化工原理習題及答案

/化工原理習題及答案流體流動姓名_________＿_＿班級___＿＿_＿_____學號__＿＿_＿__＿__＿_成績＿__＿＿_________一、填空題：1。（3分)雷諾準數(shù)的表達式為＿_＿＿__＿＿_____＿__。當密度ρ=1０00kg。m,粘度μ＝１厘泊的水，在內(nèi)徑為d＝１00mm,以流速為1m.s在管中流動時，其雷諾準數(shù)等于_＿_＿__＿___,其流動類型為__＿＿_＿．＊＊*答案＊＊＊Re=duρ/μ;1０；湍流2。（２分)當?shù)卮髿鈮簽椋?０mｍHg時，測得某體系的表壓為1０0mmHｇ,則該體系的絕對壓強為___＿____＿ｍｍHg，真空度為＿__＿＿＿＿mmHg。*＊＊答案***85０;—1003．(３分)測量流體流量的流量計主要有如下四種：______＿____,__＿__________＿＿,＿＿_＿________＿_,＿______＿_____＿＿,測量管內(nèi)流體點的速度，則用＿____＿___。＊**答案*＊*轉(zhuǎn)子流量計;孔板流量計;文丘里流量計；濕式氣體流量計;皮托管４．(２分)管出口的局部阻力系數(shù)等于______＿_，管入口的局部阻力系數(shù)等于_＿_＿＿_．＊**答案**＊1．0;０.5５。（３分）流體體積流量用___＿＿來計算;質(zhì)量流量用＿＿＿＿＿來計算；而流體流速用__＿＿＿來計算。＊**答案**＊q＝u．Aq=ｕ.A。ρu＝q／Ａ6．（3分）流體在園直管內(nèi)流動,當Re≥4000時的流型稱為__＿,其平均速度與最大流速的關(guān)系為_＿＿_＿＿，而Re≤2000的流型稱為___,其平均速度為_＿_＿＿＿。*＊*答案＊*＊湍流，Wm＝0.8Wｍaｘ,滯流，Wｍ＝0.５Wmａx.7.（２分)流體在等徑管中作穩(wěn)定流動，流體由于流動而有摩擦阻力損失，流體的流速沿管長＿＿______。*＊＊答案＊＊*不變;8。(3分)當Ｒe為已知時,流體在圓形管內(nèi)呈層流時的摩擦系數(shù)λ＝_＿＿____＿__，在管內(nèi)呈湍流時,摩擦系數(shù)λ與__＿_________、_____＿_______有關(guān)。＊＊*答案*＊＊6４/Re；Ｒｅ;ε/d9.（3分)牛頓粘性定律的表達式為＿_＿____＿__，動力粘度（簡稱為粘度）μ的SＩ單位為________.運動粘度ν的ＳＩ單位為_____＿____。＊＊＊答案**＊τ＝μｄu/dy;Pa。s或N。ｓ．m；ｍ。s10。（３分）水由敞口恒液位的高位槽通過一管道流向壓力恒定的反應器，當管道上的閥門開度減小后，水流量將_＿___＿＿___,摩擦系數(shù)__＿__＿____＿_，管道總阻力損失＿_＿_＿_______.*＊＊答案*＊*減小;增大；不變11。（２分）流體流動時產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是流體具有__＿＿__＿＿＿。＊＊*答案＊＊*粘性12.(２分）壓頭轉(zhuǎn)換實驗中，在一定流速下某測壓管顯示的液位高度為靜壓頭值,流速再增大時，液位高度__＿____，因為__＿__＿__＿＿_。＊＊＊答案**＊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＿____＿_＿_______＿＿_________＿____。＊**答案*＊＊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)流動時，當Re≤___＿_＿__時為滯流流動,其λ=_____＿_；當Re≥_____＿__時為湍流流動。當Re繼續(xù)增大到大于某一定值時,則流體流動在完全湍流區(qū)，當ε/d為一常數(shù)時，其λ值為__＿____.*＊＊答案＊*＊2０00;64/Re;400０；常數(shù)15．（4分)1at＝__＿___＿kｇf。m=____＿＿_m。ＨO=________mm．Hｇ=___＿_＿_N.m**＊答案＊＊*1；10;735。6；9８０７0１6。（4分)P／（ρｇ)的物理意義是表示流動系統(tǒng)某截面處單位___＿＿_＿__＿流體所具有的靜壓能,稱為_＿________＿＿__＿。