聪明文档网

聪明文档网

最新最全的文档下载
当前位置: 首页> 化工原理练习题-流体流动

化工原理练习题-流体流动

时间:2020-03-22 14:28:14    下载该word文档

流体流动

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____________.

答案:F=μAdu/dy; τ=μdu/dy

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.

答案: 800; -50

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_______________,____________________。

答案:当量长度法; 阻力系数法;

hf =λ(le/d)(u2/2g); hf =ζ(u2/2g) ;

4.理想流体是指________________________________;而实际流体是指___________________________。

答案:没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩;具有粘性、有摩擦力、液体可压缩、受热膨胀、消耗能量。

5.牛顿粘性定律表达式为______________,其比例系数 (粘度) 的物理意义是_____________________。

答案:τ=F/A=μdu/dy;在单位接触面积上,速度梯度为1时,流体层间的内摩擦力。

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。

答案:雷诺准数,Re≥4000,Re≤2000,Re在2000-4000之间。

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________________。

答案:质量守恒定律, 能量守恒定律。

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___________。

答案:减少, 减少, 增加。

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________。

答案:流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为1时,所产生的内摩擦力

减少 增大

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___________。

答案:流体静力学; 表压; 真空度

11.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________,______________,____________,__________________。

答案:处于稳定段, 连续, 垂直于流体流动方向, 流体平行流动

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。

答案: 64/Re; Re; ε/d

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_________。

答案:截面;压差;压差;截面

14.液体的粘度随温度升高而________,气体的粘度随温度的升高而_______。

答案:减小; 增大

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_________。

答案:抛物线; 2倍; λ=64/Re

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。

答案:τ=μdu/dy ; 牛顿

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。

答案: 0.5; 约0.8

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________。

答案:u1/u2=d22 /d12 增大

19.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是__________________.

答案:.流体具有粘性

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_________、 __________、________。

答案.动量传递、热量传递、质量传递

21.流体沿壁面流动时,有显著速度梯度的区域称为_____________。

答案:.流动边界层

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_______。

答案:不变; 降低

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_____________________。

答案:.位置而变,而均不随时间变。

24.离心泵的主要构件有以下三部分:______,_____,_______.

答案:泵壳; 叶轮; 泵轴

25.离心泵的主要参数有: __________,____________,____________,____________.

答案:流量; 扬程; 功率; 效率

26.离心泵的特性曲线有:_____________________,_________________,__________________.

答案:扬程~流量曲线; 功率~流量曲线; 效率~流量曲线

27.离心泵的最大安装高度不会大于_______________.

答案:10m

28.离心泵的工作点是________________________和______________________________两条曲线的交点.

答案:泵特性曲线H--Q; 管路特性曲线H--Q

29.泵起动时应先关闭出口开关,原因是______________________________________________________。

答案:.降低起动功率,保护电机,防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。

30.流体输送设备按工作原理可分为四类:____________,______________,__________,__________。

答案:离心式 , 往复式 , 旋转式 , 流体作用式

31.当离心泵的安装高度超过允许安装高度时,离心泵会发生____________现象。

答案:气蚀

32.离心泵的扬程含义是___________________________________________________________________。

答案:.离心泵给单位重量的液体所提供的能量

33.离心泵起动时,若泵内没有完全充满液体,离心泵就不能输送液体,这种现象称为__________。

答案:气缚

34.离心泵输送的液体粘度越大,其扬程__________,流量_________,轴功率__________,效率_________。

答案:.越小; 越小; 越大; 越小

35.往复压缩机的实际工作循环,是由__________、__________、________、________四个阶级组成。

答案:吸气、 压缩、 排气、 膨胀

36.采用多级压缩的优点是:_______________________________________________________________。

答案:降低排气温度;减少功耗;提高气缸容积利用率;使压缩机的结构更为合理。

37.离心泵叶轮的作用是__________________________________,使液体的______________均得到提高。

答案:将原动机的机械能传给液体, 静压能和动能。

38.往复式压缩机的工作原理和__________泵相似,是靠往复运动的活塞使气缸的工作容积__________,从而进行_____________。

答案:往复; 增大或减少; 吸气和排气,

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=1/2Umax B. Um=0.8Umax

C. Um=3/2Umax

答案:B

2.从流体静力学基本方程可得知,U型管压力计测量的压强差( )

A. 与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关

B. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细有关

C. 与指示液密度、液面高度无关,与U形管粗细无关

答案:A

3.流体的层流底层越薄,则( )。

A. 近壁面速度梯度越小 B. 流动阻力越小

C. 流动阻力越大 D. 流体湍动程度越小

答案:B

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

答案:C

5. 一个工程大气压等于( )Pa; ( )Kgf.cm-2

A. 1.013×105 B. 9.8×104 C. 1 D. 1.5

答案:B C

6. 转子流量计的主要特点是( )。

A. 恒截面、恒压差; B. 变截面、变压差;

C. 恒流速、恒压差; D. 变流速、恒压差。

答案:C

7.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

答案:D

8.圆管内流动流体湍流时的雷诺准数值应为( )

