化工基礎 第三章習題課

第三章流體流動過程及流體輸送習題課流體的基本性質流體流動的基本規(guī)律流體壓力和流量的測量管內(nèi)流體流動的阻力流體輸送設備內(nèi)容概要一、流體的基本性質1、密度2、比體積3、壓力4.流量和流速質量流速、體積流速u=qV/S5.粘度

F＝μ（Δu/Δy）A

τ＝F／A＝μ（Δu/Δy）二、流體流動的基本規(guī)律1.定態(tài)流動和非定態(tài)流動2.連續(xù)性方程3.機械能衡算方程—伯努利方程（1）理想流體伯努利方程式：（2）實際流體伯努利方程式：位壓頭動壓頭靜壓頭壓頭損失泵的揚程或有效壓頭(1N)(1kg)

①作圖根據(jù)題意作出流動系統(tǒng)的示意圖以助分析題意。

④單位務必統(tǒng)一最好均采用國際單位制。4．流體流動規(guī)律的應用舉例

②截面的選取確定出上下游截面以明確對流動系統(tǒng)的衡算范圍。③基準水平面的選取為了簡化計算，通常將所選兩個截面中位置較低的一個作為基準水平面。三、流體壓力和流量的測定孔板流量計文丘里流量計轉子流量計四、管內(nèi)流體流動的阻力1.流動的形態(tài)：2.管內(nèi)阻力的計算hf分為兩類：∑hf=hf＋hl直管阻力的計算

(1)滯流時的摩擦阻力系數(shù)

(2)湍流時的摩擦阻力系數(shù)a．滯流區(qū)Re≤2000，λ＝64/Re,與ε/d無關。b．過渡區(qū)2000＜Re＜4000，流形為非定態(tài)λ易波動,常作湍流處理。c.湍流區(qū)Re＞4000以及虛線以下區(qū)域,λ與Re和ε/d均有關,λ隨Re的增大而減小,隨ε/d增大而增大.hf∝u1.75d.完全湍流區(qū)Re足夠大時,λ與Re無關,僅與ε/d有關。五、流體輸送設備1.離心泵1）氣縛現(xiàn)象2）主要性能參數(shù)習題

1.水在圓形直管中作滯流流動，流速不變，若管子直徑增大一倍，則阻力損失為原來的（

）。

A.1/4；

B.1/2；

C.2倍

2.流體體積流量一定時，有效截面擴大，則流速

＿，動壓頭＿＿，靜壓頭＿＿。1.A2.減少，減少，增加3、離心泵開動以前必須充滿液體是為了防止發(fā)生(

)。

A.氣縛現(xiàn)象；

B.汽蝕現(xiàn)象；

C.汽化現(xiàn)象；

D.氣浮現(xiàn)象。4、離心泵的揚程，是指單位重量流體經(jīng)過泵后獲得的(

)。

A.包括內(nèi)能在內(nèi)的總能量；B.機械能；C.壓能；

D.位能（即實際的升揚高度）。5.離心泵的安裝高度超過允許安裝高度時，離心泵會發(fā)生________現(xiàn)象。AB6.流體的雷諾準數(shù)是由流體的_____、_____、______以及______等四個物理量所組成的數(shù)群。7.管道內(nèi)流體的速度，在一般情況下，沿__________處的流速最大，越靠近管壁流速_______，管壁處的流速________。8、流體流動產(chǎn)生阻力的根本原因是因為流體流動（） 遇到了障礙物；B.與管壁產(chǎn)生摩擦 C.產(chǎn)生了內(nèi)摩擦力D.管壁太粗糙 9.離心泵的揚程是()。A.實際的升揚高度；B.泵的吸液高度；C.液體出泵和進泵的壓差換算成液柱高度

D.單位重量液體出泵和進泵的機械能差值。D10.為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，應使離心泵內(nèi)的最低壓力（）輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓。A.大于；B.小于；C.等于。A11.離心泵的主要部件有如下三部分:______,_____,_______。泵殼；葉輪；泵軸12.泵起動時，先關閉泵的出口開關的原因是________________。降低起動功率，保護電機，防止超負荷而受到損傷；同時也避免出口管線水力沖擊13.某輸水的水泵系統(tǒng),經(jīng)管路計算得,需泵提供的壓頭為H=19m水柱,輸水量為20kg·s-1,則泵的有效功率為_______。3728w14.

