化工原理流体流动题库.docx

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化工原理流体流动题库

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）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

；

单位重量流体的机械能衡算式为

；

单位体积流体的机械能衡算式为

；

（5）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z1ρg+（u12ρ/2）+p1+Wsρ=z2ρg+（u22ρ/2）+p2+ρ∑hf，各项单位为Pa（N/m2）。

（6）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。

（7）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。

（8）流体流动的连续性方程是u1Aρ1=u2Aρ2=······=uAρ；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为u1d12=u2d22=······=ud2。

（9）当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395mmHg。

测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。

（10）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。

（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）离心通风机的全风压是指静风压与动风压之和，其单位为Pa。

（14）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。

降尘室的生产能力只与沉降面积和颗粒沉降速度有关，而与高度无关。

（15）分离因素的定义式为ut2/gR。

（16）已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5m，气体的切向进口速度为20m/s，则该分离器的分离因数为800/9.8。

（17）板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的1/4。

（18）在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的2次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的0.5次方成正比。

二选择

1流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用A流量计测量。

A皮托管B孔板流量计C文丘里流量计D转子流量计

2离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生A。

A气缚现象B汽蚀现象C汽化现象D气浮现象

3离心泵的调节阀开大时，B

A吸入管路阻力损失不变B泵出口的压力减小

C泵入口的真空度减小D泵工作点的扬程升高

4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，管道总阻力损失C。

A增大B减小C不变D不能判断

5流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的C项。

A动能B位能C静压能D总机械能

6在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数数值C

A与光滑管一样B只取决于ReC取决于相对粗糙度D与粗糙度无关

7孔板流量计的孔流系数C0当Re增大时，其值B。

A总在增大B先减小，后保持为定值C总在减小D不定

8已知列管换热器外壳内径为600mm，壳内装有269根25×2.5mm的换热管，每小时有5×104kg的溶液在管束外侧流过，溶液密度为810kg/m3，粘度为1.91×10－3Pa·s，则溶液在管束外流过时的流型为A。

A层流B湍流C过渡流D无法确定

9某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应C。

A停泵，向泵内灌液B降低泵的安装高度

C检查进口管路是否有泄漏现象D检查出口管路阻力是否过大

10某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2=d0/2）的管子时，若流体为层流，则压降p为原来的C倍。

A4B8C16D32

三计算

1为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。

测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。

今测得U形压差计读数为R=130mm，通气管距贮槽底面h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。

试求贮槽内液体的贮存量为多少吨？

解：

由题意得：

R=130mm，h=20cm，D=2m，

980kg/

，

。

（1）

管道内空气缓慢鼓泡u=0，可用静力学原理求解。

（2）空气的

很小，忽略空气柱的影响。

2测量气体的微小压强差，可用附图所示的双液杯式微差压计。

两杯中放有密度为

的液体，U形管下部指示液密度为

，管与杯的直径之比d/D。

试证气罐中的压强

可用下式计算：

证明：

作1-1等压面，由静力学方程得：

（1）

代入

（1）式得：

即

3利用流体平衡的一般表达式

推导大气压p与海拔高度h之间的关系。

设海平面处的大气压强为

，大气可视作等温的理想气体。

解：

大气层仅考虑重力，所以：

X=0，Y=0，Z=-g，dz=dh

又理想气体

其中M为气体平均分子量，R为气体通用常数。

积分整理得

4如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为83×3.5mm，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。

当输水量为36m3/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg，压力表读数为2.452×105Pa，泵的效率为70%，水的密度为1000kg/m3，试求：

（1）两槽液面的高度差H为多少？

（2）泵所需的实际功率为多少kW？

（3）真空表的读数为多少kgf/cm2？

解：

（1）两槽液面的高度差H

在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：

其中，

u3=0,p3=0,

p2=2.452×105Pa,H2=5m,u2=Vs/A=2.205m/s

代入上式得：

（2）泵所需的实际功率

在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：

其中，

u2=u3=0,p2=p3=0,H0=0，H=29.4m

代入方程求得：

We=298.64J/kg，

故

，η=70%，

（3）真空表的读数

在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：

其中，

H0=0，u0=0,p0=0,H1=4.8m,u1=2.205m/s

代入上式得，

5两敞口贮槽的底部在同一水平面上,其间由一内径75mm

长200m的水平管和局部阻力系数为0.17的全开闸阀彼此相

连，一贮槽直径为7m，盛水深7m，另一贮槽直径为5m，盛

水深3m，若将闸阀全开，问大罐内水平将到6m时，需多长

时间？

设管道的流体摩擦系数

。

解：

在任一时间t内，大罐水深为H，小罐水深为h

大罐截面积=

，

小罐截面积=

，

当大罐水面下降到H时所排出的体积为：

，

这时小罐水面上升高度为x；

所以

而

在大贮槽液面1-1´与小贮槽液面2-2´间列柏努利方程，并以底面为基准水平面，有：

其中

大气压，u为管中流速，

，

代入方程得：

若在dt时间内水面从H下降H-dH，这时体积将变化为-38.465dH，则：

故

6用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为1.5×105Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。

输送管路尺寸为108×4mm的无缝钢管，吸入管长为20m，排出管长为100m（各段管长均包括所有局部阻力的当量长度）。

当阀门为3/4开度时，真空表读数为42700Pa，两测压口的垂直距离为0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02。

试求：

（1）阀门3/4开度时管路的流量（m3/h）；

（2）压强表读数（Pa）；

（3）泵的压头（m）；

（4）若泵的轴功率为10kW，求泵的效率；

（5）若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。

解：

（1）阀门3/4开度时管路的流量（m3/h）；

在贮槽液面0-0´与真空表所在截面1-1´间列柏努利方程。

以0-0´截面为基准水平面，有：

其中，

z0=0，u0=0,p0=0（表压）,z1=3m,p1=-42700Pa（表压）

代入上式，得：

u1=2.3m/s，Q=

（2）压强表读数（Pa）；

在压力表所在截面2-2´与容器液面3-3´间列柏努利方程。

仍以0-0´截面为基准水平面，有：

解得，p2=3.23×105Pa（表压）

（3）泵的压头（m）；

在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得，

（4）泵的有效功率

（5）若离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄露。

7如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m，压力表之后管路长度为80m，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h。

求：

（1）整个管路的阻力损失，J/kg；

（2）泵轴功率，kw；（3）压力表的读数，Pa。

解：

（1）整个管路的阻力损失，J/kg；

由题意知，

则

（2）泵轴功率，kw；

在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：

其中，

u0=u1=0，p1=p0=0（表压）,H0=0，H=20m

代入方程得：

又

故

，η=80%，

B

R″

A

HR′

R

ts

8用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为57×3.5mm，泵出口垂直管段A、B截面上的测压口有软管与两支液柱压差计相连，其上指示剂水银柱的读数分别为R=40mm及R′=1200mm。

右边压差计的左侧指示剂液面与截面A的垂直距离H=1000mm，右侧开口支管的水银面上灌有一段R″=20mm的清水。

A、B两截面间的管长（即垂直距离）为hAB=6m。

管路中的摩擦系数为0.02。

当地大气压强为1.0133×105Pa，取水的密度为1000kg/m3，水银的密度为13600kg/m3。

试求：

（1）截面A、B间的管路摩擦阻力损失∑hf,AB,J/kg；

（2）水在管路中的流速u,m/s；（3）截面B上的压强pB,Pa；（4）截面A上的压强pA,Pa。

解：

（1）截面A、B间的管路摩擦阻力损失