化工原理复习题.docx
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化工原理复习题
化工原理复习题
一、填空题:
1.牛顿粘性定律用内摩擦力的表达式为.用剪应力的表达式为.
2.当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为50mmHg则,该体系的绝对压强为mmHg,真
空度为mmHg.
3.计算流体局部阻力损失的方法有:
,其相应的阻力损失计算公
式为,。
4.理想流体是指;而实际流体是指
5.牛顿粘性定律表达式为,其比例系数(粘度)的物理意义是
6.流体流动的型态用来判断,当时为湍流,当时为滞流,当时为过渡
流。
7.化工生产中,物料衡算的理论依据是,热量衡算的理论基础是。
8.当流体的体积流量一定时,流动截面扩大,则流速,动压头,静压头
9.流体的粘度指。
粘度随温度变化而变化,液体的粘度随温
度升高而;气体的粘度则随温度升高而。
10.液柱压力计量是基于原理的测压装置,用U形管压强计测压时,当压强计一端与大气
相通时,读数R表示的是或。
11.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是,,
,。
12.若Re值已知时,则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。
13.孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于:
前者是恒,变;后者是恒,变
14.液体的粘度随温度升高而,气体的粘度随温度的升高而。
15.若流体在圆形直管中作滞流流动,其速度分布呈型曲线,其管中心最大流速是平均流速的
倍,摩擦系数λ与Re的关系为。
16.牛顿粘性定律的数学表达式为,牛顿粘性定律适用于型流体。
17.流体做层流流动时,管内平均流速是最大流速的倍,湍流时,管内平均流速是最大流速的
倍。
18.流体在管路中作连续稳态流动时,任意两截面流速与管径的关系为,所以,流速随
着管径的减小而。
19.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是.
20.按照化工单元操作所遵循的基本规律的不同,可将单元操作分为、、
。
21.流体沿壁面流动时,有显著速度梯度的区域称为。
22.液体在等直径的管中作稳态流动,其流速沿管长,由于有摩擦阻力损失,静压强沿管长
。
23.稳态流动是指流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等物理量仅随
二、选择题:
1.流体在圆管内流动时,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
4.为提高微差压强计的测量精度,要求指示液的密度差()
A.大B.中等C.越小越好D.越大越好
5.一个工程大气压等于()Pa;()Kgf.cm-2。
54
A.1.013×105B.9.8×104C.1D.1.5
6.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
7.圆管内流动流体湍流时的雷诺准数值应为()
A.Re<2000B.Re>4000C.Re=2000~4000
8.流体在管路中作稳态流动时,具有()的特点。
A.呈平缓的滞流B.呈匀速运动
C.在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等;
D.
)。
任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化
9.
表压与大气压、绝对压间的关系是(
16.
)成比
流体在圆管内作滞流流动时,阻力与流速的()成比例,作完全湍流时,则阻力与流速的(例。
A.平方B.五次方C.一次方
17.流体在管内作湍流流动时,滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而()。
A.增厚B.减薄C.不变
18.将管路上的阀门关小时,其阻力系数()。
A.变小B.变大C.不变
19.u2/2的物理意义是表示流动系统某截面处()流体具有的动能。
A.1kgB.1NC.1m
20.流体流动时产生阻力的根本原因是流体流动()。
9.
在相同的设备条件下,密度越大,粘度越小的流体越易形成湍流状态。
10.
牛顿粘性定律是:
流体的粘度越大
11.孔板流量计是文丘里流量计的改进
12.
其流动性就越差。
(),其压头损失比文氏流量计小得多。
各种形式的压头可以互相转,但导管任一截面上的位压头、动压
实际流体在导管内作稳态流动时头与静压头之和为一常数。
()
14.经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型呈层流,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。
()
15.流体在管内以湍流流动时,在近管壁处存在层流内层,其厚度随Re的增大而变薄。
()
16.表压强就是流体的真实压强。
()
17.设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。
()
18.一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。
()
19.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影响测量的准确性。
()
20.流体在圆管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。
()
21.稳定流动时,流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。
()
22.流体在管内作稳定湍流时,当Re一定时,摩擦系数λ随管子的相对粗糙度的增加而增大。
()
23.柏努利方程中的P/(ρg)表示1N重的流体在某截面处具有的静压能,又为静压头。
()
24.流体阻力产生的根本原因是由于流体与壁面之间的摩擦引起的。
()
25.液体在圆形管中作滞流流动时,其它条件不变,仅流速增加一倍,则阻力损失增加一倍()
26.稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等;流经各截面处的体积流量也相等()
27.理想流体流动时,无流动阻力产生。
()
28.流体在水平管内作稳定连续流动时,直径小处,流速增大;其静压强也会升高。
()
29.滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。
()
30.在静止的、处于同一水平面上的、各点液体的静压强都相等。
()
31.实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时,λ与雷诺数的大小无关。
()四、问答题:
1.什么是流体连续稳定流动?
2.流体粘度的意义是什么?
流体粘度对流体流动有什么影响?
3.何谓层流流动?
何谓湍流流动?
用什么量来区分它们?
4.什么是连续性假定?
5流体流动的连续性方程的意义如何?