＊**答案*＊＊重量：靜壓頭17。（3分)當20℃的水(ρ＝９９8。2ｋｇ。m,μ=１.00５厘泊)在內(nèi)徑為100mm的圓管內(nèi)流動時,若流速為1。０m．s時，其雷諾數(shù)Re為＿_＿_____＿___＿__,流動型態(tài)為_____＿___＿＿.＊＊＊答案*＊*9．93×１０湍流1８.（3分）雷諾準數(shù)的表達式為＿＿__＿_____＿＿。當密度ρ=１000kｇ。ｍ,粘度=1(厘泊)的水,在內(nèi)徑為d=15mm，以流速為0．1m.s在管內(nèi)流動時，雷諾數(shù)等于______＿＿__,流動類型為_＿_______＿__.＊＊*答案＊＊*Re=dｕρ/μ1500層流19。(2分）柏努利方程實驗中,在一定流速下某測壓管顯示的液位高度為靜壓頭,當流速再增大時，液位高度_____＿_,因為＿__＿______＿，**＊答案*＊＊降低;阻力損失增大２0。(4分）如圖所示，已知，ρ水=１0００kg。m,ρ空氣=1。29kg.m，R=１０2mm,則△P=_______ｋＮ。m，ξ＝______.本題目有題圖：tiｔu142.bmｐ＊*＊答案＊＊＊1；２;gooｄoｋＤATＥ\＠”Ｍ／ｄ/yyyy”7/９/20０6二、選擇題：1.(2分）一個被測量體系外柱按上一個U型壓差計，出現(xiàn)如圖情況,說明體系與大氣壓是()關(guān)系A(chǔ).體系>大氣壓Ｂ。體系<大氣壓C。體系＝大氣壓本題目有題圖:titu０08．bmp＊＊*答案＊＊＊A2.（2分）流體在園管內(nèi)流動時,管中心流速最大,若為湍流時,平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為（)A.Uｍ=1/2UｍaxＢ．Uｍ=0。8ＵmaxC.Um=３/2Uｍax＊*＊答案＊＊＊Ｂ3．（3分)從流體靜力學基本方程了解到U型管壓力計測量其壓強差是(）A。與指示液密度、液面高度有關(guān)，與U形管粗細無關(guān)B.與指示液密度、液面高度無關(guān),與U形管粗細有關(guān)C。與指示液密度、液面高度無關(guān),與U形管粗細無關(guān)*＊＊答案*＊＊Ａ4。（２分)轉(zhuǎn)子流量計的主要特點是(）。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)管路,ａb與ｃd兩段長度相等，管徑與管壁粗糙度相同，則(）。（1）Ｕ形壓差計讀數(shù)A．Ｒ>RＢ.R＝RC。R<ＲＤ.不定（2)液體通過ａb與ｃd段能量損失______。A。h>hＢ。ｈ=ｈC。h＜hD.不定(３)ａｂ與cd兩段壓差__＿___.A．ΔP〉ΔPB.ΔP=ΔPC.ΔP〈ΔPD．不定(４）R值表示___＿___.A.ab段的壓差值B。ab段位能變化C.ａｂ段流動能量損失D．a(chǎn)b段壓差值及流動能量損失＊＊*答案＊＊*（１）B。Ｒ＝R（2）Ｂ。h＝h(３）C.ΔＰ＜ΔP（4)Ｃ.R值表示ａb段流動能量損失。＊本題h＝R（ρ－ρ)/ρh＝h=R（ρ—ρ)／ρＲ=RΔＰ／ρｇ=h=Ｒ(ρ-ρ）/ρΔＰ／ρｇ=R（ρ-ρ)/ρ－ｌ６。（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.層流無徑向脈動,而湍流有徑向脈動.*＊＊答案*＊＊D7。（2分）在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，水由粗管連續(xù)地流入細管,若粗管直徑是細管的2倍，則細管流速是粗管的(）倍。A.２Ｂ。8C．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制基本單位表示的壓強的單位應該是（）A.PaＢ．N.mC。ｋg。m。ｓＤ。mmHg＊＊*答案＊*＊C１0。（2分）表壓與大氣壓、絕對壓的正確關(guān)系是（).Ａ.表壓＝絕對壓—大氣壓B。表壓=大氣壓—絕對壓C．表壓=絕對壓+真空度＊*＊答案**＊Ａ11。(4分）流體在園管內(nèi)作滯流流動時，阻力與流速的（)成比例，作完全湍流時，則呈（）成比例。Ａ．平方Ｂ.五次方C。一次方＊＊＊答案＊＊*C；Ａ12。(２分）流體流動產(chǎn)生阻力的根本原因是，因為流體流動(）。