A. Re<2000 B. Re>4000 C. Re=2000~4000

答案:B

9.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

答案:D

10.表压与大气压、绝对压间的关系是( )。

A. 表压=绝对压-大气压 B. 表压=大气压-绝对压

C. 表压=绝对压+真空度

答案:A

11.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是( )。

A. 流动速度大于零 B. 管边不够光滑 C. 流体具有粘性

答案:C

12.流体在管内流动时,滞流内层的厚度随流速的增加而( )。

A. 变小 B. 变大 C. 不变

答案:A

13.圆管的摩擦系数λ=64/Re的适用流型是( )。

A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流

答案:A

14.为使U形压差计的灵敏度较高,应使指示液和被测流体的密度差( )。

A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好

答案:B

15.设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强( )。

A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压、

答案:B

16.在静止的、连续的、同一液体中,处于同一水平面上各点的压强 ( )

A. 均相等 B. 不相等 C. 不一定相等

答案:A

17.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( )成比例。

A. 平方 B. 五次方 C. 一次方

答案:C A

18.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

答案:B

19.将管路上的阀门关小时,其阻力系数( )。

A. 变小 B. 变大 C. 不变

答案:B

20. 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. 1kg B. 1N C. 1m

答案:A

21.流体流动时产生阻力的根本原因是流体流动( )。

A. 遇到了障碍物; B. 与管壁产生摩擦

C. 产生了内摩擦切向力

答案:C

22.转子流量计的设计原理是依据( )。

A. 流动的速度 B. 液体对转子的浮力

C. 流动时在转子的上、下端产生了压强差。

答案:C

23.公式λ=64/Re仅适用于流体在( )管内作( )时应用。

A. 湍流 B. 滞流 C. 各种流动型态

D. 圆形 E. 非圆形

答案:D B

24.转子流量计的主要特点是( )

A. 恒截面、恒压差 B. 变截面、变压差 C.变截面、恒压差

答案:C

25.离心泵的性能曲线中的H-Q线是在( )情况下测定的。

A. 效率一定; B. 功率一定;

C. 转速一定; D. 管路(l+∑le)一定。

答案:C

26.离心泵最常用的调节方法是 ( )

A. 改变吸入管路中阀门开度 B. 改变压出管路中阀门的开度

C. 安置回流支路,改变循环量的大小 D. 车削离心泵的叶轮

答案:B

27.离心泵的扬程是 ( )

A. 实际的升扬高度 B. 泵的吸液高度

C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度

D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值

答案:D

28.用离心泵将液体由低处送到高处的垂直距离,称为( )

A. 扬程 B. 升扬高度 C. 吸液高度

答案:B

29.往复压缩机每一工作循环所耗的功以( )压缩为最小

A. 等温 B. 绝热 C. 多变

答案:A

30.往复泵在启动前( )液体。

A. 一定要充满 B. 无须充满 C. 充以适量的

答案:B

31.离心泵并联操作的目的是( ).

A. 增大位能 B. 增大扬程 C. 增大流量

答案:C

三、判断题:

1.流体在园管内作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。( )×

2.流体在园管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。( )√

3.化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。( )√

4.在稳态流动过程中,流体流经各截面处的体积流量相等。 ( )×

5.当输送流体的管子的管径一定时,增大流体的流量,则雷诺准数减少。( )×

6.流体在等径的管中作稳态流动时,由于有摩擦阻力损失,因此流体的流速沿管长而逐渐变小。( )×

7.当流体充满圆管作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。( )×

8.流体作层流流动时,摩擦系数λ只是Re的函数,而与管壁的粗糙度无关。( )

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,其流动性就越差。( ) ×

11.孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文氏流量计小得多。( )×

12.实际流体在导管内作稳态流动时,各种形式的压头可以互相转,但导管任一截面上的位压头、动压头与静压头之和为一常数。( )×

13.为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差,可采用微差压强计。当其中的两指示液密度相差越大时,其灵敏度就越高。 ( )×

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。( )√

32.离心泵启动时,为减小启动功率,应将出口阀门关闭,这是因为随流量的增加,功率增大。( )√

33.离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。( )√

34.离心泵的扬程随其送液能力(流量)的改变而变化,当流量达到最大时,其扬程也最大;而流量为零时,其扬程亦等于零。 ( )×

35.采用多级压缩机可解决压缩比过高的问题,但功耗增大了。( )√

36.多级往复式压缩机的压缩级数越多,则功耗越少 ( )。×

37.离心泵的“气缚”与“气蚀”现象,在本质是相同的。( ) √

四、问答题:

1.什么是流体连续稳定流动?

