵若泵的轴功率为500w，效率为60%，则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。

⑴在A-B之间列柏方程（管中心线为基准面）：

gZA+（uA/2）+（pA/ρ）=gZB+（uB/2）+（pB/ρ）+Σhf

pA-pB=ρΣhf=ρ·

（λl/d）·

（uA/2）+△ρ孔

uo=Co[2gR（ρA-ρ）/ρ]

=0.63[2×

0.6（13600-867）/867]0.5=8.284m.s

u=（16.4/33）×

8.284=2.046m.s

∴pA-pB=0.024×

（30/0.033）×

（2.046/2）×

867+3.5×

10=74590N.m

⑵Ne=W.W=（74590/867）[（π/4）duρ]

=86（0.785×

0.033×

2.046×

867）=130w

有效功率百分数=130/（500×

0.6）×

100%=43.3%

本题目有题图titu026

14.（12分）题号:

1275第1章知识点:

用离心泵经φ57×

3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂（密度为

800kg.m,粘度为20cp）输送到反应器中。

设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。

已知钢管总长度（包括局部阻力当量长度）为25m，反应器内的压力恒定为4kgf.cm（表压），有机溶液输送量为6m.h，试确定泵提供的压头。

取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截

面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面：

gZ+（u/2）+（p/ρ）+W=gZ+（u/2）（p/ρ）+Σhf

W=（Z-Z）g+[（u-u）/2]+[（p-p）/ρ]+Σhf

Σhf=λ[（l+le）/d]（u/2）

u=（6/3600）/[（π/4）×

0.05]=0.8488m.su≈u≈0Z=0

Re=duρ/μ=0.05×

0.8488×

800/（20×

10）=1697.6<

2000

则λ=64/Re=64/1697.6=0.0377

Σhf=0.0377×

（25/0.05）×

（0.8488/2）=6.7904J.kg

故W=（16-0）×

9.807+4×

9.807×

10/800+6.7904=654.05J.kg

本题目有题图titu027

15.（14分）题号:

1276第1章知识点:

730难度:

如图所示，假设两种流动状态的摩擦系数相等，离心泵的效率相等。

如将输送流量增加到原来流量的2倍，则其有效功率应增加为原来的几倍。

λ＝λ，η＝η原来流动参数下标为1，流量加倍时下标为2，

两敞口液面间列柏努利方程得：

H＝∑ｈ＝λ×

∑（ｌ＋ｌ）/d×

（ｕ/2）…

（1）

（ｕ/2）…

（2）

两种流动状态的流量比

Q/Q＝ｕ/ｕ＝2……（3）

（1）、

（2）、（3）式联解得：

∑ｈ/∑ｈ＝H/H＝ｕ/ｕ＝4……（4）

N/N＝QHρ/102η/（QHρ/102η）

＝QH/（QH）＝8

输送流量增加2倍时，则其有效功率为原来的8倍。

本题目有题图titu028

16.（10分）题号:

1277第1章知识点:

如图（ａ）所示两个容器与一水银压差计用橡皮管相连接，此二容器中均充满水，设水银压差计读数R为650mmHｇ，试求：

（1）二容器的压力差为多少？

（2）如果将二容器由图（ａ）改为图（ｂ）位置时，此时的压力差和读数有何改变？

为什么？

（1）P－P＝Rｇ（ρ－ρ）

＝0．65（13600－1000）×

9．81

＝80343．9N.m＝8190mmHO

（2）P"

＝P＋（H'

＋R'

）ρｇ

P"

＝P＋[R'

ρ＋（H+2）ρ]ｇ

＝P

P－P＝R'

（ρ－ρ）ｇ＋2ρｇ

∴R＝（P－P－2ρｇ）/（ρ－ρ）ｇ

＝（80343．9－2×

9．81）/（12600×

9．81）

＝0．49mHO

压力差由图（ａ）变换到图（ｂ）位置时，因系统条件未变化，则压力差值不变，但压力差读数由R降到R'

，这是因压力差两边的水柱高度变化而改变的原因。

本题目有题图titu029

17.（10分）题号:

1278第1章知识点:

将20℃的水由水池打至一敞口高位槽中，槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。

管路总能量损失为50Ｊ.kg，流量为20m.h，试求理论功率为多少kw？

ｇZ＋ｕ/2＋P/ρ＋W＝ｇZ＋ｕ/2+P/ρ+∑ｈ

Z＝0，Z＝31.6m，P＝P，ｕ≈0，ｕ≈0，

∑ｈ＝50Ｊ/kg

Ｗ＝ｇZ＋∑ｈ＝9.81×

31.6＋50＝360Ｊ/kg

m＝20/3600×

1000＝5.556kg.s

N＝Ｗm＝360×

5.556＝2000Ｊ.s＝2kw

18.（14分）题号:

1279第1章知识点:

某油品在Φ89×

4mm的无缝钢管中流动。

在A和B的截面处分别测得压强P＝15.2×

10N.m，P＝14.8×

10N.m。

试计算管路中油品的流量。

A、B间长为40m，其间还有2个90弯头（每个弯头的当量长度ｌ＝35d），ρ油＝820kg.m，μ油＝121cp。

A－B间列柏努利方程：

Z＋ｕ/2ｇ＋P/ρｇ＝Z＋ｕ/2ｇ＋P/ρｇ＋∑H

（P－P）/ρｇ－（Z－Z）＝∑H

＝λ（ｌ＋ｌ）/d×

ｕ/2g

（15.2-14.8）×

10/（820×

9.81）-1=64/（duρ/μ）×

（l+l）/d×

ｕ/2ｇ

＝64μ/（dρ）×

（ｌ＋ｌ）/d×

ｕ/2ｇ

ｕ＝（3.973×

2×

（0.081）×

820/（64×

121×

10×

45.67）=1.186m.s

校验：

R＝dｕρ/μ＝0.081×

1.186×

820/（121×

10）＝651＜2000

∴V＝Aｕ＝0.785（0.081）×

1.186

＝6.11×

10m.s＝22m.h。

本题目有题图titu030

19.（15分）题号:

1280第1章知识点:

743难度:

密度为1200kg.m的盐水，以25m.h的流量流过内径为75mm的无缝钢管。

两液面间的垂直距离为25m，钢管总长为120m，管件、阀门等的局部阻力钢管阻力的25％。

试求泵的轴功率。

假设：

（1）摩擦系数λ＝0.03；

（2）泵的效率η＝0.6

Z＋ｕ/（2ｇ）＋P/ρｇ＋H＝Z＋ｕ/（2ｇ）

＋P/ρg+∑H

Z＝0，Z＝25m，ｕ≈0，ｕ≈0，P＝P

∴H＝Z＋∑H＝25＋∑H

∑H＝（λ×

ｌ/d×

ｕ/2ｇ）×

1.25

ｕ＝V/A＝25/（3600×

（0.075））＝1.573m.s

∑H＝（0.03×

120/0.075×

1.573/（2×

9.81）×

1.25＝7.567m盐水柱

H＝25＋7.567＝32.567m

N＝QHρ/102＝25×

32.567×

1200/（3600×

102）＝2.66kw

N轴＝N/η＝2.66/0.6＝4.43kw

20.（10分）题号:

1281第1章知识点:

水在内径为250mm的钢管内流动。

已知截面1－1处的流速为1m.s，测压管中水柱高为1m；

在截面2－2处管内径为150mm。

试计算在截面1－1与2－2处产生的水柱高度差h为多少m水柱？

（忽略阻力损失）

在截面1－1与2－2间列柏努利方程：

Z＋ｕ/（2ｇ）＋P/ρｇ＝Z＋ｕ/（2ｇ）＋P/ρｇ

Z＝0，Z＝0

P/（ρｇ）＝1mHO，ｕ＝1m.s

∴P/（ρｇ）－P/（ρｇ）＝ｕ/（2ｇ）－ｕ/（2ｇ）

ｕ＝ｕ（d/d）＝1×

（250/150）＝2.78m.s

∴h＝P/（ρｇ）－P/（ρｇ）

＝2.78/（2×

9.81）－1/（2×

9.81）＝0.343mHO

本题目有题图titu031

21.（10分）题号:

1282第1章知识点:

图示为水泵进水管的装置。

管子尺寸为φ57×

3.5mm；

管的下端位于储水池水面下2m，并装有底阀及滤网，该处之局部阻力压头损失为12ｕ/（2ｇ）；

截面2－2处的真空度为4m水柱；

由1－1至2－2截面的沿程压头损失为9ｕ/（2ｇ）。

试求：

进水管的流量为多少m.h?

以水面与2－2截面列柏努利方程：

Z＝0，ｕ＝0，P＝0，Z＝3m，P/ρｇ＝－4mHO

∑H＝12ｕ/2ｇ＋9ｕ/2ｇ＝21ｕ/2ｇ＝21ｕ/2ｇ

21ｕ/2ｇ＋ｕ/2ｇ＝22ｕ/2ｇ＝4－3＝1m

∴ｕ＝（2×

9.81/22）＝0.94m.s

∴V＝3600×

0.785（0.05）×

0.94＝6.64m.h

本题目有题图titu032

22.（12分）题号:

1283第1章知识点:

310难度:

水在一倾斜管中流动，如附图所示，已知压差计读数为200mm，试问测量段的阻力为多少？

在两测压孔之间列柏努利方程式：

Z＋P/ρｇ＋ｕ/2ｇ＝Z＋P/ρｇ＋ｕ/2ｇ＋h

∴h

＝（P-P）/ρｇ－（Z－Z）－（ｕ－ｕ）/2ｇ

＝（P－P）/ρｇ－Z－（ｕ－ｕ）/2ｇ

由静力学方程式可得

（P－P）/ρｇ＝ｈ（ρ－ρ）/ρ＋Z

∴h＝h（ρ-ρ）/ρ－（ｕ－ｕ）/2ｇ

u＝1m.s，ｕ＝ｕ×

（d/d）＝4m.s

∴h＝0.2×

12.6－（16－1）/（2×

9.81）

＝1.755mHO＝1755mmHO＝17221Pａ

本题目有题图titu033

23.（8分）题号:

1284第1章知识点:

640难度:

15℃水在内径为10mm的钢管内流动，流速为0.15m.s，试问：

（1）该流动类型是层流还是湍流？

（2）如上游压强为7kgf.cm，流经多长管子，流体的压强降至3kgf.cm？

15℃水的密度为999.1kg.m，粘度为1.14cp。

（1）Re＝dｕρ/μ＝0.010×

0.15×

999.1/（1.14×

10）

＝1314＜2000该