采用虹吸管從高位槽向反應釜中加料。高位槽和反應釜均與大氣相通。要求物料在管內(nèi)以1m·s-1的速度流動。若料液在管內(nèi)流動時的能量損失為20J/kg，試求高位槽的液面應比虹吸管的出口高出多少米？

解:以高位槽液面為1-1’面,管出口內(nèi)側為2-2’面,在1-1’～2-2’間列柏努力方程:

簡化:

15.如圖用離心泵將20℃的水由敞口水池送到一壓力為2.5atm的塔內(nèi)，管徑為φ108×4mm管路全長100m(包括局部阻力的當量長度，管的進、出口當量長度也包括在內(nèi))。已知：水的流量為56.5m3·h-1，水的粘度為1厘泊，密度為1000kg·m-3，管路摩擦系數(shù)可取為0.024，計算并回答：(1)水在管內(nèi)流動時的流動形態(tài)；

(2)管路所需要的壓頭和功率；解：已知：d=108-2×4=100mm=0.1mA=(π/4)d2=3.14×(1/4)×0.12=0.785×10-2mqv=56.5m3/h

∴u=q/A=56.5/(3600×0.785×10-2)=2m/sμ=1cp=10-3Pa·Sρ=1000kg.m-3,λ=0.024⑴∵Re=duρ/μ=0.1×2×1000/10-3=2×105>4000

∴水在管內(nèi)流動呈湍流⑵以1-1面為水平基準面,在1-1與2-2面間列柏努利方程：Z1+(u12/2g)+(p1/ρg)+H=Z2+(u22/2g)+(p2/ρg)+ΣHf∵Z1=0,u1=0,p=0(表壓),Z2=18m,u2=0p2/ρg=2.5×9.81×104/(1000×9.81)=25m

ΣHf=λ[(l+Σle)/d](u2/2g)=0.024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)]=4.9m∴H=18+25+4.9=47.9mNe=Hqvρg=47.9×1000×9.81×56.5/3600=7.4kw

16.貯槽內(nèi)水位不變,槽底與直徑為100mm的水管相通,距入口端15m處安一水銀壓差計,一臂通大氣,測壓點與管路出口端的直管長20m,(1)當閘閥關閉時,測得R=600mm,h=1500mm,閘閥部分開啟時,測得R=400mm,h=1400mm,摩擦系數(shù)可取0.025,求:每小時從管中流出多少立方米水?(2)當閘閥全開時,U型壓差計測壓處的靜壓強。已知閘閥全開時，Le/d=15，λ=0.025。Z1(1)由靜力學方程求槽內(nèi)水位高Z1Ρ水gZ1+Ρ汞

gh=Ρ汞

gRh=1.5mR=0.6mZ1=6.66mgZ1+u12/2+P1

/ρ=gZ2+u22/2+P2/ρ+∑hf1-2P1=0

(表壓)P2+Ρ水gh=Ρ汞gRP2=13600×9.81×0.4－1000×9.81×1.4=39630Pa∑hf1-2=(λL/d+§C)u2/2=(0.025×15/0.1+0.5)u2/2=2.13u2

9.81×6.66=u2/2+39630/1000+2.13u2u=3.13m/sV=3600×0.785×0.12×3.13=88.5m3/h(2)應由1—3截面求流速ugZ1+u12/2+P1/ρ=gZ3+u32/2+P3/ρ+∑hf1-3Z1=6.66mZ3=0

u1=0P1=P3∑hf1-3=｛[0.025(15+20)/0.1+15]+0.5｝u32/2=4.81u