化工原理第一章习题课

1、一、一、 填空或选择填空或选择1某设备表压为100kPa，则它的绝对压强为 kPa；另一设备真空度为400mmHg，则它的绝对压强为 。（当地大气压为101.33 kPa）（ 201.33 ； 360mmHg ） 2.流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数与 和 有关；若作完全湍流（阻力平方区），则仅与 有关。(Re, /d , /d ) 3.从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将 ，管路的局部阻力将 ，直管阻力将 ，管路总阻力将 。（设动能项可忽略） (减小 , 增大，减小，不变)4.一转子流量计，当通过水流量为1m3/h时，测得该流量计进、出间压强降为2

2、0Pa；当流量增加到1.5m3/h时，相应的压强降 。（不变）5.在一水平变径管路中,在小管截面A和大管截面B连接一U型压差计,当流体流过该管时,压差计读数R值反映( ).A两截面间的压强差 ； B两截面间的流动阻力；C两截面间动压头变化；D. 突然扩大或缩小的阻力。（A）6.因次方析的目的在于( )。A得到各变量间的确切定量关系； B用无因次数群代替变量,使实验与关联简化；C得到无因次数群间定量关系； D无需进行实验，即可得到关联式. （B） 7. 流体流过两个并联管路管1和2，两管内均呈层流。两管的管长L1=L2、管内径d1=2d2，则体积流量V2/V1为（ ）。 A.1/2; B.1/4

3、; C. 1/8; D.1/16。（D）8.流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ ）。A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m。（C）9.圆形直管内径d=100mm，一般情况下输水能力为（ ）m3/h 。A. 3； B. 30； C. 200； D. 300。（B） 二、计算例1：如本题附图所示，蒸汽锅炉上装置一复式U形水银测压计，截面2、4间充满水。已知对某基准面而言各点的标高为z0=2.1m， z2=0.9m， z4=2.0m，z6=0.7m， z7=2.5m。试求锅炉内水面上的蒸汽压强。 解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器

4、内、同一水平面上的压强相等，故有: 123456; ; pppppp对水平面1-2而言： 2101()aipppg zz对水平面3-4而言： 34242()pppg zz对水平面5-6而言： 65445()ipppg zz锅炉蒸汽压强 67601454276()()()()()aiippg zzpg zzg zzg zzg zz则蒸汽的表压为 014542765()()13600 9.81 (2.1-0.9+2.0-0.7)-1000 9.81 (2.0-0.9+2.5-0.7)=3.05 10aippg zzzzg zzzzPa例2：有一液位恒定的高位槽通过管路向水池供水（见附图），高位槽内

5、液面高度h1为1m，供水总高度h2为10m，输水管内径50mm，总长度100m（包括所有局部阻力的当量长度），=0.025。试求: 1) 供水量为多少？2) 若此时在管垂直部分某处出现一直径为1mm的小孔，有人说因虹吸现象，在某一高度范围内不会从小孔向外流水，而还有人则认为水将从小孔流出。试推导证明哪一种说法正确。 解：1）取高位槽上液面为截面1，输水管出口外侧为截面2，出口管中心线为基准面，在1-1和2-2间列柏努利方程，可得： 221122121 222fpupuZ gZ gW)(021表压 pp021 uu将阻力公式代入 ，整理得：222udlghsmldghu/98. 1100025.

6、 005. 02807. 91025 . 05 . 02hmsmudV/0 .14/108877. 3498. 105. 014. 34333222）仍取高位槽上液面为截面1，再取垂直管处任意一点为截面3，在1-1和3-3间列柏努利方程，可得： 313233121122fWgZupgZup)25 . 021(2)(232331233113uudZZugZZpp9602. 18269. 8)()05. 0025. 05 . 1 (298. 1)05. 0298. 1025. 0807. 9)()5 . 1 (2)2)(3122312323313ZZZZduudgZZppa显然，此式为单调增函数，

7、且在 Z1-Z3=1m处，08667. 63app所以在Z1-Z3=19m时（即垂直管段任意高度处）， 03app即app 3表示管内静压高于大气压力，故不会出现虹吸现象，水将从小孔流出。 讨论：讨论：判断水是否流出的依据是孔处压力的大小，若该处压力大于大气压力，则水从小孔流出；否则，水不会流出。 例例3: 流体输送机械功率的计算流体输送机械功率的计算 某化工厂用泵将敞口槽中的碱液（密度为1100kg/m3）输送至吸收塔顶，经喷嘴喷出，如附图所示。泵的入口管为1084mm的钢管，管中的流速为1.2m/s，出口管为763mm的钢管。贮液池中碱液的深度为1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为2

8、0m。碱液流经所有管路的能量损失为30.8J/kg（不包括喷嘴），在喷嘴入口处的压力为29.4kPa（表压）。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率。解：解：如图所示，取碱液池中液面为1-1截面，塔顶喷嘴入口处为2-2截面，并且以1-1截面为基准水平面。在1-1和2-2截面间列柏努利方程 feWpugzWpugz222212112121feWppuugzzW12212212)(21)(其中：z1=0；p1=0（表压）；u10 z2=20-1.5=18.5m； p2=29.4103 Pa（表压） 已知泵入口管的尺寸及碱液流速，可根据连续性方程计算泵出口管中碱液的流速： 2222100()1.2()

9、2.45 (/ )70duum sd11 =1100 kg/m3， Wf=30.8 J/kg将以上各值代入，可求得输送碱液所需的外加能量 32129.4 1018.5 9.812.4530.8242.0 ( /)21100eWJ kg碱液的质量流量： 22220.785 0.072.45 110010.37 (/ )4smd ukg s泵的有效功率： kW51. 2W251037.10242seemWN泵的效率为60%，则泵的轴功率： 2.514.18 ()0.6eNNkW例4：如本题附图所示，密度为950kg/m3、粘度为1.24mPas的料液从高位槽送入塔中，高位槽内的液面维持恒定，并高于

10、塔的进料口4.5m，塔内表压强为3.5103Pa。送液管道的直径为452.5mm，长为35m（包括管件及阀门的当量长度,但不包括进、出口损失），管壁的绝对粗糙度为0.2mm，试求输液量为若干m3/h。 解：该例为操作型试差计算题。计算过程如下：以高位槽液面为上游截面1-1，输液管出口内侧为下游截面2-2，并以截面2-2的中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即 将已知数据代入上两式，经整理得到 故需试差。试差方法一：先取 值，求 /d值，在阻力平方区查取，然后按如下方框进行计算。 取=0.2mm，/d=0.2/40=0.005，在图1-28的阻力平方区查得=0.03。将值代入式a计算u

11、，即 由/d及Re值，再查图1-28，得到0.0322，与原取0.03有差别，进行第二次试差，解得u=1.656m/s，Re=5.08104，0.0322。于是u=1.656m/s即为所求，故液体输送量为 试差方法二根据流体性质初设u，按如下步骤进行计算。 三、讨论题例1：如图所示，在两个压强不同的密闭容器A，B内充满了密度为的液体，两容器的上部与下部分别连接两支规格相同的U行管水银压差计，连接管内充满密度为 的液体。试回答：（1）pM和pN的关系；（2）判断1-2，2-3，3-4及5-6，6-7，7-8等对应截面上的压强是否相等；（3）两压差计读数R与H的关系。 答：（1）pMpN。（2）1-2，3-4，5-6，6-7为等压面（连续的同一介质在同一水平面上）。（3）R和H相等。 因有：又由于L3L2，所以：即：R=H例2：本题附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路，液体在流动过程中温度可视为不变。问：（1）液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的压强差是