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)流動系統(tǒng)中,單位時間通過任一截面的（）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)定流動是指流體在流動系統(tǒng)中，任一截面上流體的流速、壓強、密度等與流動有關(guān)的物理量（).A．僅隨位置變,不隨時間變B。僅隨時間變、不隨位置變Ｃ．既不隨時間變，也不隨位置變＊*＊答案*＊*A１5。（2分）轉(zhuǎn)了流量計的工作原理主要是靠流體（）.A．流動的速度Ｂ.對轉(zhuǎn)子的浮力C.流動時在轉(zhuǎn)子的上、下端產(chǎn)生了壓強差。**＊答案＊*＊C１６.(2分）將管路上的閥門關(guān)小時，其阻力系數(shù)（）.A.變小B.變大Ｃ．不變**＊答案*＊＊B17．（2分）水在園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。1/4B。１/２Ｃ。２倍＊＊＊答案*＊＊Ａ1８．（２分)設備內(nèi)的真空度愈高,即說明設備內(nèi)的絕對壓強（）。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)λ=64/Re公式的適用范圍是（）。Ａ。滯流B.過渡流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)而不改變其化學性質(zhì)。()＊**答案＊＊*√2.(2分）用U形管液柱壓差計測量流體壓強差時,測壓管的管徑大小和長短，都會直接影響測量的準確性。（)*＊*答案＊＊＊×3。（2分)當輸送流體的管徑一定時，增大流體的流量,雷諾準數(shù)減少.（)*＊*答案＊＊*×4.(2分）當流體充滿導管（圓形)作穩(wěn)態(tài)流動時，單位時間通過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，其流動性就越差.（)＊＊＊答案*＊*×6。（2分)孔板流量計是文丘里流量計的改進,其壓頭損失比文氏流量計小得多。（）＊＊＊答案＊＊＊×7．（2分)經(jīng)過大量實驗得出,雷諾Ｒe〈2000時,流型肯定是層流,這是采用國際單位制得出的值，采用其他單位制應有另外數(shù)值。()＊**答案＊*＊×8。(２分)表壓強代表流體的真實壓強。（）*＊*答案＊＊*×9.（２分）流體流動狀態(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)流動時，管的中心處速度最大，而管壁處速度為零。(）＊＊*答案***√12.(2分）當量直徑ｄe,既可用來計算雷諾數(shù)Ｒｅ(）;也可用來計算非園形管子的截面積.()**＊答案＊＊*√;×13。(2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時，其它條件不變，而管長增加一倍，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)定流動時,流體的能量損失皆相等.（)＊＊＊答案＊*＊√16.（２分）液體的相對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)孔板流量計的能量損失較大()；而流經(jīng)文丘里流量計的能量損失較小(）*＊*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)子流量計的安裝是正確的（)＊＊＊答案＊＊*√２0.(2分）穩(wěn)定流動時，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＊**√；√ｇoｏdokＤＡＴE＼＠”Ｍ/d/ｙyｙｙ"7／９/２０06四、簡答題：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？為什么？＊＊*答案*＊＊pa/ρ+Ｚg=p／ρ+Σhf；當(pa／ρ+Zg）＞p/ρ時,由１流向2，當（ｐａ/ρ+Zg）〈p/ρ時,由2流向1。2.（8分）學習流體流動與輸送,你認為應解決些什么問題？