化工原理习题跟答案文档.docx
《化工原理习题跟答案文档.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理习题跟答案文档.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
化工原理习题跟答案文档
化工原理习题及答案
第一章流体流动
姓名____________班级____________学号_____________成绩______________
一、填空题:
1.(3分)
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=100mm,以流速为1m.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.(2分)
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;-100
3.(3分)
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
4.(2分)
管出口的局部阻力系数等于________,管入口的局部阻力系数等于______.
***答案***
1.0;0.5
5.(3分)
流体体积流量用_____来计算;质量流量用_____来计算;而流体流速用_____来计算。
***答案***
q=u.Aq=u.A.ρu=q/A
6.(3分)
流体在园直管内流动,当Re≥4000时的流型称为___,其平均速度与最大流速的关系为______,而Re≤2000的流型称为___,其平均速度为______。
***答案***
湍流,Wm=0.8Wmax,滞流,Wm=0.5Wmax。
7.(2分)
流体在等径管中作稳定流动,流体由于流动而有摩擦阻力损失,流体的流速沿管长________。
***答案***
不变;
8.(3分)
当Re为已知时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__________,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与____________、_____________有关。
***答案***
64/Re;Re;ε/d
9.(3分)
牛顿粘性定律的表达式为__________,动力粘度(简称为粘度)μ的SI单位为________。
运动粘度ν的SI单位为__________。
***答案***
τ=μdu/dy;Pa.s或N.s.m;m.s
10.(3分)
水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将__________,摩擦系数____________,管道总阻力损失____________。
***答案***
减小;增大;不变
11.(2分)
流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有_________。
***答案***
粘性
12.(2分)
压头转换实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头值,流速再增大时,液位高度_______,因为___________。
***答案***
降低;阻力损失增大
13.(4分)
静止液体中两处压力相等的条件是_______________________________。
***答案***
连续、同一液体、同一水平面。
14.(4分)
液体在园管内作稳定连续流动时,当Re≤________时为滞流流动,其λ=_______;当Re≥________时为湍流流动。
当Re继续增大到大于某一定值时,则流体流动在完全湍流区,当ε/d为一常数时,其λ值为_______。
***答案***
2000;64/Re;4000;常数
15.(4分)
1at=_______kgf.m=_______m.HO=________mm.Hg=_______N.m
***答案***
1;10;735.6;98070
16.(4分)
P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位__________流体所具有的静压能,称为_______________。
***答案***
重量:
静压头
17.(3分)
当20℃的水(ρ=998.2kg.m,μ=1.005厘泊)在内径为100mm的圆管内流动时,若流速为1.0m.s时,其雷诺数Re为_______________,流动型态为___________。
***答案***
9.93×10湍流
18.(3分)
雷诺准数的表达式为____________。
当密度ρ=1000kg.m,粘度=1(厘泊)的水,在内径为d=15mm,以流速为0.1m.s在管内流动时,雷诺数等于__________,流动类型为____________。
***答案***
Re=duρ/μ1500层流
19.(2分)
柏努利方程实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头,当流速再增大时,液位高度_______,因为___________,
***答案***
降低;阻力损失增大
20.(4分)
如图所示,已知,ρ水=1000kg.m,ρ空气=1.29kg.m,R=102mm,则△P=_______kN.m,ξ=______。
本题目有题图:
titu142.bmp
***答案***
1;2;
goodok1/18/2020
二、选择题:
1.(2分)
一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是()关系
A.体系>大气压B.体系<大气压C.体系=大气压
本题目有题图:
titu008.bmp
***答案***
A
2.(2分)
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()
A.Um=1/2UmaxB.Um=0.8Umax
C.Um=3/2Umax
***答案***
B
3.(3分)
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()
A.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
***答案***
A
4.(2分)
转子流量计的主要特点是()。
A.恒截面、恒压差;B.变截面、变压差;
C.恒流速、恒压差;D.变流速、恒压差。
***答案***
C
5.(6分)
下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管路,ab与cd两段长度相等,管径与管壁粗糙度相同,则()。
(1)U形压差计读数
