化工原理第二版练习题及答案上册

1、化工原理（第二版）练习题第一卓流体流动习题一、概念题1.莫封闭容器内盛有水，水面上方压强为po,如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为Ri、R2和R3,试判断：1）R1R2（>,<,=）；2）R304>,<,二）；3）若水面压强po增大，则RiR2R3有何变化？（变大、变小，不变）2 .如图所示，水从内径为di的管段流向内径为d2管段，已知d2二25,di管段流体流动的速度头为0.8m,hi=0.7m，忽略流经AB段的能M损失，则h2=_-m,h3=mo3 .如图所示，管中水的流向为A-B,流经AB段的能M损失可忽略，则pi与P2的关系为A)

2、pip2B)pip20.5mC)pip2-0.5mD)p二p24 .圆形宜管内，Vs一定，设计时若将d增加一倍，则层流时hf是原值的,高度湍流时，hf是原值的傍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。5 .莫水平宜管中，输水时流M为Vs,今改为输2Vs的有机物，且"二2"水，"=0.”水，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的倍。6?已知图示均匀宜管管路中输送水，在A、B两测压点间装一U形管压差计，指示液为水银，读数为R（图示为正）。贝1） R0（,二,）2） A、B两点的压差p=Pa。A）Rg（几-r）B）Rg（Tj_门phC）gh-

3、Rg（几-讨D）Rg（心-）Rh3）流体流经A、B点间的阻力损失hf为J/kg。4）若将水管水平放置，U形管压差计仍竖宜，则Rp有何变化？7 ?在垂宜安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1,2两点间阻力可近似等于阀门阻力。如图所示，试讨论：1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，p1p2（,二）；2）当阀门关小，阀门阻力较大时，p1£2（,=）,R（变大，变小，不变）；3）若流M不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差p,R;（变大，变小，不变）。8 ?图示管路两端连接两个水槽，管路中装有调节阀门一个。试讨论将阀门开大或关小时，管内流MqV，管内总阻力损失hf,宜管阻力损失hf1

4、和局部阻力损失hf2有何变化，并以箭头或适当文字在下表中予以表达（设水槽液位差定）总阻力损失hf宜管阻力损失hf1局部阻力损失hf2流MqV阀开大不笠变大变小变大阀关小不笠变小变大变小ffiXfP22) B阀关小，则q V1/q V2c卬；压力表读数； P2； hf"hf29?图示管路，若两敞口容器内液位恒定，试问：1）A阀开大，贝Uqv；压力表读数piqV1/qV2o10?流MVs增加一倍，孔板流M计的阻力损失为原来的倍，转子流M计的阻力损失为原来的t孔板流M计的孔口速度为原来的傍,转子流M计的流速为原来的倍，孔板流M计的读数为原来的隹L转子流M计的环隙通道面积为原来的倍。11.莫

5、流体在一上细下粗的垂宜变径管路中流过。现注意到安在离变径处有一定距离的粗、细两截面的的压强表读数相同。故可断定管内流体（）。A.向上流动；C.处于静止；B.向下流动；D.流向不定12.卜面关于因次分析法的说法中不正确的是()。A.只有无法列出描述物理现象的微分方程时，才采用因次分析法；E.因次分析法提供了找出复杂物理现象规律的可能性；C?因次分析法证明：无论多么复杂的过程，都可以通过理论分析的方法来解决；D.因次分析法能解决的问题普通实验方法也同样可以解决13 ?流体在宜管内流动造成的阻力损失的根本原因是-14 .因次分析法的依据是。15 ?在滞流区，若总流M不变，规格相同的两根管子串联时的压

6、降为并联时的倍；湍流、光滑管(入=0.3164/R25)条件下，上述宜管串联时的压降为并联时的倍；在完全湍流区，上述宜管串联时的压降为并联时的倍。16?如图示供水管线。管长L,流MV今因检修管子，用若干根宜径为1/2d,管长相同于L的管子并联代替原管，保证输水MV不变，设入为常数，&/d相同。局部阻力均忽略，则并二、问答题1?一无变径管路由水平段、垂宜段和倾斜段串联而成，在等长度的A、B、C三段两端各安一U形管压差计。设指示液和被测流体的密度分别为0和，当流体自下而上流过管路时，试问：(1) A、B、C三段的流动阻力是否相同？(2) A、B、C三段的压差是否相同？Rc(3) 3个压差计

