流體流動(dòng)試題集及參考答案_第1頁(yè)
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1、 流體流動(dòng)試題集及參考答案一、填空題:1.(3分) 雷諾準(zhǔn)數(shù)的表達(dá)式為_(kāi)。當(dāng)密度1000kg.m,粘度=1厘泊的水,在內(nèi)徑為d=100mm,以流速為1m.s在管中流動(dòng)時(shí),其雷諾準(zhǔn)數(shù)等于_,其流動(dòng)類型為_(kāi). Re=d/ ; 10; 湍流2.(2分) 當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg時(shí),測(cè)得某體系的表壓為100mmHg,則該體系的絕對(duì)壓強(qiáng)為_(kāi)mmHg,真空度為_(kāi)mmHg. 850; -1003.(3分) 測(cè)量流體流量的流量計(jì)主要有如下四種:_,_,_,_,測(cè)量管內(nèi)流體點(diǎn)的速度,則用_. 轉(zhuǎn)子流量計(jì); 孔板流量計(jì); 文丘里流量計(jì); 濕式氣體流量計(jì) ; 皮托管4.(2分) 管出口的局部阻力系數(shù)等于_,管入口

2、的局部阻力系數(shù)等于_. 1.0; 0.55.(3分) 流體體積流量用來(lái)計(jì)算;質(zhì)量流量用來(lái)計(jì)算;而流體流速用來(lái)計(jì)算。 u.A u.A. u/A6.(3分) 流體在園直管內(nèi)流動(dòng),當(dāng)Re4000時(shí)的流型稱為,其平均速度與最大流速的關(guān)系為,而Re2000的流型稱為,其平均速度為。 湍流, Wm08W, 滯流, Wm0.5W。7.(2分) 流體在等徑管中作穩(wěn)定流動(dòng),流體由于流動(dòng)而有摩擦阻力損失,流體的流速沿管長(zhǎng) _。 不變;8.(3分) 當(dāng)Re 為已知時(shí),流體在圓形管內(nèi)呈層流時(shí)的摩擦系數(shù)=_,在管內(nèi)呈湍流時(shí),摩擦系數(shù)與_、_有關(guān)。 64/Re; Re; /d9.(3分) 牛頓粘性定律的表達(dá)式為_(kāi),動(dòng)力粘

3、度 (簡(jiǎn)稱為粘度)的SI單位為_(kāi)。運(yùn)動(dòng)粘度的SI單位為_(kāi)。 =; m.s10.(3分) 水由敞口恒液位的高位槽通過(guò)一管道流向壓力恒定的反應(yīng)器,當(dāng)管道上的閥門開(kāi)度減小后,水流量將_,摩擦系數(shù)_,管道總阻力損失_。 減??; 增大; 不變11.(2分) 流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是流體具有_。 粘性12.(2分) 壓頭轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)中,在一定流速下某測(cè)壓管顯示的液位高度為靜壓頭值,流速再增大時(shí),液位高度_,因?yàn)開(kāi)。 降低; 阻力損失增大13.(4分) 靜止液體中兩處壓力相等的條件是_。 連續(xù)、同一液體、同一水平面。14.(4分) 液體在園管內(nèi)作穩(wěn)定連續(xù)流動(dòng)時(shí),當(dāng)Re_時(shí)為滯流流動(dòng),其=_;當(dāng)Re_時(shí)

4、為湍流流動(dòng)。當(dāng)Re繼續(xù)增大到大于某一定值時(shí),則流體流動(dòng)在完全湍流區(qū),當(dāng)/d為一常數(shù)時(shí),其值為_(kāi)。 2000; 64/Re; 4000; 常數(shù)15.(4分) 1at=_kgf.m=_ m.HO=_mm.Hg=_N.m 1; 10; 735.6; 9807016.(4分) P/(g)的物理意義是表示流動(dòng)系統(tǒng)某截面處單位_流體所具有的靜壓能,稱為_(kāi)。 重量: 靜壓頭17.(3分) ,=1.005 厘泊)在內(nèi)徑為100mm的圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí),若流速為1.0 m.s時(shí),其雷諾數(shù)Re為_(kāi),流動(dòng)型態(tài)為_(kāi)。 9.93×10 湍流18.(3分) 雷諾準(zhǔn)數(shù)的表達(dá)式為_(kāi)。當(dāng)密度=1000kg.m,粘度=1(厘

