第一章化工原理ppt课件

.,1.牛顿粘性定律适用于_型流体，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：牛顿；F=A=Adu/dy;=du/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;-503.计算流体局部阻力损失的方法:_，_，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=(le/d)(u2/2g);hf=(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：F/Adu/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_时为层流，当_时为过渡流。答案：雷诺准数，Re4000，Re2000，Re在2000-4000之间。,一、填空题,.,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.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:减少增大10.U形管压强计是基于_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=_，在管内呈湍流时，摩擦系数与_、_有关。答案：64/Re;Re;/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.若流体在圆形直管中作层流流动，其速度分布呈_型曲线，其管中心最大流速是平均流速的_倍，摩擦系数与Re的关系为_。答案：抛物线；2倍；64/Re15.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0.816.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17.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18.化工中的“三传以反”指的是_、_、_、_。答案.动量传递、热量传递、质量传递、化学反应19.流体沿壁面流动时，有显著速度梯度的区域称为_。答案：层流内层,.,20.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21.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。22.连续性方程是根据_定律得出的，其表达式_，连续性方程表明了在稳态流动系统中，流体流经各截面的_不变。答案：质量守恒；m1=m2（1A1u1=1A1u1），质量流量二、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.Um1/2UmaxB.Um0.8UmaxC.Um3/2Umax答案：B,.,2.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：C3.一个工程大气压等于()Pa，()Kgf.cm-2。A.1.013105B.9.8104C.1D.1.5答案：B；C4.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；D.变流速、恒压差。答案：C5.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.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动答案：C6.圆管内流动流体湍流时的雷诺准数值应为（）A.Re4000C.Re=20004000答案：B,.,7.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：D8.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：A9.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：B10.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.产生了内摩擦应力答案：C,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,.,14.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：A15.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,12.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,13.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,.,18.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答案：A,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,17.流体在管内流动时，层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,20.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,16.流体在管内作湍流流动时，层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,.,21.公式=64/Re仅适用于流体在（）管内作（）时应用。A.湍流B.层流C.各种流动型态D.圆形E.非圆形答案：D；B,三、判断题：1.流体在圆管内作稳定流动时，其流速与管径的一次方成反比。（）2.流体在圆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Re2000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，摩擦系数随管子的相对粗糙度的增加而增大。（）23.柏努利方程中的P/（g）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.液体在圆形管中作层流流动时，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，与雷诺数的大小无关。（）,.,计算题1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1084mm,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=50%。,分析：,.,解：在1-1面和2-2面建立伯努利方程,Z1+(u12/2g)+(P1/g)+He=Z2+(u22/2g)+(P2/g)+hf1-2,Z1=0，u1=0,P1=0，Z2=20m，u2=0，P2=0,=64/Re=64/39.6=1.616,He=Z2+hf1-2=20+1.616430/0.11.4152/（29.81）=729.2m,N=（HeVg/=38400729.29.810.96）/（36000.51000）=52.6kw,.,计算题2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382.5mm的铜管，已知料液在管中的流速为um/s,系统的hf=20.6u2/2J/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?,解：u1=u2=0，P1=P2=0,gZ1=gZ2+hf,g(Z1-Z2)=hf=20.6u2/2,=2.39m/s,.,计算题3用离心泵经573.5mm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。,W=(Z2-Z1)g+(u22-u12)/2+(P2-P1)/+hf1-2,2,2,hf1-2=(l+le)/d(u2/2),gZ1+(u12/2)+(P1/)+W=gZ2+(u22/2)+(P2/)+hf1-2,【解】,u1u20Z1=0P1=0P2=4kgf/cm2,.,Re=du/=0.050.8488800/(2010-3)=1697.6Re2000则=64/Re=64/1697.6=0.0377hf1-2=0.0377(25/0.05)(0.84882/2)=6.7904J/kgW=(Z2-Z1)g+(u22-u12)/2+(P2-P1)/+hf1-2W=169.81+498100/800+6.79=654J/kg,.,计算题4有二个敞口水槽，其底部用一水管相连，水从一水槽经水管流入另一水槽,水管内径0.1m，管长100m，管路中有两个90弯头，一个全开球阀，如将球阀拆除，而管长及液面差H等其他条件均保持不变，试问管路中的流量能增加百分之几？设摩擦系数为常数，=0.023，90弯头阻力系数=0.75，全开球阀阻力系数=6.4。,1,2,.,解：拆除球阀之前，管内流速为u1，1-1与2-2截面列柏努利方程：u1=u2=0Z1=0Z2=HP1=P2=0gH=hfhf=(l/d)+(u12/2)=(l/d)+290+球+缩小+扩大(u12/2)=0.023(100/0.1)+20.75+6.4+0.5+1.0(u12/2)=16.2u12拆除球之后，管内流速为u2hf=(l/d)+290+小+大(u22/2)=0.023(100/0.1)+20.75+0.5+1.0(u22/2)=13u22因拆除球阀前后H不变，所以hf=hf（u2/u1）2=16.2/13=1.246u2/u1=1.116流量V关系为：V2=1.116V1,gZ1+(u12/2)+(P1/)=gZ2+(u22/2)+(P2/)+hf1-2,.,解：（1）阀门全关时，水静止,计算题5某一高位槽供水系统如下图所示，管子的规格为452.5mm，当阀门全关时，压力表的读数为78KPa。当阀门全开时，压力表的读数为75KPa,此时水槽液面至压力表处的阻力损失可表示为Wf=u2J/kg，u为水在管内的流速，试求：（1）阀门全关时，高位槽的液面高度。（2）阀门全开时，水在管内的流速,.,（2）阀门全开在水槽的1-1面与压力表2-2面间列伯努利方程,.,附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100kg/m3，循环量为45m3/h。管路的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：（1）若泵的效率为70，则泵的轴功率为多少？（2）若A处压力表的读数为153kPa，则B处压力表的读数为多少？,计算题6,.,解：（1）对于循环系统：He=hf=9+12=21m,Ne=HeQg=2145/360011009.81=2.83kw,所以：轴功率为N=Ne/=2.83/0.7=4.04kw,（2）在A和B之间列伯努利方程,PA/g+uA2/2g+ZA=PB/g+uB2/2g+ZB+hf,AB,PA/g=PB/g+ZB+hf,AB,ZA=0，uA=uB，,1531000=PB+（7+9）11009.81,PA=PB+（ZB+hf,AB）g,PB=-19656Pa,.,计算题7,如图所示，用泵将贮槽中的某游以40m3/h的流量输送至高位槽，两槽的液位恒定，且相差20m，输送内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）已经油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pas，试计算所需的有效功率。,解：在1-1面和2-2面间列伯努利方程,P1+u12/2+Z1g+We=P1/+u12/2+Z2g+Wf,12,Z1=0，Z2=20m，P1=P1=0，u1=u2=0，,所以，得出：We=Z2g+Wf,12,Wf,12=(l+le)/d(u2/2),u=V/(/4)d2=(40/3600)/(0.7850.12)=1.415m/s,.,Re=du/=(0.1890450)/258.6,Re2000,=64/Re=64/258.6=0.247,Wf,12=(l+le)/d(u2/2)=0.247（45/0.1）1.4152/2=111.2J/kg,We=Z2g+Wf,12=209.81+111.2=307.4J/kg,Ne=HeVg=WeV=307.440/3600890=3039.8W=3.04kw,.,计算题8,如图所示，用泵将水池中的水输送到敞口高位槽，管道直径均为833.5mm，泵的进出管道上分别装有真空表和压力表