答案:流体连续稳定流动是指流体在流动时,流体质点连续的充满其所在空间,流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。

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?

答案:流体的粘度是衡量流体粘性大小的物理量,它的意义是相邻流体层在单位接触面积上,速度梯度为1时,内摩擦力大小。

流体的粘度愈大,所产生粘性也愈大,液体阻力也愈大。

3.何谓层流流动?何谓湍流流动?用什么量来区分它们?

答案: 层流:流体质点沿管轴作平行直线运动,无返混,在管中的流速分布为抛物线,平均流速是最大流速的0.5倍。

湍流:流体质点有返混和径向流动,平均流速约为最大流速的0.8倍。

以Re来区分,Re<2000为层流、Re>4000为湍流。

4.什么是连续性假定?

答案: 假定流体是由许多质点组成的,彼此间没有间隙,完全充满所占有空间的连续的介质。,这一假定称为连续性假定。

5流体流动的连续性方程的意义如何?

答案: 流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律,它是根据质量守恒定律建立起的,连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择,及其控制。

6.流体静力学基本方程的意义是什么?

答案:静止流体内部任一水平面上的压强与其位置及流体的密度有关,位置越低,压强越大;

静止液体内部压强随界面上的压强而变,表明液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部。

7.流速与管路建设投资费及运行操作费的关系。

答案:当流量一定时,流速大,管径小,投资费用小;但流速大,管内流体流动阻力增大,

输送流体所消耗的动力增加,操作费用则随之增大。反之,在相同条件选择小流速,动力消耗固然可以降低,但管径增大后建设投资增加。

8.离心泵的工作原理。

答案:离心泵先灌泵后启动,当叶轮高速旋转时,液体获得了动能并甩向叶轮外缘。由于叶

片间的流体通道截面和泵壳的蜗形流道截面都是逐渐扩大的,使流体在泵内的流速逐渐降低,一部分动能转变为静压能,而使流体压强逐渐增高,最后从压出口压出,与此同时,由于离心力作用,叶轮中心的流体被甩向叶轮外缘,叶轮中心形成负压,使得流体不断被吸入。

9.什么是气缚现象?

答案:如果离心泵启动前未灌满液体,泵内有空气,由于空气的密度小,叶轮旋转产生的离

心力小,致使液体难以被吸入,此时叶轮虽在旋转,却不能输送液体并产生噪声。该现象为气缚。

10.什么是气蚀现象?

答案:当泵入口压强低于被输送液体的饱和蒸汽压时,被吸入的流体在泵的入口处汽化,形成气泡混杂在液体中,由泵中心的低压区进入泵外缘高压区,由于气泡受压而迅速凝结,使流体内部出现局部真空,周围的液体则以极大的速度填补气泡凝结后出现的空间,可产生很大的冲击力,损害泵壳和叶轮,该现象是气蚀。

11.离心泵的特性曲线有哪几条?是在何条件下测定的?

答案:离心泵的特性曲线有扬程曲线,功率曲线,效率曲线。是在常温,常压下用水作实验测定的,如果用于输送其他流体则需要换算。

12.离心泵起动时,为什么要把出口阀门关闭?

答案:离心泵工作时,其轴功率Ne随着流量增大而增大,所以泵起动时,应把出口阀关闭,以降低起动功率,保护电机,不致于超负荷而受到损失,同时也避免出口管线的水力冲击。

13.采用多级压缩对生产工艺有何好处?

答案:好处:(1)降低了排气温度; (2)减少了功耗;

(3)提高气缸容积利用率; (4)使压缩机的结构更为合理。

14.为什么单缸往复压缩机的压缩比太大,将会使压缩机不能正常工作?

答案:当余隙系数一定时、压缩比愈高,余隙内的残余气体膨胀所占气缸的容积就愈多,使每次循环的吸气量减少,而当压缩比太大时(即容积系数为零时),残余气体膨胀已占满整个气缸,使压缩机根本无法吸入新鲜气体,也就无法正常正作了。

15.离心泵的主要部件有哪些?各有什么作用?

答案:离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置。

叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体、使液体的动能和静压能均得到提高。

泵壳具有汇集液体和将部分动能转为静压能的作用,轴封装置的作用是防止泵内高压液体外漏及外界大气漏入泵内。

16.离心泵的扬程和升扬高度有什么不同?

答案:离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、 液体获得能量后,可将液体升扬到一定高度△Z,而且还要用于静压头的增量△P/ρg和动压头的增量△u2/2g及克服输送管路的损失压头,而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离,可见,升扬高度仅为扬程的一部分,泵工作时,其扬程大于升扬高度。

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?