5、泊)的水,在內(nèi)徑為d=15mm,以流速為0.1 m.s在管內(nèi)流動(dòng)時(shí),雷諾數(shù)等于_,流動(dòng)類型為_(kāi)。 Re=du/ 1500 層流19.(2分) 柏努利方程實(shí)驗(yàn)中,在一定流速下某測(cè)壓管顯示的液位高度為靜壓頭,當(dāng)流速再增大時(shí),液位高度_,因?yàn)開(kāi), 降低; 阻力損失增大20.(4分) 如圖所示,已知,水=1000kg.m,R=102mm ,則P=_kN.m,=_。 1; 2;good ok 2/27/2022二、選擇題:1.(2分) 一個(gè)被測(cè)量體系外柱按上一個(gè)U型壓差計(jì),出現(xiàn)如圖情況,說(shuō)明體系與大氣壓是( ) 關(guān)系 A. 體系大氣壓 B. 體系大氣壓 C. 體系大氣壓 A2.(2分) 流體在園管內(nèi)流動(dòng)

6、時(shí),管中心流速最大,若為湍流時(shí),平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為( ) A. Um1/2Umax B. Um0.8Umax C. Um3/2Umax B3.(3分) 從流體靜力學(xué)基本方程了解到U型管壓力計(jì)測(cè)量其壓強(qiáng)差是( ) A. 與指示液密度、液面高度有關(guān),與U形管粗細(xì)無(wú)關(guān) B. 與指示液密度、液面高度無(wú)關(guān),與U形管粗細(xì)有關(guān) C. 與指示液密度、液面高度無(wú)關(guān),與U形管粗細(xì)無(wú)關(guān) A4.(2分) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要特點(diǎn)是( )。 A. 恒截面、恒壓差; B. 變截面、變壓差; C. 恒流速、恒壓差; D. 變流速、恒壓差。 *答案* C5.(6分) 下圖中高位槽液面保持恒定, 液體以一定流量流經(jīng)

7、管路,ab與cd兩段長(zhǎng)度相等,管徑與管壁粗糙度相同,則( )。(1)U形壓差計(jì)讀數(shù) A. RR B. RR C. RR D. 不定(2)液體通過(guò)ab與cd段能量損失_。 A. hh B. hh C. hh D. 不定(3) ab與cd兩段壓差_。 A. PP B. PP C. PP D. 不定(4) R值表示_。 A. ab段的壓差值 B. ab段位能變化 C. ab段流動(dòng)能量損失 D. ab段壓差值及流動(dòng)能量損失 *答案* (1) B. RR (2) B. hh (3) C. PP (4) C. R值表示段流動(dòng)能量損失。 本題 hR()/ hhR()/ RR P/hR()/ P/R()/6.

8、(2分) 層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是:( )。 A. 湍流流速>層流流速; B. 流道截面大的為湍流,截面小的為層流; C. 層流的雷諾數(shù)<湍流的雷諾數(shù);D. 層流無(wú)徑向脈動(dòng),而湍流有徑向脈動(dòng)。 *答案* D7.(2分) 在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中,水由粗管連續(xù)地流入細(xì)管,若粗管直徑是細(xì)管的2倍,則細(xì)管流速是粗管的( )倍。 A. 2 B. 8 C. 4 *答案* C8.(2分) 柏努利方程的物理意義可以從題圖中得到說(shuō)明,若忽略A,B間的阻力損失,試判斷B玻璃管水面所處的刻度。( ) A. a位置 B. c位置 C. b位置本題目有題圖:titu015.bmp *答案* A9.(2分) 用SI制

9、基本單位表示的壓強(qiáng)的單位應(yīng)該是( ) A. Pa B. N.m C. kg.m.s D. mmHg *答案* C10.(2分) 表壓與大氣壓、絕對(duì)壓的正確關(guān)系是( )。 A. 表壓絕對(duì)壓-大氣壓 B. 表壓大氣壓-絕對(duì)壓 C. 表壓絕對(duì)壓+真空度 *答案* A11.(4分) 流體在園管內(nèi)作滯流流動(dòng)時(shí),阻力與流速的( )成比例,作完全湍流時(shí),則呈( )成比例。 A. 平方 B. 五次方 C. 一次方 *答案* C; A12.(2分) 流體流動(dòng)產(chǎn)生阻力的根本原因是,因?yàn)榱黧w流動(dòng)( )。 A. 遇到了障礙物; B. 與管壁產(chǎn)生摩擦 C. 產(chǎn)生了內(nèi)摩擦切向力 *答案* C13.(2分) 在穩(wěn)定連續(xù)流動(dòng)