6.流体静力学基本方程的意义是什么?
7.流速与管路建设投资费及运行操作费的关系。
五、计算题:
1.水在管内流动,截面1处管内径为0.2m,流速为0.5m.s-1,由于水的压强产生水柱高1m;截面2处管内径为0.1m。
若忽略水由1至2处的阻力损失,试计算截面1、2处产生的水柱高度差h为多少m?
2.一输油管,原输送ρ1=900kg/m3,μ1=135cp的油品,现改输送ρ2=880kg./m3,μ2=125cp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,流型为层流,则输送的油量有何变化?
3.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?
4.用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油,流量为38.4T/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%。
5.
A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为φ38×
2
um/s,系统的Σhf=20.6u2/2[J/kg],因扩大生产,须再建一
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
某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽
2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为套同样的系统,所用输液管直径不变,比原系统增高多少?
3
7.如图所示,D=100mm,d=50mm,H=150mmρ,气体=1.2kg/m3。
当R=25mm时,将水从水池中吸入水平管中间,此时V气体为多大?
(阻力可忽略)
8.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/m3,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/cm2(表压),有机溶液输送量为6m3/h,试确定泵提供的压头。
9.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12u2/(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:
(1)进水管的流量为多少m/h;
(2)进水口1-1处的表
压为若干N/m2?
10.15℃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?
223
(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.)
11.水从蓄水箱,经过一水管流出,如附图所示。
假如,Z1=12m,Z2=Z3=6.5m,d2=20mm,d3=10mm,
水流经d2管段的阻力损失为2mH2O,流经d管段的阻力损失为1mH2O,求:
(1)管嘴出口处的流速u3;
(2)接近管口2-2截面处的流速u2及压强P2;
12.喷水泉的喷嘴为一截头圆锥体,其长度l=0.5m,其两端的直径d1=40mm,d2=20mm,竖直装置。
若把表压为9.807kN/m2的水引入喷嘴,而喷嘴的阻力损失为1.5mH2O,如不计空气阻力,试求喷出的流
量和射流的上升高度。
13.利用虹吸管将池A中的溶液引出。
虹吸管出口B与A中液面垂直高度h=2m。
操作条件下,溶液的饱和蒸汽压Ps=1.23×104N/m2。
试计算虹吸管顶部C的最大允许高度H为若干m。
计算时可忽略管路系统的流动阻力。
溶液的密度ρ=1000kg/m3,当地大气压为760mmHg。
14.如图所示,水以3.78升/秒的流量流经一扩大管段,已知d1=40mm,d2=80mm,倒U形压差计中水
位差R=170mm,试求:
水流经扩大管段的摩擦损失hf。
5.用泵自贮油池向高位槽输送矿物油,流量为38.4T/h,高位槽中液面比油池中液面高30m,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%。
16.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/m3,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Z保持20m,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/cm2(表压),有机溶液输送量为6m3/h,泵的效率为
17.下图所示的CO2水洗塔供水系统,水洗塔顶部绝对压强为2250kPa,贮槽水面绝对压强为300kPa。
3塔内水管与喷头连接处,高于水面20m,输水管规格为φ57×3.5mm钢管,送水量为15m/h,设管路摩
18.由山上的湖泊中引水至某贮水池,湖面地面高出45m,管道总长4000m(包括直管长度和局部阻力
当量长度),要求流量达到85L/s。
若使用新铸铁管,其摩擦阻力系数λ=0.02,则铸铁内径需多大?
经长期使用,铸铁管内壁腐蚀,其摩擦阻力系数增大至λ=0.03,问此时水流量减至若干?
19.20℃的水以2.5m/s的流速流经Φ38×2.5mm的水平钢管,此管以锥形管与另一Φ53×3mm的水平
钢管相连,如图所示。
在锥形管两侧A.B处各插入一垂直玻璃管,以观察两截面的压强。
若水流经A.B两截面间的能量损失为1.5J/kg,求两玻璃管的水面差。
19.某输水管路如图所示,水箱液面保持恒定。
当阀门A全关闭时,压力表读数为177kN/m2,阀门全开
时,压力表读数为100kN/m2。
已知管路采用Φ108×4mm钢管,当阀门全开后,测得由水箱至压力表处
332
的阻力损失为7.5mH2O。
问:
全开阀A时水的流量为多少m3/h?
(ρ水=1000kg/m3,p大气=98.1kN/m2)
20.密度为1200kg/m3的盐水,以25m3/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
30m,钢管总长为120m,管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的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
21.用泵将比重为0.85的某液体从低位槽打到高位槽。
低位槽距地面高2m,管子出口距地面高20m,
管路阻力损失为30J/kg,泵入口流速为0.915m/s,入口管径为φ89×6mm出口管径为φ60×4mm,求泵有效功率。
22.喷射泵入水管的内径是20mm,水的体积流量是0.339m3/h,进水压强是5公斤/厘米2(绝对压强)喷嘴内径是2mm。
在喷嘴处可以产生多大的真空度?
设水的密度为1000kg/m3,水流经喷嘴没有阻力
损失,入水口和喷嘴间的位差可忽略不计。