列1-1′、2-2′间列柏努利方程式:

Z1+u12/2g+p1/ρg =Z2+u22/2g+p2/ρg+hf ①

p1-p2=ρg(u22/2g-u12/2g)=ρ(u22/2-u12/2)

u2/u1=d12/d22 u2=0.5×(0.2/0.1)2=2m.s-1

u2代入① p1-p2=ρ(22-0.52/2)=1876N/m2

∵p1-p2=ρgh

∴h=( p1-p2)/ρg

=1875/(1000×9.81)=0.191m

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?

64/Re1(l/d)(u12/2)=64/Re2(l/d)(u22/2)

u1/(dρ1u1)u12=u2/(dρ2u2)u22

u1μ11=u2μ22

∴ u2/u11ρ22ρ1=1.35×880/(1.25×900)=1.056

输油量比原来增加5.6%

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?

根据伯氏方程:-△p=32uμl/d 2 以及:

(π/4)d12u1=(π/4)d22u2=Vs

已知:d2=2d1

则:u1/u2=d22/d12=(2d1) 2/d12=4 即:u2=u1/4

原工况:-△p1=32u1μ1l1/d12

现工况:-△p2=32u2μ2l2/d22

∵μ21 l2=l1 u2=u1/4 d2=2d1

将上述各项代入并比较:

现/原:△p2/△p1=[32×(1/4)u1×μ2×l2/(2d1) 2 ]/

[32×u1×μ1×l1/d12]=1/16

因摩擦而引起的压降只有原来的1/16

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%。

对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程:

He=△Z+λ[(l+Σle )/d](u2/2g)

△Z=20m l+Σle =430m d=108-2×4=100mm=0.1m

u=Vs/0.785d2

=38400/3600×0.785×0.12×960

=1.415m/s

Re=duρ/μ=0.1×1.415×960/3430×10-3=39.6<2000

λ=64/Re=64/39.6=1.616

He=20+1.616×(430/0.1)× (1.4152/2×9.81)=729.2m

N=Q·He·ρg/η=38400×729.2×9.81/(3600×0.5×1000)= 152.6kw

5.某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Σhf=20.6u2/2 [J/kg ],因扩大生产,须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变,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比原系统增高多少?

∵u1≈0≈u2 p1=p2

于是gZ1=gZ2+Σhf

g(Z1-Z2)=Σhf =20.6u2/2

u=[2g(Z2-Z2)/20.6]0.5 =(2×9.81×6/20.6) 0.5 =2.39m/s

Z1′=Z2+20.6u′2/2g

=5+20.6(1.3×2.39) 2/(2×9.81)

=15.14m

增高为:Z1′-Z1=15.14-11=4.14m

6.用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×104N/m2,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为317.7 J/kg,管内摩擦系数为0.018,吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为 φ108×4mm,水的密度为1000kg/m3。求输水量为多少m3/h。

Z1g+(p1/ρ)+(u12/2)+W=Z2g+(p2/ρ)+(u22/2)+Σhf1-2

已知数据:

Z1=0;P12(表)=0;u1≈0; W=317.7[J/kg];

Z2=20[m];p2=9.807×104[N/m2](表); ρ=1000[kg/m3]

简化上式:

W=Z2g+(p2/ρ)+(u22/2)+Σhf1-2

又Σhf1-2=λlu22/2d=9.9u22

∴317.7=9.81×20+9.807×104/1000+u22/2+9.9u22

10.4u22=23.43 ∴u2=1.5[m/s]

V=(π/4)D2×u×3600=0.785×0.12 ×1.5×3600=42.41[m3/h]

7.如图所示,D=100mm, d=50mm,H=150mm,ρ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)

选1-1、2-2截面与基准面0-0,如图所示。

在两截面之间列柏方程并简化得到:

(p1/ρ)+(u12/2)=(p2/ρ)+(u22/2) (1)

由已知数据:p1=0.025×13600×9.81=3335N./m2

p2=-0.15×1000×9.81=-1472N/m2

u2=(100/50) 2u1=4u1

代入(1)可得:15u12=2(p1-p2)/ρ=8012

u1=23.11m./s Vs=(π/4)D2u1=0.1814m3/s

或V=653m3/h

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6 m3/h,试确定泵提供的压头。

取敞口贮槽液面为1-1截面,反应器内液面为2-2截面,在1-1与2-2截面间列柏努利方程,并以1-1截面为基准面:

gZ1+(u12/2) +(p1/ρ)+W

=gZ2+(u22/2)(p2/ρ)+Σhf1-2

W=(Z2-Z1)g+[(u22-u12)/2]+[(p2-p1)/ρ]+Σhf1-2

Σhf1-2 =λ[(l+le )/d](u2/2)

u=(6/3600)/[(π/4)×0.052]=0.8488m/s u1≈u2≈0 Z1=0

Re=duρ/μ=0.05×0.8488×800/ (2 0×10-3) =1697.6<2000

则λ=64/Re=64/1697.6=0.0377

Σhf1-2 =0.0377×(25/0.05)×(0.84882/2)=6.7904J/kg

故W=16×9.81+4×98100/800+6.79=654J/kg

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9u2/(2g)。试求:(1)进水管的流量为多少m3/h;(2)进水口1-1处的表压为若干N/m2