10、系統(tǒng)中,單位時(shí)間通過(guò)任一截面的( )流量都相等。 A. 體積 B. 質(zhì)量 C. 體積和質(zhì)量 *答案* B14.(2分) 穩(wěn)定流動(dòng)是指流體在流動(dòng)系統(tǒng)中,任一截面上流體的流速、壓強(qiáng)、密度等與流動(dòng)有關(guān)的物理量( )。 A. 僅隨位置變,不隨時(shí)間變 B. 僅隨時(shí)間變、不隨位置變 C. 既不隨時(shí)間變,也不隨位置變 *答案* A15.(2分) 轉(zhuǎn)了流量計(jì)的工作原理主要是靠流體( )。 A. 流動(dòng)的速度 B. 對(duì)轉(zhuǎn)子的浮力 C. 流動(dòng)時(shí)在轉(zhuǎn)子的上、下端產(chǎn)生了壓強(qiáng)差。 *答案* C16.(2分) 將管路上的閥門關(guān)小時(shí),其阻力系數(shù)( )。 A. 變小 B. 變大 C. 不變 *答案* B17.(2分) 水在園形

11、直管中作滯流流動(dòng),流速不變,若管子直徑增大一倍,則阻力損失為原來(lái)的( )。 A. 1/4 B. 1/2 C. 2倍 *答案* A18.(2分) 設(shè)備內(nèi)的真空度愈高,即說(shuō)明設(shè)備內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)( )。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大氣壓、 *答案* B19.(2分) 一般情況下,溫度升高,液體的粘度( );氣體的粘度( )。 A. 增大 B. 減小 C. 不變 *答案* B; A20.(2分) 園管的摩擦系數(shù)=64/Re公式的適用范圍是( )。 A. 滯流 B. 過(guò)渡流 C. 湍流 *答案* A三、判斷題:1.(2分) 化工單元操作是一種物理操作,只改變物質(zhì)的物理性質(zhì)而不改變其化學(xué)性質(zhì)。(

12、) *答案* 2.(2分) 用U形管液柱壓差計(jì)測(cè)量流體壓強(qiáng)差時(shí),測(cè)壓管的管徑大小和長(zhǎng)短,都會(huì)直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。( ) *答案* ×3.(2分) 當(dāng)輸送流體的管徑一定時(shí),增大流體的流量,雷諾準(zhǔn)數(shù)減少。( ) *答案* ×4.(2分) 當(dāng)流體充滿導(dǎo)管(圓形)作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí),單位時(shí)間通過(guò)任一截面的體積流量相等。( ) *答案* ×5.(2分) 牛頓粘性定律是:流體的粘度越大,其流動(dòng)性就越差。( ) *答案* ×6.(2分) 孔板流量計(jì)是文丘里流量計(jì)的改進(jìn),其壓頭損失比文氏流量計(jì)小得多。( ) *答案* ×7.(2分) 經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出,雷諾Re&l

13、t;2000時(shí),流型肯定是層流,這是采用國(guó)際單位制得出的值,采用其他單位制應(yīng)有另外數(shù)值。( ) *答案* ×8.(2分) 表壓強(qiáng)代表流體的真實(shí)壓強(qiáng)。( ) *答案* ×9.(2分) 流體流動(dòng)狀態(tài)的判斷依據(jù)是雷諾數(shù)Re。( ) *答案* 10.(2分) 一般情況下氣體的粘度隨溫度的升高而增 大( );液體的粘度隨溫度的升高而減小。( ) *答案* ; 11.(2分) 流體在園管內(nèi)流動(dòng)時(shí),管的中心處速度最大,而管壁處速度為零。( ) *答案* 12.(2分) 當(dāng)量直徑de,既可用來(lái)計(jì)算雷諾數(shù)Re( );也可用來(lái)計(jì)算非園形管子的截面積。( ) *答案* ; ×13.(2

14、分) 流體阻力產(chǎn)生的根本原因是流體與壁面之間的摩擦而引起的。( ) *答案* ×14.(2分) 原油在園形管中作湍流流動(dòng)時(shí),其它條件不變,而管長(zhǎng)增加一倍,則阻力損失增加一倍,( ) *答案* 15.(2分) 在并聯(lián)的各條管路中穩(wěn)定流動(dòng)時(shí),流體的能量損失皆相等。( ) *答案* 16.(2分) 液體的相對(duì)密度是指液體的密度與水的密度的比值。( ) *答案* 17.(2分) 流體流經(jīng)孔板流量計(jì)的能量損失較大( );而流經(jīng)文丘里流量計(jì)的能量損失較小( ) *答案* ; 18.(2分) 滯流內(nèi)層的厚度隨雷諾數(shù)的增大而增厚。( ) *答案* ×19.(2分) 如圖所示的轉(zhuǎn)子流量計(jì)的安