7、的读数ra、rb、是否相同？试加以论证。327u2.下面两种情况，可不可以用泊谡叶方程()宜接计算管路两端的压强差?(1)水平管，管内径为50mm流体的密度为996kg/m3，粘度为0.894mPa.s,流速为2m/s。(2)垂直管，管内径为100mm流体的相对密度为0.85，粘度为20mPa.s,流速为0.4m/s。三、计算题1.虹吸管将20C的苯（密度为800kg/m3）从池中吸出，虹吸管用宜径为d的玻璃管动时液面不变。制成，装置如图。设管中流动按理想流体处理，假设池的宜径很大，流（1）水在管中流动时，比较AA、B B、CC、DD面压力大小?中流速的（2）管中流速大小与哪些因素有关？欲增加

8、管中流速，可采取什么措施？管极限值是多少?T卜1m42.用离心泵将蓄水池中20r的水送到敞口高位槽中，流程如本题附图所示管路为?57X 3.5mm 的光滑钢管，宜管长度与O输水量用孔板流量计测量，孔径所有局部阻力（包括孔板）当M长度之和为250mmdo=2Omm，孔流系数为0.61。从池面到孔板前测压点A截面的管长（含所有局部阻力当量:长度）为80mmoU型管中指示液为汞。摩擦系数可近似用下式计算，即=0.3164/Re0.25当水流M为7.42m3/h时，试求:（1）每kg水通过泵所获得的净功;（2） A截面孔板流M计的U型管压差计的读数R1;u型管压差计读叛后Hju3.用离心泵向E、F两个

9、敞口高位槽送水，管路系统如本题附图所示。已知：所有管路内径均为33mm,摩擦系数为0.028,AB管段的长度（含所有局部阻力的当M长度）为100m，泵出口处压强表读数为294kPa,各槽内液面恒定。试计算：当泵只向E槽供水，而不向F槽供水、F槽内的水也不向E槽倒灌（通过调节阀门V1与V2开度来实现），此时管内流速和BC段的长度（包括所有局部阻力当M长度）为若干;欲同时向EF两槽供水，试定性分析如何调节两阀门的开度？假设调节阀门前后泵出口处压强表读数维持不变。4m4.密度为900kg/m3的莫液体从敞口容器A经过内径为40mm的管路进入敞口容器B,两容器内的液面高度恒定，管路中有一调节阀，阀前管

10、长65m，阀后管长25m（均包括全部局部阻力的当M长度，进出口阻力忽略不计）。当阀门全关时，阀前后的压强表读数分别为80kPa和40kPa。现将调解阀开至莫一开度，阀门阻力的当M长度为30m，宜管摩擦系数入=0.0045。试求：（1）管内的流M为多少m3/h?阀前后的压强表的读数为多少？将阀门调至另一开度，且液面高度不在恒定（液面初始高度同上），试求两液面高度差降至3m时所需的时间。（两容器内径均为5m,假定流动系统总能M损失为刀hf=15u2）。第二章一：概念题1、 、属于正位移泵型式，除往复泵外还有,等型式。2、 、产生离心泵气缚现象的原因是，避免产生气缚的方法_有。3、 造成离心泵气蚀的

11、原因是，_增加离心泵允许安_装高度Hg的措施是和。_4、 用同一离心泵分别输送密度为p1及p2=1.2p1的两种液体，已知两者的体积V相等，贝UHe2He1，Ne2Ne1。5、 离心通风机输送p=1.2kg/m3空气时，流量为6000m3/h，全风压为240mmH2O,若用来输送p/=1.4kg/m3的气体，流量仍为6000m3/h，全风压为mmH2O。6、 离心泵的流量调节阀安装在离心泵管路上，关小出口阀门后，真空表读数，压力表读数。7、 两敞口容器间用离心泵输水，已知转速为n1时，泵流量Q1=100l/s，扬程H1=16m，转速为n2时，Q2=120l/s，H2=20m。则两容器垂直距离=

12、m。8、 若离心泵入口处真空表读数为700mmHg。当地大气压为101.33kPa则输送42r水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵内发生汽蚀现象。9 、用离心泵向高压容器输送液体，现将高压容器的压强降低，其它条件不变，则该泵输送液体的流量，轴功率。10 .用离心泵将水池中水送至常压水塔，若在离心泵正常操作范围内，将出口阀开大，则流量qv，扬程He，管路总阻力损失vHf,轴功率P（变大、变小、不变、不确定）。11 ?图示管路用泵将江水送上敞口容器。若在送水过程中江水水位上升，流量（变大、变小）。现欲维持原流量不变，则出口阀应作如何调节？。试比较调节前后泵的扬程（变大、变小、不变）。12 ?图示管路