列水面与2-2截面列柏努利方程:

(1)Z1+u12/2g+P1/ρg=Z2+u22/2g+P2/ρg+∑Hf

Z1=0,u1=0,P1=0,Z2=3m,P2/ρg=-4mH2O

∑Hf=12u2/2g+9u2/2g=21u2/2g=21u22/2g

21u22/2g+u22/2g=22u22/2g=4-3=1m

∴u2=(2×9.81/22)0.5=0.94m/s

∴V=3600×0.785(0.05)2×0.94=6.64m3/h

(2)进水口1-1处的表压P

33截面为大槽距水面2m深处的大槽截面,3-3及1-1截面间的柏努利方程式

Z3=Z1=0 p3/ρg=2 p1/ρg

U3≈0 u1=0.94m/s Hf=12u2/2g

2=p1/1000g+0.942/2g+12×0.942/2g

p1=13.88×103 Pa=13.88KPa=1.415m

10. 15℃水在内径为10mm的钢管内流动,流速为0.15 m/s,试问:(1)该流动类型是层流还是湍流?(2)如上游压强为7kgf/cm2,流经多长管子,流体的压强降至3 kgf/cm2?(15℃水的密度为999.1kg/m3,粘度为1.14cp.)

(1)Re=duρ/μ

=0.010×0.15×999.1/(1.14×10-3

=1314<2000 该流体作层流流动

(2)根据泊谡叶方程式

ΔP=32μlu/d2

∴l=ΔPd2/(32μu)

=(7-3)×9.81×104×0.012/(32×1.14×10-3×0.15)

=7171m

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=20 mm,d3=10mm, 水流经d2管段的阻力损失为2m H2O,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

(1)列1-1与3-3截面柏努利方程式

Z1+P1/ρg+u12/2g

=Z3+P3/ρg+u32/2g+hf1-3

1=0,P1=P3=0(表压)

∴12-6.5=u32/2g+(2+1)

解得 u3=√(2.5×2×9.81)=7 m/s

(2)u2=u3(d3/d22=7×(10/20)2

=1.75m/s

由1-1与2-2截面列柏努利方程式可得

P2/ρg=(Z1-Z2)-u22/2g-hf1-2

=(12-6.5)-1.752/(2×9.81)-2

=3.344 m水柱(表压)

∴ P2=3.344×1000×9.81=32804Pa

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。

列1-1 、2-2 截面,以1-1 面为基准的柏氏方程

Z1+P1/ρg+u12/2g=Z2+P2/ρg+u22/2g+hf

Z1=0,P2=0

由连续性方程:

(π/4)d121=(π/4)d222

1=(d2/d122=(20/40)22=u2/4

P1/ρg=10m, Z2=0.5

10+1/2g×(u2/4)2=0.5+u22/2g+1.5

8=u22/2g-1/16×u22/2g=(15/1 6)u22/2g

∴ u2=(8×9.81×2×16/15)105=12.94 m/s

上升高度 H=u22/(2×9.81)=(12.94) 2/(2×9.81)=8.53 m

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。

该题的关键是C点的压强Pc必须等于或大于Ps, 以保证管内液体不会汽化而保持流动的连 续性。 现取极限值Pc=Ps。取A池液面为1-1面(并作为基准面),B处为2-2面。

在两截面 间列柏努利方程并简化得到: u2/2=2g=19.62

再在1-1面与C截面之间列柏方程:

P1 /ρ=Hg+(u2/2) +Ps/ρH=(P1 -Ps) /(ρg) -(u2/2g)

=(101300-12300) /(1000×9.81)-19.62/9.81=7.07m

即C点的极限高度为7.07m。

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

(1)u1=3.78×10-3/(0.785×0.042

=3 m/s

2=(1/4)u1=0.75 m/s

在1-1、2-2截面是列柏式:

gZ1+P1/ρ+u12/2=gZ2+P2/ρ+u22/2+hf

Z1=Z2=0(以过管轴线的水平面为基准面)