15、裝是正確的( ) *答案* 20.(2分) 穩(wěn)定流動(dòng)時(shí),液體流經(jīng)各截面的質(zhì)量流量相等( );則流經(jīng)各截面處的體積流量也相等( ) *答案* ; good ok 2/27/2022四、簡(jiǎn)答題:1.(6分) 如圖,有一敞口高位槽,由管線與密閉的低位水槽相連接,在什么條件下,水由高位槽向低位槽流動(dòng)?為什么? *答案* pa /+Zg=p/+hf ;當(dāng)(pa /+Zg)>p/時(shí), 由1流向2,當(dāng)(pa /+Zg)<p/時(shí), 由2流向1。2.(8分) 學(xué)習(xí)流體流動(dòng)與輸送,你認(rèn)為應(yīng)解決些什么問(wèn)題? *答案* 學(xué)習(xí)流體流動(dòng)與輸送一般應(yīng)解決以下問(wèn)題: (1) 合理選擇流體輸送管道的管徑。 (2)

16、確定輸送流體所需的能量和設(shè)備。 (3) 流體流量測(cè)量和速度、體積和質(zhì)量流量、壓力,以及控制。 (4) 流體流動(dòng)的形態(tài)和條件,作為強(qiáng)化設(shè)備和操作的依據(jù)。3.(8分) 理想流體和實(shí)際流體如何區(qū)別? *答案* 理想流體是流體沒(méi)有粘性,流動(dòng)時(shí),不產(chǎn)生摩擦阻力,液體體不可壓縮,受熱不膨脹;而實(shí)際流體是具有粘性,有摩擦阻力,液體是可以壓縮,受熱是膨脹。4.(8分) Zp/Zp/ (1), h (2) 這兩個(gè)靜力學(xué)方程式說(shuō)明些什么? *答案* (1)說(shuō)明靜止的連續(xù)的同一流體,同一水平面上的各點(diǎn),深度相同,它的壓強(qiáng)亦相等; (2)說(shuō)明液體內(nèi)部任一點(diǎn)的壓強(qiáng)是液面深度的函數(shù),距離液面越深,則壓強(qiáng)越大,當(dāng)液面壓強(qiáng)變

17、化,必將引起液體內(nèi)部各點(diǎn)發(fā)生同樣大小的變化。5.(4分) 在常溫下輸送水,若管徑一定,流量增大一倍,雷諾準(zhǔn)數(shù)增加多少?若流量一定,管徑增大一倍,則雷諾準(zhǔn)數(shù)又如何變化? *答案* V(/4)d.u u'=2u Re=du/ Re' 增大一倍 V=(/4)(2d).u' u'=u/4 Re'=Re/26.(3分) 說(shuō)明流速、體積流量、質(zhì)量流量的單位以及他們之間的關(guān)系。 *答案* 流速 u, m.s 體積流量V, m.s 質(zhì)量流量W, kg.s u=V/A; W=V.7.(5分) 何謂層流流動(dòng)?何謂湍流流動(dòng)?用什么量來(lái)區(qū)分它們? *答案* 層流:流體質(zhì)點(diǎn)沿管軸

18、作平行直線運(yùn)動(dòng),無(wú)返混,在管中的流速分布為拋物線,平均流速是最大流速的0.5倍。 湍流:流體質(zhì)點(diǎn)有返混和徑向流動(dòng),平均流速約為最大流速的0.8倍。 以Re來(lái)區(qū)分,Re<2000為層流、Re>4000為湍流。8.(3分) 何謂牛頓型流體?何謂非牛頓型流體? *答案* 服從牛頓粘性定律的流體稱為牛頓型流體。不服從牛頓粘性定律的,稱為非牛頓型流體。非牛頓型流體又分為假塑性流體和脹塑性流體。9.(8分) 如圖所示的某一輸水管路中,高位槽液位保持恒定,輸水管徑不變。有人說(shuō):由于受到重力的影響,水在管路中會(huì)越流越快,即水通過(guò)2-2'截面的流速u大于通過(guò)1-1'截面的流速u。這種