＊*＊答案＊＊*學習流體流動與輸送一般應解決以下問題：(1)合理選擇流體輸送管道的管徑。(2)確定輸送流體所需的能量和設備。(3）流體流量測量和速度、體積和質(zhì)量流量、壓力，以及控制。(4)流體流動的形態(tài)和條件,作為強化設備和操作的依據(jù)。3.（8分）理想流體和實際流體如何區(qū)別?*＊＊答案＊＊＊理想流體是流體沒有粘性,流動時，不產(chǎn)生摩擦阻力,液體體不可壓縮，受熱不膨脹;而實際流體是具有粘性，有摩擦阻力，液體是可以壓縮,受熱是膨脹。４.（8分）Z+ｐ/ρg=Z＋p／ρｇ(１)，p=p＋ρｇh(2)這兩個靜力學方程式說明些什么？*＊*答案＊＊*(１)說明靜止的連續(xù)的同一流體，同一水平面上的各點,深度相同，它的壓強亦相等;(2）說明液體內(nèi)部任一點的壓強是液面深度的函數(shù)，距離液面越深，則壓強越大，當液面壓強變化,必將引起液體內(nèi)部各點發(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，雷諾準數(shù)增加多少?若流量一定，管徑增大一倍,則雷諾準數(shù)又如何變化？＊*＊答案**＊V＝（π/４)d．uu'＝2uＲe=duρ/μRe'增大一倍Ｖ＝（π／４)(2d）．u'u’=u／４Re＇=Ｒe/2６。（3分）說明流速、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。su＝V/A；Ｗ=V.ρ7。（５分）何謂層流流動？何謂湍流流動？用什么量來區(qū)分它們？＊*＊答案＊＊＊層流：流體質(zhì)點沿管軸作平行直線運動，無返混，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)點有返混和徑向流動,平均流速約為最大流速的0.8倍。以Re來區(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：由于受到重力的影響，水在管路中會越流越快，即水通過2-2＇截面的流速u大于通過1－1’截面的流速u。這種說法對嗎?為什么？***答案*＊＊不對.因為是穩(wěn)定連續(xù)流動按連續(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，從A流向B，問：（1）體積流量V和V哪個大？為什么？（２）流速u和u哪個大?為什么?(3）靜壓頭Ｐ／（ρg)和P/（ρg）哪個大？為什么?*＊＊答案*＊*（1)因為輸水,按連續(xù)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則P／(ρg）＜P/（ρg）；若Ｈ≠０則Ｐ/（ρｇ）和P(ρｇ）哪個大？要由u和u、H之值決定.11。（８分）在有一個穩(wěn)壓罐的一條管徑不變的輸送管上的A。B處分別裝上一個相同規(guī)格的壓力表(如圖所示).問:（1）當管路上的閥門C關(guān)閉時，兩個壓力表的讀數(shù)是否一致？為什么?（2）當管路上閥門C打開時，兩個壓力表的讀數(shù)是否相同？為什么?（設A。B處的氣體密度近似相等)*＊＊答案*＊＊（1）閥Ｃ關(guān)閉時，流體為靜止狀態(tài)，同一水平面上∴P=P。(2）閥Ｃ打開,流體流動，有阻力,為Z=Ｚ,d=d且ρ=ρ則ｕ=u∴P＞P1２。（１0分）用如圖所示的實驗裝置得實驗記錄如下表所示:皮托管編號?1?２ ３?4管內(nèi)直徑mm12。7?2１12 12皮托管測壓孔高度ｍm７2 72 72 21關(guān)閉閥A,玻管水柱高度mm472?4７2 472 472全開閥A 皮托管測壓孔435。5?407。54０5．1376．5時玻管水?正對水流方向 ?柱高度ｍm?皮托管測壓孔389.５401。8 3４7。6322?平行水流方向? ?根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，回答下列問題：（1)、第4點的位壓頭，靜壓頭和動壓頭各為多少mｍＨO?（2)、水由第２點處流到3點處的阻力損失壓頭為多少mmHO?(3）、第1點的速度為多少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.ｓ1３。