(P2-P1)/ρ=(u12-u22)/2-hf

=(32-0.72)/2-hf=4.22-hf

由静力学方程:P1-Rρg=P2-Rρ

(P2-P1)/ρ=R.g=0.17×9.81=1.668

即 4.22-hf=1.668

hf=2.552J/kg

15.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%。

对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程:

He=△Z+λ[(l+Σle )/d](u2/2g)

△Z=30m l+Σle =430m d=108-2×4=100mm=0.1m

u=Vs/0.785d2

=38400/(3600×0.785×0.12×960)

=1.415m/s

Re=duρ/μ=0.1×1.415×960/3430×10-3

=39.6<2000

λ=64/Re=64/39.6=1.616

He=30+1.616×(430/0.1)×(1.4152/2×9.81)=739.13m

N=Q·He·ρg/η

=38400×739.13×9.81/(3600×0.5×1000)=154.7kw

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60%,试确定泵提供的轴功率。

取敞口贮槽液面为1-1截面,反应器内液面为2-2截面,在1-1与2-2截面间列柏努利方程,并以1-1截面为基准面:

gZ1+(u12/2)+(p1/ρ)+W=gZ2+(u22/2)(p2/ρ)+Σhf1-2

W=(Z2-Z1)g+[(u22-u12)/2]+[(p2-p1)/ρ]+Σhf1-2

Σhf1-2 =λ[(l+le )/d](u2/2)

u=(6/3600)/[(π/4)×0.052]=0.8488m/s

u1≈u2≈0 Z1=0

Re=duρ/μ=0.05×0.8488×800/(20×10-3)

=1697.6<2000

则λ=64/Re=64/1697.6=0.0377

Σhf1-2 =0.0377×(25/0.05)×(0.84882/2)=6.7904/.kg

故W=(20-0)×9.807+4×9.807×104/800+6.7904

=693.5J/kg

N=QρW/η=1.541kw

17.下图所示的CO2水洗塔供水系统,水洗塔顶部绝对压强为2250 kPa,贮槽水面绝对压强为300 kPa 。塔内水管与喷头连接处,高于水面20m,输水管规格为φ57×3.5 mm 钢管,送水量为 15m3/h,设管路摩擦能量损失为49J/kg,试求水泵的有效功率。

Z1g+P1/ρ+u12/2+We=Z2g+P2/ρ+u22/2+ ∑Wf

u2=15/[3600(π/4)0.052]=2.12 m/s

We=20× 9.81 +((2250-300)×103)/103+(2.12)2/2+49=2197 J/kg

∴ Ne=ρV.We=9154 w

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85 L/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?

.Z0+P0/ρg+u02/2g=Z1+P1/ρg+u12/2g+λ(l/d)(u2/2g)

45=0.02×(4000/d)(u2/2g)----(1)

因为 V=(π/4)d2 u=0.085 m3/s

u=0.085/(0.785d2)

代入式(1)得:d=0.254

当λ=0.03时,代入式(1)得

u′=1.367 m/s

V=69.4 L/s

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。

按连续性方程:uB=uN(dA/dB)2=2.5(0.033/0.047) 2=1.23m.s-1

由柏式知:R=(PA-PB)/(ρg)=uB2/2-uA2/2+hfA-B

=1.232/2-2.52/2+1.5

= -0.087m=-87mm 负号 PB>PA

20.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100 kN/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的阻力损失为7.5mH2O。问:全开阀A时水的流量为多少m3/h?(ρ=1000 kg/m3,p大气=98.1 kN/m2

定水箱液面为1-1,压力表处为2-2,列柏式:

Z1+P1 /(ρg)+u12/(2g)=Z2+P2/(ρg)+u22/(2g)+Hf1-2

∵ Z1=P/(ρg)=177×103/(1000×9.807)=18m

∴ 18+0+0=0+100×103/(1000×9.807)+u22/(2g)+7.5

∴ u2=2.43m/s

∴ V=3600π2.43×(0.1) 2/4=68.67m3/h

21.将20℃的水由水池打至一敞口高位槽中,槽内的水面与水池内的水面的垂直距离为31.6m。管路总能量损失为50J/kg,流量为20m3/h,试求理论功率为多少kw?

gZ1+u12/2+P1/ρ+We=gZ2+u22/2+P2/ρ+∑hf

Z1=0,Z2=31.6m,P1=P2,u1≈0,u2≈0,

∑hf=50J/kg

We=gZ2+∑hf=9.81×31.6+50=3 60J/kg

ms=20/3600×1000=5.556kg/s

N=Wems=360×5.556=2000J/s=2kw

22.欲用离心泵将20℃水以30m3/h的流量由水池打到敝口高位槽,两液面均保持不变,液面高差为18m,泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱,压出管路全部阻力为3mH2O柱,泵的效率为0.6,求泵的轴功率。若已知泵的允许吸上真空高度为6m,问上述安装高度是否合适?(动压头可忽略)。。