A.R>RB.R=R
C.R<RD.不定
(2)液体通过ab与cd段能量损失______。
A.h>hB.h=h
C.h<hD.不定
(3)ab与cd两段压差______。
A.ΔP>ΔPB.ΔP=ΔP
C.ΔP<ΔPD.不定
(4)R值表示_______。
A.ab段的压差值B.ab段位能变化
C.ab段流动能量损失D.ab段压差值及流动能量损失
***答案***
(1)B.R=R
(2)B.h=h
(3)C.ΔP<ΔP
(4)C.R值表示ab段流动能量损失。
*本题h=R(ρ-ρ)/ρ
h=h=R(ρ-ρ)/ρ
R=R
ΔP/ρg=h=R(ρ-ρ)/ρ
ΔP/ρg=R(ρ-ρ)/ρ-l
6.(2分)
层流与湍流的本质区别是:
()。
A.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。
***答案***
D
7.(2分)
在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍,则细管流速是粗管的()倍。
A.2B.8C.4
***答案***
C
8.(2分)
柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明,若忽略A,B间的阻力损失,试判断B玻璃管水面所处的刻度。
()
A.a位置B.c位置C.b位置
本题目有题图:
titu015.bmp
***答案***
A
9.(2分)
用SI制基本单位表示的压强的单位应该是()
A.PaB.N.mC.kg.m.sD.mmHg
***答案***
C
10.(2分)
表压与大气压、绝对压的正确关系是()。
A.表压=绝对压-大气压B.表压=大气压-绝对压
C.表压=绝对压+真空度
***答案***
A
11.(4分)
流体在园管内作滞流流动时,阻力与流速的()成比例,作完全湍流时,则呈()成比例。
A.平方B.五次方C.一次方
***答案***
C;A
12.(2分)
流体流动产生阻力的根本原因是,因为流体流动()。
A.遇到了障碍物;B.与管壁产生摩擦
C.产生了内摩擦切向力
***答案***
C
13.(2分)
在稳定连续流动系统中,单位时间通过任一截面的()流量都相等。
A.体积B.质量C.体积和质量
***答案***
B
14.(2分)
稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量()。
A.仅随位置变,不随时间变B.仅随时间变、不随位置变
C.既不随时间变,也不随位置变
***答案***
A
15.(2分)
转了流量计的工作原理主要是靠流体()。
A.流动的速度B.对转子的浮力
C.流动时在转子的上、下端产生了压强差。
***答案***
C
16.(2分)
将管路上的阀门关小时,其阻力系数()。
A.变小B.变大C.不变
***答案***
B
17.(2分)
水在园形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的()。
A.1/4B.1/2C.2倍
***答案***
A
18.(2分)
设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强()。
A.愈大B.愈小C.愈接近大气压、
***答案***
B
19.(2分)
一般情况下,温度升高,液体的粘度();气体的粘度()。
A.增大B.减小C.不变
***答案***
B;A
20.(2分)
园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是()。
A.滞流B.过渡流C.湍流
***答案***
A
三、判断题:
1.(2分)
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。
()
***答案***
√
2.(2分)
用U形管液柱压差计测量流体压强差时,测压管的管径大小和长短,都会直接影响测量的准确性。
()
***答案***
×
3.(2分)
当输送流体的管径一定时,增大流体的流量,雷诺准数减少。
()
***答案***
×
4.(2分)
当流体充满导管(圆形)作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。
()
***答案***
×
5.(2分)
牛顿粘性定律是:
流体的粘度越大,其流动性就越差。
()
***答案***
×
6.(2分)
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。
()
***答案***
×
7.(2分)
经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型肯定是层流,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。
()
***答案***
×
8.(2分)
表压强代表流体的真实压强。
()
***答案***
×
9.(2分)
流体流动状态的判断依据是雷诺数Re。
()
***答案***
√
10.(2分)
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。
()
***答案***
√;√
11.(2分)
流体在园管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。
()
***答案***
√
12.(2分)
当量直径de,既可用来计算雷诺数Re();也可用来计算非园形管子的截面积。
()
***答案***
√;×
13.(2分)
流体阻力产生的根本原因是流体与壁面之间的摩擦而引起的。
()
***答案***
×
14.(2分)
原油在园形管中作湍流流动时,其它条件不变,而管长增加一倍,则阻力损失增加一倍,()
***答案***
√
15.(2分)
在并联的各条管路中稳定流动时,流体的能量损失皆相等。
()
***答案***
√
16.(2分)
液体的相对密度是指液体的密度与水的密度的比值。
()
***答案***
√
17.(2分)
流体流经孔板流量计的能量损失较大();而流经文丘里流量计的能量损失较小()
***答案***
√;√
18.(2分)
滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。
()
***答案***
×
19.(2分)
如图所示的转子流量计的安装是正确的()
***答案***
√
20.(2分)
稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等();则流经各截面处的体积流量也相等()
***答案***
√;√
goodok1/18/2020
四、简答题:
1.(6分)
如图,有一敞口高位槽,由管线与密闭的低位水槽相连接,在什么条件下,水由高位槽向低位槽流动?