（10分)用如圖所示的實驗裝置得實驗記錄如下表示：問：(1）第1點的位壓頭，靜壓頭和動壓頭各為多少ｍmHo（２）水從第1點處流到第２點的流動阻力損失壓頭為多少mｍHＯ(3）皮托管測量孔平行水流方向時,測出的H＇=４01.８mm〉H'=3８9。5mm？皮托管編號?1 ２ 3?4管內(nèi)直徑ｍm １2.7 21１21２皮托管測壓孔高度mm７2 7２?7221關(guān)閉閥Ａ，玻管水柱高度ｍm 472?472?472472全開閥A?皮托管測壓孔?４35.5407.5405.1３76.５時玻管水 正對水流方向?? ?柱高度mｍ皮托管測壓孔389。5401．8347.６322?平行水流方向? ??＊**答案***(１）Z=72ｍmHｏP/（ρg）=H’—Z=389。5－72=317。５mmＨOh＝u/（２g)=43５．5-３8９．5=46mmHO(2)h=435。５—407。5=28mmＨo（3）Ｈ'=h＋h∵d＞d∴u〈u即ｈ＞hh=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—-位頭H'=h—-靜壓頭h-—動壓頭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。若管長及液體的物性不變,而管徑減至原來的一半，問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的若干倍？*＊*答案*＊＊∵ｈf=λ(L／d）ｕ/2而滯流時λ＝64/Re=64μ/（d＊u*ρ）流速：u＝4V/(πd）而題設Ｖ、Ｌ、μ、L不變，即hfα1/d∵d=d／２∴hf=１6hf15.(８分）在相同管徑的兩條園形管道中，同時分別流動著油和清水（μ油〉μ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：(1）圖（a)中1－1和2—2截面的u〉u還是u=u？為什么？（2)圖（a）、（b）中Z＞Ｚ其它條件不變，忽略阻力損失,則出口處的速度ｕ與u哪個大?為什么？（3）圖（a)、(b）中Z=Z，則截面２－2*處的速度與u哪個大？為什么?＊＊＊答案**＊（１)因液體連續(xù)穩(wěn)定流動,且d=d∴u=ｕ=u（2)∵u=［2g（z—∑ｈ)］題設h=h=０∵Ｚ＞Z∴u＞ｕ(當然∵Ｚ〉Z則hf〉hｆ，∴當hf不能忽略時,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u>u∴u>u17.（８分）某車間用水量由水塔穩(wěn)定供給(如圖示）.現(xiàn)若將出口閥A關(guān)小，其流量有無改變？為什么？＊＊*答案＊*＊∵u=[２g（Z-∑h）］/當閥門A關(guān)小時,∑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三點在同一水平面上，d=d=d，問：（1）當閥門關(guān)閉時，A.B．C三點處的壓強哪個大？哪個??？或相等？（２)當閥門打開，高位槽液面保持不變，A.B．C三點處的壓強哪個大?哪個??？或相等？*＊＊答案*＊*（1）閥門關(guān)閉,水處于靜止狀態(tài),Ｐ=P=P（2）閥門打開，水穩(wěn)定流動，有阻力,且ｄ=d＝ｄ∴P＞P>P19．(10分）如圖所示：Ａ.B。C三點在同一水平面上,d＝d,d＞d，問：（1）當閘閥關(guān)閉時,A.B．C三點處的壓強那個大？哪個?。炕蛳嗟?(2）當閥門打開,高位槽水位穩(wěn)定不變，Ａ.B.C三截面處的壓強、流量、流速哪個大？哪個小?或相等？*＊＊答案＊**（１)p=p=p（2)①V＝V＝Ｖ②u＝uu>uu＞u③流動流體有阻力,由柏努利方程知:P>PP>ＰP與Ｐ的大小由u、u和h→c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)過程中，具有共同物理變化,遵循共同的物理學定律的一些物理操作過程.例如：流體流動、流體輸送、非均相分離、傳熱、蒸發(fā)、蒸餾、吸收、萃取、干燥等.五、計算題：１.(１0分)以復式水銀壓差計測量某密閉容器內(nèi)的壓力P。已知各水銀液面標高分別為h＝２。６ｍ,ｈ=0.3m，h=1.5m，ｈ=０.5m,h=3.0m。求此密閉容器水面上方的壓強P（kN．