19、說(shuō)法對(duì)嗎?為什么? *答案* 不對(duì)。因?yàn)槭欠€(wěn)定連續(xù)流動(dòng)按連續(xù)性方程知:m=m,輸水則V=V,現(xiàn)管徑不變d=d,故u=u10.(8分) 如圖所示,水在水平管中作穩(wěn)定連續(xù)流動(dòng),從A流向B,問(wèn): (1)體積流量V和V哪個(gè)大?為什么? (2)流速u和u哪個(gè)大?為什么? (3)靜壓頭P/(g)和P/(g)哪個(gè)大?為什么? *答案* (1) 因?yàn)檩斔?,按連續(xù)性方程知 V=V(2) V=V 而dd uu(3) Z+P/(g)+u/(2g)=Z+P/(g)+u/(2g)+Hf而 水平管Z=Z 又uu若 H=0 則 P/(g)P/(g) ;若 H0則 P/(g)和P(g)哪個(gè)大?要由u和u、H之值決定。11.(

20、8分) 在有一個(gè)穩(wěn)壓罐的一條管徑不變的輸送管上的A.B處分別裝上一個(gè)相同規(guī)格的壓力表(如圖所示)。問(wèn): (1)當(dāng)管路上的閥門C關(guān)閉時(shí),兩個(gè)壓力表的讀數(shù)是否一致?為什么? (2)當(dāng)管路上閥門C打開(kāi)時(shí),兩個(gè)壓力表的讀數(shù)是否相同?為什么?(設(shè)A.B處的氣體密度近似相等) *答案* (1)閥C關(guān)閉時(shí),流體為靜止?fàn)顟B(tài),同一水平面上P=P。 (2)閥C打開(kāi),流體流動(dòng),有阻力,為Z=Z,d=d 且= 則u=u PP12.(10分) 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置得實(shí)驗(yàn)記錄如下表所示: 皮托管編號(hào) 1 2 3 4 管內(nèi)直徑mm 12.7 21 12 12 皮托管測(cè)壓孔高度mm 72 72 72 21關(guān)閉閥A,玻管水柱高

21、度mm 472 472 472 472全開(kāi)閥A 皮托管測(cè)壓孔 435.5 407.5 405.1 376.5時(shí)玻管水 正對(duì)水流方向柱高度mm 皮托管測(cè)壓孔 389.5 401.8 347.6 322 平行水流方向根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),回答下列問(wèn)題:(1)、第4點(diǎn)的位壓頭,靜壓頭和動(dòng)壓頭各為多少mmHO?(2)、水由第2點(diǎn)處流到3點(diǎn)處的阻力損失壓頭為多少mmHO?(3)、第1點(diǎn)的速度為多少m.s? *答案* (1) Z=21(mmHo ) , P/(g)=H'-Z=322-21=301(mmHo) h=u/(2g)=376.5-322=54.5(mmHo)(2) h=407.5-405.1=

22、2.4(mmHO)(3) u/(2g)=435.5-389.5=46(mmHO) u13.(10分) 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置得實(shí)驗(yàn)記錄如下表示:?jiǎn)枺海?)第1點(diǎn)的位壓頭,靜壓頭和動(dòng)壓頭各為多少mmHo (2)水從第1點(diǎn)處流到第2點(diǎn)的流動(dòng)阻力損失壓頭為多少 mmHO (3) 皮托管測(cè)量孔平行水流方向時(shí),測(cè)出的H'=401.8mmH'=389.5mm? 皮托管編號(hào) 1 2 3 4 管內(nèi)直徑mm 12.7 21 12 12 皮托管測(cè)壓孔高度mm 72 72 72 21關(guān)閉閥A,玻管水柱高度mm472 472 472 472 全開(kāi)閥A 皮托管測(cè)壓孔435.5 407.5 405.1 37

23、6.5 時(shí)玻管水正對(duì)水流方向 柱高度mm 皮托管測(cè)壓孔 389.5 401.8 347.6 322 平行水流方向 *答案* (1) Z=72mmHo P/(g)=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 dd uu 即 hh h=46mmHo h=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

24、9;+h+h H'H'h位頭 H'=h靜壓頭 h動(dòng)壓頭14.(8分) 一定量的液體在園形直管內(nèi)作穩(wěn)定連續(xù)滯流流動(dòng)。若管長(zhǎng)及液體的物性不變,而管徑減至原來(lái)的一半,問(wèn)因流動(dòng)阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來(lái)的若干倍? *答案* hf=(L/d)u/2 而滯流時(shí) =64/Re=64/(d*u*) 流速:u=4V/(d) 而題設(shè)V、L、L不變,即hf1/d d=d/2 hf=16hf15.(8分) 在相同管徑的兩條園形管道中,同時(shí)分別流動(dòng)著油和清水(油水),若雷諾數(shù)相同,且密度相近,試判斷油速大還是水速大?為什么? *答案* Re油=Re水 而 u油u水, u油u水16.(8分) 如圖