如图取1-1,2-2截面,并以1-1截面为基准面,列柏努

里方程得:

H=ΔZ+∑Hf1-2=18+1+3=22m

∴N轴=QHρ/(102η)

=(30/3600)×22×1000/(102×0.6)=3kw

Hg 允=Hs -U2/2g-Hf

=6-1=5m>2m

∵Hg <Hg ∴安装高度合适。

23.现有一台离心泵,铭牌上标出允许吸上真空度Hs=6m,用来输送20℃的清水,已知吸入管路的全部阻力损失为1.5 mH2O,当地大气压为10mH2O,若略去泵入口处的动压头。试计算此泵的允许安装高度Hg为多少米?

Hg =Hs -u12/2g-∑hf0-1

=6-1.5

=4.5m

安装高度为4.5m。实际安装高度=4.5-0.5=4m

24.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30 m,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

Z1+u12/2g+P1/ρg+He=Z2+u22/2g+P2/ρg+∑Hf

Z1=0,Z2=30m,u1≈0,u2≈0,P1=P2

∴He=Z2+∑Hf=30+∑Hf

∑Hf=(λ×l/d×u2/2g)×1.25

u=V/A=25/[3600×0.785×(0.07 5)2]

=1.573m/s

∑Hf=(0.03×120/0.075×1.5732/(2×9.81)×1.25

=7.567m盐水柱

He=30+7.567=37.567m

Ne=QeHeρg

=25/3600×37.567×1200×9.81=3071w

N=Ne/η=3071/0.6=5118w

25.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20 m,管路阻力损失为30 J/kg,泵入口流速为0.915 m/s,入口管径为φ 89×6 mm 出口管径为φ60×4mm,求泵有效功率。

在低位槽液面与管子出口截面列柏努利方程得:

We=g(Z2-Z1)+(P2-P1)/ρ+(u22-u12)/2+hf

=9.81×18+0+0.9152 [(77/52)4-1]/2+30

=208.6 J/kg

Ne=WeρQ=208.6×850×0.915π×(0.077) 1/4=755w

26.有一输水管路,水由输水主管进入两支管。已知:输水主管内径97f7ea92a5fab0abb05be203e14f2544.png =200mm,两根支管的流量为e586ed55818442663e01181ed6769ebf.pngedbefed642449f2fa1ee9044f881c732.png,若要求两支管流速均比主管流速大50%,试求:

(1)输水主管中的流速bc2843a626ba8a29324a09a370199a8c.png为多少?

(2)输水管路中两支管的内径975e82ee46300a50d901d66c00fe64b1.png26ee688d727ea0c771dbdf3f456895bd.png各为多少?

word/media/image21.gif求输水主管中的流速,主管的流量应为两只管流量之和

cd46bf5aa757bc6536f960ce600f968b.png

28c96068700b99b6c5ef1dba7b66df96.pngd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.png

(2)求两支管的直经,依题意

99a5b43830e9ce6196ec335260df7b70.png

同理可求8133534ed79dc7f027d7f5457672a701.png

27.喷射泵入水管的内径是20mm,水的体积流量是0.339afbfca3248bfcdc9c29ff4558b8fe3c9.png,进水压强是5公斤/厘米272ba5cfd2789d670bc65e40587345c3.png(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/eca9f5aad605d6994fa5bb9b65b283f9.png,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。

取入水口处为1-1截面,喷嘴处为2-2截面间列柏努利方程:

ff92146c0c604cf9112231aecfecd7e9.png

忽略两截面间的位差,则 c3d10906421189836972bfc02c80106e.png

9184697ef20cb242c0771349430b4785.png

同理可求  440d15d4cf2cbb0bca1ce081d823eb42.png

d15368f2b08550d94a11f2496c8f10aa.png

喷嘴处的真空度为 101.3-40.5=60.8kPa

28.在内径为250mm的管道上安装一个开孔直径79mm的孔板,管道中流动的是20℃的水,若水的体积流量是70.6m3/h,问U形管压差计的液面高度差是多少?U形管压差计指示液密度为13600 kg/eca9f5aad605d6994fa5bb9b65b283f9.png,孔流系数Caa090a3f4d516fccf4f06da697154f0a.png=0.625。

水流过孔板孔口处的流速为:

59e8238ff86f7a22f08600271be664d1.png

由孔板流量计计算式

25fdd25081f74003a73d56f26dd474e7.png

          =0.166m

29.转子流量计的转子由硬铝(比重为2.7)制成,测量101.3kPa和25℃的空气流量,在读数为R时空气流量为300eca9f5aad605d6994fa5bb9b65b283f9.png/h。

(1)转子形状不变,改用不锈钢(比重8.2)制成,若读数不变,相应的空气流量为多少?

