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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
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