m)(表壓）＊*＊答案＊＊＊按表壓計算，p=(h-h）ρ汞.g，p=p—（h-ｈ）ρ水.gｐ=p+(h-h)ρ汞。ｇp=p—（h－h(huán)）ρ水.g以上相加p＝（h—h＋h—h）ρ汞.ｇ－（h-h+ｈ-ｈ）ρ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φ51×３mm的水平管道內(nèi)流過,在管路上某處流體靜壓強為1.5kgｆ。cm（表壓），若管路的局部阻力可略去不計，問距該處100m同一水平線下游處流體靜壓強為多少Ｐa？（Re=３×10—-１×1０時，λ=０。3164／Ｒe)***答案＊*＊u=Ｖ/（πｄ/4）=10／（360０×π×0。０4５／4）=1。7５m。sRe=duρ／μ=0。０４5×1.７５×1００0/（1×１0)=７８75０λ=0.3164/Re=０.316４/78７5０=0。0189由柏式：Ｚ=Zｕ＝u∴ｐ／ρ=p/ρ+λ(l/ｄ)(u/２）p=p－λ(l／d)(ρu／2)=1.５×9.81×1０-0.0１8９×（100／０.04５）×(1。75/2）×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（包括閥門及管件的當量長度）4３0m，進出口阻力不計。管徑為φ１08×4ｍm，若油在輸送溫度下的比重為0。96,粘度為３430ｃｐ,求泵所需的實際功率,設泵的效率η＝5０％。*＊＊答案*＊*對貯油池液面至高位槽液面列柏努利方程:Hｅ=△Z+λ［（l+Σle)/ｄ](u／2g）△Ｚ=20ｍl+Σle＝4３0md=1０8-2×4＝100mm=0．1mｕ＝Vs/0。785d=384０0/3６00×0.78５×0。1×960=１。４１5ｍ。sRe=duρ／μ=０.1×1。415×９60/3430×１0=39。6<２00０λ＝64/Ｒe＝64／39.6=1。6１６Hｅ=20+1．616×（430/0.1）×(1.415/2×9。81)=729。２ｍN=Q·He·ρg/η＝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，泵對水作的功為317。7J．kg，管內(nèi)摩擦系數(shù)為0.01８，吸入和壓出管路總長為11０m(包括管件及入口的當量長度,但不包括出口的當量長度)輸送管尺寸為φ108×４ｍm,水的密度為1000kg.ｍ。求輸水量為多少ｍ。h。***答案*＊＊Zg+（p／ρ）+(ｕ／2)＋W=Zｇ＋（p/ρ）+(u／２）＋Σhｆ已知數(shù)據(jù)：Z=0；Ｐ（表）=０；u≈0;W=31７．7［Ｊ。kｇ]；Ｚ=20［ｍ］;p=9。８07×10［Ｎ。m]（表);ρ=100０［ｋg.m]簡化上式：W=Ｚg+(ｐ／ρ）+（u/2)+Σhf又Σhf=λｌu／２d=９．9u∴317.7=９。８1×20+9.8０７×1０／100０+u/２+9。9u１0.4ｕ=23.43∴u=1.5[m.s]Ｖ=（π/4）Ｄ×ｕ×360０＝0．7８5×0。１2×１.５×36００=４2。４1[ｍ。h]5.（12分)如圖所示，D=100mｍ，d＝50mm，H=150ｍm,ρ氣體=1.2ｋg.m。當R＝25ｍm時，將水從水池中吸入水平管中間,問此時V氣體=?m。s(阻力可忽略）＊＊＊答案＊＊＊選1—1、２－2截面與基準面0—0，如圖所示。在兩截面之間列柏方程并簡化得到：(ｐ/ρ)+（u／2)=（ｐ/ρ）＋（u/2）（１)由已知數(shù)據(jù):p=０.０25×13600×9．８1＝3335N.mp=—0.15×1000×9．81=－14７2N.mu=(100／5０)u=4u代入（1）可得：1５u=２(p—p）/ρ=8０12u=23。１１ｍ。sVｓ=（π/4)Du=0．1814ｍ.ｓ或V=653ｍ。h6．（10分）圖示為水泵進水管的裝置。管子尺寸為φ57×３。5mｍ;管的下端位于儲水池水面下2ｍ，并裝有底閥及濾網(wǎng)，該處之局部阻力壓頭損失為12u／（2ｇ)；截面２-2處的真空度為4m水柱;由1－1至2－2截面的沿程壓頭損失為9u／(２g）。試求:(1）進水管的流量為多少m．h；（2）進水口1－1處的表壓為若干N。m？