为什么?
***答案***
pa/ρ+Zg=p/ρ+Σhf;
当(pa/ρ+Zg)>p/ρ时,由1流向2,
当(pa/ρ+Zg)
2.(8分)
学习流体流动与输送,你认为应解决些什么问题?
***答案***
学习流体流动与输送一般应解决以下问题:
(1)合理选择流体输送管道的管径。
(2)确定输送流体所需的能量和设备。
(3)流体流量测量和速度、体积和质量流量、压力,以及控制。
(4)流体流动的形态和条件,作为强化设备和操作的依据。
3.(8分)
理想流体和实际流体如何区别?
***答案***
理想流体是流体没有粘性,流动时,不产生摩擦阻力,液体体不可压缩,受热不膨胀;而实际流体是具有粘性,有摩擦阻力,液体是可以压缩,受热是膨胀。
4.(8分)
Z+p/ρg=Z+p/ρg
(1),
p=p+ρgh
(2)这两个静力学方程式说明些什么?
***答案***
(1)说明静止的连续的同一流体,同一水平面上的各点,深度相同,它的压强亦相等;
(2)说明液体内部任一点的压强是液面深度的函数,距离液面越深,则压强越大,当液面压强变化,必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。
5.(4分)
在常温下输送水,若管径一定,流量增大一倍,雷诺准数增加多少?
若流量一定,管径增大一倍,则雷诺准数又如何变化?
***答案***
V=(π/4)d.uu'=2uRe=duρ/μRe'增大一倍
V=(π/4)(2d).u'u'=u/4Re'=Re/2
6.(3分)
说明流速、体积流量、质量流量的单位以及他们之间的关系。
***答案***
流速u,m.s体积流量V,m.s质量流量W,
kg.su=V/A;W=V.ρ
7.(5分)
何谓层流流动?
何谓湍流流动?
用什么量来区分它们?
***答案***
层流:
流体质点沿管轴作平行直线运动,无返混,在管中的流速分布为抛物线,平均流速是最大流速的0.5倍。
湍流:
流体质点有返混和径向流动,平均流速约为最大流速的0.8倍。
以Re来区分,Re<2000为层流、Re>4000为湍流。
8.(3分)
何谓牛顿型流体?
何谓非牛顿型流体?
***答案***
服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体。
不服从牛顿粘性定律的,称为非牛顿型流体。
非牛顿型流体又分为假塑性流体和胀塑性流体。
9.(8分)
如图所示的某一输水管路中,高位槽液位保持恒定,输水管径不变。
有人说:
由于受到重力的影响,水在管路中会越流越快,即水通过2-2'截面的流速u大于通过1-1'截面的流速u。
这种说法对吗?
为什么?
***答案***
不对。
因为是稳定连续流动
按连续性方程知:
m=m,输水则V=V,现管径不变d=d,故u=u
10.(8分)
如图所示,水在水平管中作稳定连续流动,从A流向B,问:
(1)体积流量V和V哪个大?
为什么?
(2)流速u和u哪个大?
为什么?
(3)静压头P/(ρg)和P/(ρg)哪个大?
为什么?
***答案***
(1)因为输水,按连续性方程知V=V
(2)∵V=V而d<d∴u>u
(3)∵Z+P/(ρg)+u/(2g)=Z+P/(ρg)+u/(2g)+Hf
而水平管Z=Z又∵u>u
若H=0则P/(ρg)<P/(ρg);
若H≠0则P/(ρg)和P(ρg)哪个大?