25、所示,液體分別從兩容器中流出,液面保持不變,排出管徑相同。問(wèn):(1)圖(a)中1-1和2-2截面的uu還是u=u?為什么?(2)圖(a)、(b)中ZZ其它條件不變,忽略阻力損失,則出口處的速度u 與 u哪個(gè)大?為什么?(3)圖(a)、(b)中Z=Z,則截面2-2*處的速度與u哪個(gè)大?為什么? *答案* (1)因液體連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng),且d=du=u=u (2)u=2g(z-h) 題設(shè)h=h=0 ZZ uu (當(dāng)然 ZZ則hfhf , 當(dāng)hf不能忽略時(shí),u與u關(guān)系視具體情況而定)。(3)由(1)和(2)結(jié)果知 u=u 而uu uu17.(8分) 某車間用水量由水塔穩(wěn)定供給(如圖示)?,F(xiàn)若將出口閥A關(guān)小

26、,其流量有無(wú)改變?為什么? *答案* u=2g(Z-h)/ 當(dāng)閥門A關(guān)小時(shí),hf,但Z不變,則u,d不變則V即流量變小。18.(8分) 如圖所示,A.B.C三點(diǎn)在同一水平面上,d=d=d,問(wèn):(1)當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí),A.B.C三點(diǎn)處的壓強(qiáng)哪個(gè)大?哪個(gè)小?或相等?(2)當(dāng)閥門打開(kāi),高位槽液面保持不變,A.B.C三點(diǎn)處的壓強(qiáng)哪個(gè)大?哪個(gè)小?或相等? *答案* (1)閥門關(guān)閉,水處于靜止?fàn)顟B(tài),P=P=P (2)閥門打開(kāi),水穩(wěn)定流動(dòng),有阻力,且d=d=dPPP19.(10分) 如圖所示:A.B.C三點(diǎn)在同一水平面上,d=d,dd,問(wèn):(1)當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí),A.B.C三點(diǎn)處的壓強(qiáng)那個(gè)大?哪個(gè)???或相等?(2)

27、當(dāng)閥門打開(kāi),高位槽水位穩(wěn)定不變,A.B.C三截面處的壓強(qiáng)、流量、流速哪個(gè)大?哪個(gè)?。炕蛳嗟?? *答案* (1) p=p=p (2) V=V=V u=u uu uu 流動(dòng)流體有阻力,由柏努利方程知:PP PP P與P的大小由u、u和hc之值決定20.(4分) 什么叫化工單元操作?常用的化工單元操作有哪些? *答案* 化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中,具有共同物理變化,遵循共同的物理學(xué)定律的一些物理操作過(guò)程。例如:流體流動(dòng)、流體輸送、非均相分離、傳熱、蒸發(fā)、蒸餾、吸收、萃取、干燥等。五、計(jì)算題:1.(10分) 以復(fù)式水銀壓差計(jì)測(cè)量某密閉容器內(nèi)的壓力P。已知各水銀液面標(biāo)高分別為h=2.6m,h=0.3m,h=1

28、.5m,h=0.5m,h=3.0m。求此密閉容器水面上方的壓強(qiáng)P(kN.m)(表壓) *答案* 按表壓計(jì)算,p=(h-h)汞.g, p=p-(h-h)水.g p=p +(h-h)汞.g p=p-(h-h)水.g 以上相加 p=(h-h+h-h)汞.g-(h-h+h-h)水.g =(2.6-0.3+1.5-0.5)×13.6×10g-(1.5-0.3+3-0.5)1000g=404KN/m2.(10分) 密度為1000kg.m,粘度為1cP的水,以10m.h的流量在51×3mm 的水平管道內(nèi)流過(guò),在管路上某處流體靜壓強(qiáng)為1.5 kgf.cm(表壓),若管路的局部阻力

29、可略去不計(jì),問(wèn)距該處100m 同一水平線下游處流體靜壓強(qiáng)為多少Pa? (Re=3×10-1× 10時(shí), =0.3164/Re) *答案* u=V/(d/4)=10/(3600××0.045 Re=du/=0.045×1.75×1000/(1×10)=78750 =0.3164/Re=0.3164/78750=0.0189 由柏式: Z=Z u=up/=p/+ (l/d)(u/2) p=p-(l/d)(u/2) =1.5×9.81×10-0.0189×(100/0.045)×(1.75/