＊**答案*＊＊列水面與2－2截面列柏努利方程:(1）Z＋u/2g＋P／ρg＝Z+ｕ/２ｇ＋P/ρｇ+∑HZ=0,ｕ＝0,Ｐ=0,Z=3ｍ,P／ρｇ=－4mHO∑H=１２u／2ｇ+９ｕ/2g=21u/2ｇ＝２1ｕ/2ｇ21u／２ｇ+ｕ/２ｇ=22ｕ/2g＝4－3＝１ｍ∴ｕ=(2×９.81/22）＝0．9４m．ｓ∴V=3600×0.785（0．0５）×0．94＝6.64m.h(２）進水口1—1處的表壓Ｐ３—３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=0p/ρｇ=2p/ρgu≈0ｕ=0。94msH=12u/2g2=p/1000g+0.94/2g+12×0。９4/2gp=13。8８×10P=13。8８KＰ＝1．４１5ｍ水７．（１０分)一直立煤氣管，在底部測壓管測得水柱差ｈ=１00mm，在H＝20m高處的測壓管中測得水柱差h=115ｍｍ，管外空氣的密度ρ＝1。29kg.m，求管中靜止煤氣的密度ρ為多大？*＊*答案*＊＊P=P＋ｈρ水ｇP=（P＋ρgH)＋ｈρ水ｇ又P＝P＋Hρｇ∴(P＋Ｈρｇ)＋ｈρ水g＝（P＋hρ水ｇ）+HρｇHρ+hρ水＝Hρ+ｈρ水ρ=ρ—ρ水(ｈ－h(huán)）／Ｈ=1。29-１０00×（0。１１5－0．1)/20=0.５4kｇ．m。8．（1４分）水從蓄水箱，經(jīng)過一水管流出，如附圖所示。假如,Z＝１２m，Z＝Z＝6.5m，d＝2０ｍm，ｄ＝10mm，水流經(jīng)d管段的阻力損失為2mHＯ,流經(jīng)d管段的阻力損失為1ｍＨＯ，求：(1)管嘴出口處的流速ｕ；（2）接近管口2－2截面處的流速ｕ及壓強P；***答案＊**（１)列１－1與3—3截面柏努利方程式Z＋Ｐ/ρg+u/2g=Z＋P/ρg+u／2g＋hｕ＝0,P=P=０(表壓）∴1２-6.5=u/2g＋（2+1）解得ｕ=√（2.５×2×9。81）＝7m.ｓ(2)ｕ＝u（ｄ/d）＝7×（１0/20)=１.7５ｍ。s由1—1與2－2截面列柏努利方程式可得P/ρg=（Z—Z)-ｕ/２g－h(huán)＝（12－６.５）-1.75／（2×9。8１）-2＝3.3４4ｍ水柱（表壓）∴P＝３。3４４×1000×9．８１=3２８04Pa9。（10分)密度為１000ｋg．m，粘度為１cｐ的水,以５m。h的流量在φ51×3mm的水平管道內(nèi)流過,在管路上某處流體靜壓強為1。5kgf.ｃｍ(表壓)，若管路的局部阻力可略去不計,問距該處100ｍ下游處流體靜壓強為多少Pa?（Re=３×1０－1×10時，λ=0。３１６4/Re）*＊*答案*＊＊u＝V/（πd/４）=５/(360０×π×０。０45/4)＝0.874m。sRe=duρ/μ=0．0４5×0.８74×1０0０／（1×1０）＝39375λ=０.3164/Rｅ=０．3１６4／78750＝0.０22５由柏式：Ｚ＝Zu=ｕ∴ｐ/ρ=p/ρ＋λ（l/ｄ）(u/２)ｐ=p—λ（ｌ/ｄ）（ρu/２)＝２．５×9.81×1０－0.００225×(1０0／0。04５)×(0.8７４/２）×１００0=1．2８×10N.ｍ（表壓)1０．（1２分)用泵自貯油池向高位槽輸送礦物油，流量為38.4T．h，高位槽中液面比油池中液面高30m,管路總長（包括閥門及管件的當量長度)430m,進出口阻力不計.管徑為φ１08×4mm，若油在輸送溫度下的比重為0.９6，粘度為3４３０cp，求泵所需的實際功率,設泵的效率η=50％.＊*＊答案*＊*對貯油池液面至高位槽液面列柏努利方程:He=△Z＋λ［（l＋Σle)/ｄ］（u/2g)△Z=30ｍl+Σlｅ=43０md=１０8—2×4=１０0mm=0．1ｍu=Vs/０．７85ｄ=38400/（36０0×０。７85×0。1×960）=1。415ｍ．sＲe=duρ/μ=0.1×１.４１5×96０/３430×10=3９.６<20００λ=64/Ｒe＝6４／39.６=1．616He＝30+1。6１6×(430/0．1）×(１.4１5/2×9.８1）=7３9．１3mＮ=Q·Ｈｅ·ρg/η=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為１１0m（包括管件及入口的當量長度,但不包括出口的當量長度）輸送管尺寸為φ108×４mｍ,水的密度為１0０0ｋｇ．m。求輸水量為多少m．h。*＊＊答案＊＊＊Zg+（p/ρ)+(u/2）+W＝Zg+（ｐ/ρ）+（u/2）+Σｈf已知數(shù)據(jù):Ｚ=０;P（表）=0;u≈0；Ｗ=340［J。