要由u和u、H之值决定。
11.(8分)
在有一个稳压罐的一条管径不变的输送管上的A.B处分别装上一个相同规格的压力表(如图所示)。
问:
(1)当管路上的阀门C关闭时,两个压力表的读数是否一致?
为什么?
(2)当管路上阀门C打开时,两个压力表的读数是否相同?
为什么?
(设A.B处的气体密度近似相等)
***答案***
(1)阀C关闭时,流体为静止状态,同一水平面上∴P=P。
(2)阀C打开,流体流动,有阻力,为Z=Z,d=d
且ρ=ρ则u=u∴P>P
12.(10分)
用如图所示的实验装置得实验记录如下表所示:
皮托管编号1234
管内直径mm12.7211212
皮托管测压孔高度mm72727221
关闭阀A,玻管水柱高度mm472472472472
全开阀A皮托管测压孔435.5407.5405.1376.5
时玻管水正对水流方向
柱高度mm皮托管测压孔389.5401.8347.6322
平行水流方向
根据以上实验数据,回答下列问题:
(1)、第4点的位压头,静压头和动压头各为多少mmHO?
(2)、水由第2点处流到3点处的阻力损失压头为多少mmHO?
(3)、第1点的速度为多少m.s?
***答案***
(1)Z=21(mmHo),
P/(ρg)=H'-Z=322-21=301(mmHo)
h=u/(2g)=376.5-322=54.5(mmHo)
(2)h=407.5-405.1=2.4(mmHO)
(3)∵u/(2g)=435.5-389.5=46(mmHO)
∴u=0.95m.s
13.(10分)
用如图所示的实验装置得实验记录如下表示:
问:
(1)第1点的位压头,静压头和动压头各为多少mmHo
(2)水从第1点处流到第2点的流动阻力损失压头为多少mmHO
(3)皮托管测量孔平行水流方向时,测出的H'=401.8mm>H'=389.5mm?
皮托管编号1234
管内直径mm12.7211212
皮托管测压孔高度mm72727221
关闭阀A,玻管水柱高度mm472472472472
全开阀A皮托管测压孔435.5407.5405.1376.5
时玻管水正对水流方向
柱高度mm皮托管测压孔389.5401.8347.6322
平行水流方向
***答案***
(1)Z=72mmHo
P/(ρg)=H'-Z=389.5-72=317.5mmHO
h=u/(2g)=435.5-389.5=46mmHO
(2)h=435.5-407.5=28mmHo
(3)H'=h+h∵d>d∴u<u即h>h
h=46mmHoh=407.5-401.8=5.7mmHo
∴h-h=46-5.7=40.3mm
而h=28mm<(h-h)=40.3mm
又H'=h+hz
按hz+h+h=hz+h+h+h
即:
H'+h=H'+h+h
∴H'<H'
h——位头H'=h——静压头h——动压头
14.(8分)
一定量的液体在园形直管内作稳定连续滞流流动。
若管长及液体的物性不变,而管径减至原来的一半,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍?
***答案***
∵hf=λ(L/d)u/2
而滞流时λ=64/Re=64μ/(d*u*ρ)
流速:
u=4V/(πd)
而题设V、L、μ、L不变,即hfα1/d
∵d=d/2∴hf=16hf
15.(8分)
在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水(μ油>μ水),若雷诺数相同,且密度相近,试判断油速大还是水速大?
为什么?
***答案***
∵Re油=Re水而u油>u水,∴u油>u水
16.(8分)
如图所示,液体分别从两容器中流出,液面保持不变,排出管径相同。
问:
(1)图(a)中1-1和2-2截面的u>u还是u=u?
为什么?
(2)图(a)、(b)中Z>Z其它条件不变,忽略阻力损失,则出口处的速度u与u哪个大?
为什么?
(3)图(a)、(b)中Z=Z,则截面2-2*处的速度与u哪个大?
为什么?
***答案***
(1)因液体连续稳定流动,且d=d∴u=u=u
(2)∵u=[2g(z-∑h)]题设h=h=0
∵Z>Z∴u>u
(当然∵Z>Z则hf>hf,∴当hf不能忽略时,
u与u关系视具体情况而定)。
(3)由
(1)和
(2)结果知∵u=u而u>u
∴u>u
17.(8分)
某车间用水量由水塔稳定供给(如图示)。
现若将出口