13、，泵在输送密度为的液体时，流M为qv,现若改为输送密度为液体，（已知P*P）,则流M为qV。试比较：1 ）.：P1时，qqv,HeHe,pe巳（,V,二）；2 ）=pl时，qVqV,HeHe,PePe（,V,=）。313?如图所示循环管路，离心泵输送密度为850kg/m的某有机液体，试问：1 ）若池中液面上升，贝流量qV，扬程He，真空表读数_P1，压力表读数P2-72 ）若离心泵输送的液体为水，贝流量qV，扬程_He，_真空表读数p1，_压力表读数P2-73 ）若将泵的转速提高，则离心泵的流量qv，扬程_He，效率_（变大、变小、不变、不确定）14?离心泵输送管路，单泵操作时流M为qv,扬程

14、为He。现另有一台型号相同的泵，在管路状态不变条件下，将泵串联时输送流M为qv,扬程为He,将泵并联时输送流M为*，扬程为He,贝U：A) qv=qv,HA2He;qv=2qv,HAHeB) qvqv,HeHe;qvqv,HeHeC) qv=2qv,He二He;qv=qv,He=2HeD）视管路状态而定;15.试按下表讨论离心泵与往复泵的使用、调节和操作三方面有何不同离心泵往复泵压头由泵与管路共同决定由管路决定流M由泵与管路共同决定由泵决定流M调节改变管路阀门调节支路调节改变泵改笠转速改变活塞频率与行程启动出口阀关闭阀门开启问答题1.采用离心泵从地下贮槽中抽送原料液体，原本操作正常的离心泵本身

15、完好但无法泵送液体，试分析导致故障的可能原因有哪些？2.离心泵的特性曲线HQ与管路的特性曲线HeQe有何不同？二者的交点意味着什么？3、如图，假设泵不在M点工作，而在A、B点工作时，会发生什么情况？三、计算题1.用离心泵向密闭高位槽送料，流程如图所示。在特定转速下，泵的特性方程为：42-H=42-7.5610Q（Q的单位为m3/s）3当水在管内的流MQ=001m/S时，流动进入阻力平方区。3现改送密度=1200kg/m的水溶液（其它性质和水相近）时，密闭容器内维持表压118kPa不变，试求输送溶液时的流M和有效功率。dV2?用离心泵将池内水送至灌溉渠，起始两液面位差为10m，管路系统的压头损失

16、可表示为Hf=0.6X106Qe2（Qe的单位为m3/s）;在特定转速下泵的特性方程为：H=26-0.4X106Q2（Q的单位为m3/s）。池面的面积为100m2，试求：1 ）.若两液面恒定，则水的流量为若干m3/h?2 ）.若灌溉渠内液面恒定，而池内液面不断下降，则液面下降2m，所需的时间为若干h?3 .某管路安装一台IS80-50-200型水泵，将水池中的水送至高度为10m、表压为4 .81x104Pa的密闭容器内，管内流量为16.7X10-3m3/s。试求1 ）管路特性曲线（假定管内流动已进入阻力平方区）及输送每千克水消耗的能量。2 ）若将阀门关小，使管内流量减小25%，管路特性曲线（假

17、定管内流动位于阻力平方区）有何变化？此时输送每千克水需消耗多少能量？与原管路相比，在此流量下输送每千克水额外消耗的理论功为多少？_33（已知：当Qv=16.7x10m/s，泵的压头为He=47m，泵的效率为71%:当Qv=12.5x10-3m3/s，泵的压头为He=51.4m;泵的效率为66.3%）第三旗一、填空题1?莫颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为U1,在空气中为U2,则U1U2；若在热空气中的沉降速度为U3,冷空气中为U4,则U3U4<（>,<,二）2?用降尘室除去烟气中的尘粒，因莫种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质M流M不变，含尘情况不变，

18、降尘室出口气体含尘M将（上升、下降、不变），导致此变化的原因是1）_2.）_-3?含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质M流M均不变时，颗粒的沉降速度,气体的体积流M,气体停留时间,可100%除去的最小粒径dmin（增大、减小、不变）4 ?一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P1,总效n1率为1,通过细长型旋风分离器时压降为P2,总效率为2,贝U：P1七,25 ?莫板框过滤机恒压操作过滤莫悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为T,试推算下列情况下的过滤时间为原来过滤时间T的倍数：1）s=0,压差提高一倍，其他条件不变，-?_L2)s=0.5，压差提高一倍，其他