kg］；Z=２０[ｍ］;p=9.8０7×10［N．m］（表）；ρ=1000［kg.ｍ]簡化上式：W=Zg+(p/ρ）+(u／2）+Σhf又Σhf＝λｌu/2d=9.9ｕ∴3４0=９．８1×２0＋9.8１×10/1000+u/2+9.９u10。4u=４5.7∴u=2。1［m.s]V＝（π/4）D×u×36０0=0.785×(0。1）×２．１×360０=59.３［m。ｈ］１2．(１２分）用離心泵經(jīng)φ57×３．5ｍm的鋼管，將敞口貯槽內(nèi)的有機溶劑（密度為８０0ｋｇ.m，粘度為2０cp）輸送到反應器中。設貯槽內(nèi)的液面離反應器內(nèi)的液面高度Ｚ保持20ｍ，見附圖.已知鋼管總長度(包括局部阻力當量長度）為２5m，反應器內(nèi)的壓力恒定為４kgf.cm（表壓)，有機溶液輸送量為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，反應器內(nèi)液面為2－2截面,在1－1與2-2截面間列柏努利方程,并以1－1截面為基準面:ｇＺ＋（u/２)+(p/ρ）+W=ｇZ＋(u/2)（p/ρ)+ΣhｆW=(Z-Z）ｇ+[(u—u）/２]＋［（p—p)/ρ]＋ΣhfΣhf=λ［（ｌ+le)/d](ｕ／2)u=（6／3６00)/[（π/4)×0．0５］=0.８48８m。su≈u≈0Z=0Ｒe=duρ/μ＝０.０5×0．8488×８00/（20×１0）＝１6９7。6〈2000則λ=6４／Re=6４/１69７.6=0。0３77Σhf=0。０377×（25/0.０5）×(0．8４８８/２）=６。790４Ｊ.kg故W＝(20—０)×9。８0７+4×9．807×１0/800+6．7904=６9３.5J.ｋgN=QρW/η＝1。541kw１３．(14分)某油品在Φ89×4ｍm的無縫鋼管中流動。在Ａ和Ｂ的截面處分別測得壓強P=１5．2×１０N.m，P=1４。8×10N。m。試計算管路中油品的流量。已知：A。Ｂ間長為６0m，其間還有２個９0彎頭(每個彎頭的當量長度ｌ＝5d），ρ油=820kg。m，μ油＝121cp。＊＊*答案＊＊＊A—B間列柏努利方程:Z＋ｕ/２g+P/ρg=Z+u/2ｇ＋Ｐ/ρｇ＋∑H(Ｐ－Ｐ）/ρg-（Z－Z)=∑H＝λ（l＋ｌ）/d×u/2ｇ（１5．２—14．８）×10/(８２0×９。8１）—1=64／（ｄuρ/μ)×（l+l）/d×ｕ/2ｇ=64μ/（dρ）×(l+ｌ）/d×ｕ/２ｇu＝（3．973×２×９.８1×(0.081)×820/（64×121×１０×65。６7)=0．8２5m.ｓ校驗：R＝dｕρ/μ＝0．081×０。825×８20／(1２１×10）＝452＜２0０0∴Ｖ=Au＝０。7８5(０．０８1）×０.825=4.25×10m.s＝1５。3m。ｈ。1４。（6分)如附圖所示，風機的進口吸風管內(nèi)徑為1００mm,吸上水柱高度為12ｍm,空氣的密度為1．2kg。m，求風機進口管內(nèi)空氣的流速和風量。*＊*答案*＊＊u=(2ｇｈρ水/ρ氣）＝（2×9。81×０。012×1００0/1。2）＝14m．sV＝0．７85×0.1×14＝0．11m.s=395.6m．h15.（12分）欲建一水塔向某工廠供水，如下圖所示，從水塔到工廠的管長(包括局部阻力當量長度）為500m.最大流量為20升/秒.管出口處需保持１0ｍ水柱的壓頭（表壓)。若摩擦系數(shù)λ=0。0２3，試求：１．當管內(nèi)流速為1。０5m．ｓ時，所需管徑及塔高;2。當管內(nèi)流速為4m。s時，所需管徑及塔高；3．由計算1、２，分析滿足一定流量時,塔高與管徑的關(guān)系。***答案＊**1．V=(π/4)dud=0．１56ｍＨ＋P/ρg+u/２g=０+P/ρg+u/2g+λ（ｌ／d）(u/2ｇ)∴H=14.2m2.d'=0.0８0mH’＝１2８m3。管徑越大，塔高越低管徑越小，塔高越高1６．（12分)某高位槽與內(nèi)徑為100mm的鋼管相連，槽內(nèi)為常溫水，直管總長３０m,有9０度彎頭3個,閘閥(全開)和球閥(全開)各1個，水從管口流出。問欲得到每小時２2.７m的排水量,槽內(nèi)水面應比管出口高多少ｍ？（取λ＝０。0２56,由容器入管口ζ=０．５，管子出口ζ＝1.０，閘閥