30、2)×1000 =8.3×10N.m(表壓)3.(12分) 用泵自敞口貯油池向敞口高位槽輸送礦物油,流量為38.4T. h,高位槽中液面比油池中液面高20m, 管路總長(zhǎng)(包括閥門及管件的當(dāng)量長(zhǎng)度) 430m,進(jìn)出口阻力不計(jì)。管徑為108×4mm,若油在輸送溫度下的比重為0.96, 粘度為3430cp,求泵所需的實(shí)際功率,設(shè)泵的效率=50%。 *答案* 對(duì)貯油池液面至高位槽液面列柏努利方程:He=Z+(l+le )/d(u/2g)Z=20m l+le =430m d=108-2×4=100mm=0.1m u=Vs/0.785d =38400/3600

31、15;0.785×0.1×960 Re=du/=0.1×1.415×960/3430×10=39.6<2000 =64/Re=64/39.6=1.616 He=20+1.616×(430/0.1)× (1.415/2×9.81)=729.2m N=Q·He·g/=38400×729.2×9.81/(3600×0.5×1000) = 152.6kw4.(12分) 用離心泵將水由水槽送至水洗塔中,水洗塔內(nèi)的表壓為9.807×10N.m,水槽液面

32、恒定,其上方通大氣,水槽液面與輸送管出口端的垂直距離為20m,在某送液量下,泵對(duì)水作的功為317.7 J.kg,管內(nèi)摩擦系數(shù)為0.018,吸入和壓出管路總長(zhǎng)為110m(包括管件及入口的當(dāng)量長(zhǎng)度,但不包括出口的當(dāng)量長(zhǎng)度)輸送管尺寸為 108×4mm,水的密度為1000kg.m。求輸水量為多少m.h。 *答案* Zg+(p/)+(u/2)+W=Zg+(p/)+(u/2)+hf已知數(shù)據(jù): Z=0;P(表)=0;u0; W=317.7J.kg; Z=20m;p=9.807×10N.m(表); =1000kg.m簡(jiǎn)化上式:W=Zg+(p/)+(u/2)+hf 又hf=lu/2d=9.

33、9u317.7=9.81×20+9.807×10/1000+u/2+9.9u 10.4u=23.43 u=1.5m.s V=(/4)D×u×3600=0.785×0.12 ×1.5×3600=42.41m.h5.(12分) 如圖所示,D=100mm, d=50mm,H=150mm,。當(dāng)R=25mm時(shí),將水從水池中吸入水平管中間,問(wèn)此時(shí)V氣體=?m.s(阻力可忽略) *答案* 選1-1、2-2截面與基準(zhǔn)面0-0,如圖所示。在兩截面之間列柏方程并簡(jiǎn)化得到: (p/)+(u/2)=(p/)+(u/2) (1) 由已知數(shù)據(jù):p=0.

34、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)/=8012 u Vs=(/4)Du=0.1814m.s 或V=653m.h6.(10分) 圖示為水泵進(jìn)水管的裝置。管子尺寸為57×3.5mm;管的下端位于儲(chǔ)水池水面下2m,并裝有底閥及濾網(wǎng),該處之局部阻力壓頭損失為12/(2);截面22處的真空度為4m水柱;由11至22截面的沿程壓頭損失為9/(2)。試求:(1)進(jìn)水管的流量為多少m.h;(2)進(jìn)水口11處的表壓為若干N.m? *答

35、案* 列水面與22截面列柏努利方程:(1)Z/2P/Z/2P/HZ0,0,P0,Z3m,P/4mHOH12/29/221/221/221/2/222/2431m (2×9.81/22) V3600×0.785(0.05)×0.946.64m.h(2)進(jìn)水口11處的表壓P33截面為大槽距水面2m深處的大槽截面,3-3及1-1截面間的柏努利方程式 Z=Z=0 p/g=2 p/g u0 u=0.94ms H=12u/2g 2=p/1000g+0.94/2g+12×0.94/2g p=13.88×10 P=13.88KP=1.415m水 7.(10分)