(2)若为不锈钢转子,测量101.3kPa和25℃的二氧化硫气体,求读数为R时的二氧化硫流量。

(3)若(2)中二氧化硫为202.6kPa,求读数为R时的二氧化硫流量。

(1)转子形状不变,改用不锈钢(比重8.2)读数不变。

       V=C7b48b0dcfb09ad8fcd2d66947067ac26.pngA7b48b0dcfb09ad8fcd2d66947067ac26.png38629c1820da7622100b236ea25df5a7.png

读数不变时,环隙截面积A7b48b0dcfb09ad8fcd2d66947067ac26.png不变,同时C7b24140e717a76d3c636e72f952d86b2.png1af91fb19f8f622aa9ec8998986a6bf9.png8d70226d0863d03e3e021a01cccd2022.png均不变,则

      b56cdb4854753f7fe889fdba9932835b.png

    ffeedbb4ff6538039e38a3f6ce686064.png

(2)不锈钢转子,测量101.3kPa和2540e661bdc795a85d62acba46d12d2e19.png的二氧化硫,读数不变二氧化硫的密度为:

    c5b58e8cb380f1afe8d5cc3c4ea71454.pngbc09f1a68c9864d8889f5e87ebd9f5d4.png

空气密度为:

    21d9f42beb336c8a723c337f68a8deee.png044d6b57ebcae39d05e003f0aabc4131.png

accbe344a6bb61991ff3fab40389d9eb.png50f07aa215bc280691daceee15c9cb4d.png皆不变,故

    50f07aa215bc280691daceee15c9cb4d.png

346ba2d10d2162a2e9743658baf5f8e8.png

(3)若(2)二氧化硫为202.6kPa,则二氧化硫的密度be00aabf8db4fad2a295f70dcab44b1a.png

  a262a5f04b75a3c397cf30307f01045f.png

  d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.pngc399f424f6dea3f6f78cea8f835f4ce9.png

30.试计算以120kg/h的流量流过的氢气导管的直径。已知管路长1000m,所允许的压强降△p=110毫米水柱,氢气的密度ρ=0.0825kg/eca9f5aad605d6994fa5bb9b65b283f9.png,沿程阻力系数λ=0.03.

 氢气导管长10006f8f57715090da2632453988d9a1501b.png其所消耗的压强降b22e1e9df14dbc63e9221a437c3784b5.png毫米水柱,此压强降主要用来克服直管阻力,即

    a1344a8083621abc0b1d3b69752e5818.png

而  1cff63dbaa86b24024407739d337a7b2.png

    b22e1e9df14dbc63e9221a437c3784b5.png毫米水柱=3058f5027a3a9af6200460a02aeddd5b.png

    a3e6f6de965c05fb397af5f807af34c7.png

故  592b6f2db3733e08895e0e72fd17ad6c.png

31.现测得某离心泵的排水量为12eca9f5aad605d6994fa5bb9b65b283f9.png/h,泵出口处压强表的读数为3.8公斤(力)/厘米272ba5cfd2789d670bc65e40587345c3.png(表压),泵入口处真空表的读数为200mm汞柱,轴功率为2.3kW。压强表和真空表两测压点的垂直距离为0.4m。吸入管和压出管的内径分别为68mm和41mm.。大气压强为760毫米汞柱。试求此泵产生的压头及其效率。

泵产生的压头可由下式计算

  a03e656857ce1cb20bef18f406a587f4.png

由题意:b39b41527853346b293fcfacb8940305.png  594d9c7fd4c6809cd4941e1fa0ca8147.png

  6fcc537a13f6e9eadb8138e815431282.png

  0e9d005da0f68d62367ba9a6d03ab19c.png

将上述数据代入

  aa7ba4bc339655dcd061c588cc6a5374.png


欢迎您的下载,

资料仅供参考!

致力为企业和个人提供合同协议,策划案计划书,学习资料等等

打造全网一站式需求

免费下载 Word文档免费下载: 化工原理练习题-流体流动

  • 29.8

    ¥45 每天只需1.0元
    1个月 推荐
  • 9.9

    ¥15
    1天
  • 59.8

    ¥90
    3个月

选择支付方式

  • 微信付款
郑重提醒:支付后,系统自动为您完成注册

请使用微信扫码支付(元)

订单号:
支付后,系统自动为您完成注册
遇到问题请联系 在线客服

常用手机号:
用于找回密码
图片验证码:
看不清?点击更换
短信验证码:
新密码:
 
绑定后可用手机号登录
请不要关闭本页面,支付完成后请点击【支付完成】按钮
遇到问题请联系 在线客服