36、 一直立煤氣管,在底部測(cè)壓管測(cè)得水柱差h100mm,在H20m高處的測(cè)壓管中測(cè)得水柱差h115mm,管外空氣的密度,求管中靜止煤氣的密度為多大? *答案* PP水 P(PH)水 又PPH(PH)水 (P水)H H水H水 -水()/H 1.29-1000×(0.1150.1)/20。8.(14分) 水從蓄水箱,經(jīng)過(guò)一水管流出,如附圖所示。假如,Z12m,ZZ6.5m,d20 mm,d10mm, 水流經(jīng)d管段的阻力損失為2m HO,流經(jīng)d管段的阻力損失為1mHO,求:(1)管嘴出口處的流速;(2)接近管口22截面處的流速及壓強(qiáng)P; *答案* (1)列11與33截面柏努利方程式ZP/2 Z

37、P/2 0,PP0(表壓) 126.5/2(21) 解得 (2.5×2×9.81)7 m.s (2)(d/d)7×(10/20) 由11與22截面列柏努利方程式可得 P/(ZZ)/2 (126.5)1.75/(2×9.81)2 3.344 m水柱(表壓) P3.344×1000×9.8132804P9.(10分) 密度為1000kg.m,粘度為1cp的水,以5m.h的流量在51×(表壓),若管路的局部阻力可略去不計(jì),問(wèn)距該處100m下游處流體靜壓強(qiáng)為多少Pa? (Re=3×10-1×10時(shí), =0.316

38、4/Re) *答案* u=V/(d/4)=5/(3600××0.045Re=du/=0.045×0.874×1000/(1×10)=39375=0.3164/Re=0.3164/78750=0.0225由柏式: Z=Z u=u p/=p/+ (l/d)(u/2) p=p-(l/d)(u/2) =2.5×9.81×10-0.00225×(100/0.045)×(0.874/2)×1000 =1.28×10N.m(表壓)10.(12分) ,高位槽中液面比油池中液面高30m,管路總長(zhǎng)(包括閥

39、門及管件的當(dāng)量長(zhǎng)度) 430m,進(jìn)出口阻力不計(jì)。管徑為108×4mm,若油在輸送溫度下的比重為0.96,粘度為3430cp,求泵所需的實(shí)際功率,設(shè)泵的效率=50%。 *答案* 對(duì)貯油池液面至高位槽液面列柏努利方程:He=Z+(l+le )/d(u/2g)Z=30m l+le =430m d=108-2×4=100mm=0.1m u=Vs/0.785d =38400/(3600×0.785×0.1×960)Re=du/=0.1×1.415×960/3430×10 =39.6<2000=64/Re=64/39.6

40、=1.616 He=30+1.616×(430/0.1)×(1.415/2×9.81)=739.13m N=Q·He·g/ =38400×739.13×9.81/(3600×0.5×1000)=154.7kw11.(12分) 用離心泵將水由水槽送至水洗塔中,水洗塔內(nèi)的表壓為9.807×10N.m,水槽液面恒定,其上方通大氣,水槽液面與輸送管出口端的垂直距離為20m,在某送液量下,泵對(duì)水作的功為340J.kg,管內(nèi)摩擦系數(shù)為0.018,吸入和壓出管路總長(zhǎng)為110m(包括管件及入口的當(dāng)量長(zhǎng)度,但不包

41、括出口的當(dāng)量長(zhǎng)度)輸送管尺寸為108×4mm,水的密度為1000kg.m。求輸水量為多少m.h。 *答案* Zg+(p/)+(u/2)+W =Zg+(p/)+(u/2)+hf 已知數(shù)據(jù):Z=0;P(表)=0;u0;W=340J.kg;Z=20m; p=9.807×10N.m(表);=1000kg.m簡(jiǎn)化上式:W=Zg+(p/)+(u/2)+hf 又hf=lu/2d=9.9u340=9.81×20+9.81×10/1000+u/2+9.9u 10.4u=45.7u=2.1m.s V=(/4)D×u×3600=0.785×(0.1) ×2.1×3600 =59.3m.h12.(12分) 用離心泵經(jīng)57×3.5mm的鋼管,將敞口貯槽內(nèi)的有機(jī)溶劑(密度為800kg.m,粘度為20cp)輸送到反應(yīng)器中。設(shè)貯槽內(nèi)的液面離反應(yīng)器內(nèi)的液面高度Z保持20m,見(jiàn)附圖。已知鋼管總長(zhǎng)度(包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度) 為25m,反應(yīng)器內(nèi)的壓力恒定為4kgf.cm(表壓) ,有機(jī)溶液輸送量為6m.h,泵的效率為60%,試確定泵提供的軸功率。 *答案* 取敞口貯槽液面為1-1截面,反應(yīng)器內(nèi)液面為2-2截面,在1-1與2-2截面間列柏

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