19、条件不变,T_ ;3)s=1,压差提高一倍，其他条件不变，6?某旋风分离器的分离因数k=100,旋转半径R=0.3m,则切向速度ut=m/s7?对板框式过滤机，洗涤面积Aw和过滤面积A的定M关系为洗水走过的距离Lw和滤液在过滤终了时走过的距离L的定量关系为洗涤速率,(和终了时的过滤速率(八支的定M关系为8. ?转筒真空过滤机，转速越大，则生产能力就越，每转一周所获得的滤液量就越，形成的滤饼厚度越，_过滤阻力越。_9. 一降尘室长5M,宽2.5M,高1.1M,中间装有10块隔板，隔板间距为0.1M,现颗粒最小宜径10叫其沉降速度为0.01m/s欲将最小宜径的颗粒全部沉降下来，含尘气体的最大流速不

20、能超过m_/s10. 恒压过滤时，过滤面积不变，当滤液粘度增加时，在相同过滤时间内，过滤常数K将变，滤液体积将变。1.以下说法正确的是B 过滤速率与过滤面积的平方成正比C 过滤速率与滤液体积成正比A过滤速率与过滤面积成正比D过滤速率与滤布阻力成正比2. 用板框过滤机进行恒压过滤，若介质阻力可忽略不计，过滤 20min 可得滤液8m3，若再过滤20min可再得滤液、选择题3C 3.3m 33D 11.3m 3D 2 X 30 P mA2X30ImB1/2X30PmC30Pm4.卜面哪个是过滤的推动力A 液体经过过滤机的压强降；B 滤饼两侧的压差；C 介质两侧的压差；D介质两侧的压差加上滤饼两侧的

21、压差5. .恒压过滤时，当过滤时间增加1倍则过滤速率为原来的。（介质阻力_可忽略，滤饼不可压缩）A 2 1/2 倍B 2 -1/2 倍D 1/2 倍6. 降尘室的生产能力取决于_。A降尘面积和降尘室高度B沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度C降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度D降尘室的宽度和长度7. 对标准旋风分离器系列，下列说法哪一个是正确的。A尺寸大，则处理量大，但压降大；B尺寸大，则分离效率高，但压降小；C尺寸小，则处理量小，但分离效率高；D尺寸小，则分离效率差，但压降大8. 设降尘室的长、宽、高分别为L、S、H（单位均为m），颗粒的沉降速度为ut（m/s），气体的体

22、积流量为Vs，则颗粒能在降尘室分离的条件是。AH/ut>LbH/VsBH/ut<LbH/Vs；CL/utWLbH/Vs；DL/ut>LbH/Vs9. 下列说法中正确的是oA离心沉降速度Ur和重力沉降速度Ut是恒定的；B离心沉降速度Ur和重力沉降速度Ut不是恒定的；C离心沉降速度Ur不是恒定值，而重力沉降速度Ut是恒定值；D离心沉降速度Ur是恒定值，而重力沉降速度Ut不是恒定值10. 欲对含尘气体进行气固分离，若气体的处理量较大时。应，_可获得较好_的分离效果。A采用一个尺寸较大的旋风分离器B采用多个尺寸较小的旋风分离器串联C采用多个尺寸较小的旋风分离器并联D不用旋风分离器，该

23、用其它分离设备三、计算题1. 用板框压滤机在恒压强差下过滤某种悬浮液，测得过滤方程式为：2-52V+V=5X10A0试求：欲在30min内获得5m滤液，需要边框尺寸为635mmX635mmX25mm的滤框若干个；过滤常数K、qe、0eo2. 实验室用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种悬浮液进行实验，滤叶内部真空度为8X104Pa,测出qe为0.01m3/m2,0e为20s,且知每获1升滤液，便在滤叶表面积累1mm厚的滤渣，今选用板框过滤机在3.2X105Pa的表压下过滤该悬浮液，所用过滤介质与实验相同，该压滤机滤框为正方形，其边长为810mm，框厚为42mm,共20个框，滤饼不可压缩。试求:

24、滤框完全充满滤饼所需的过滤时间；3. ?某板框压滤机的过滤面积为0.6m2，在恒压下过滤某悬浮液，3小时后得滤液60m3,若滤饼不可压缩，且过滤介质可忽略不计，试求：若其他条件不变，过滤面积加倍，可得多少滤液？若其他条件不变，过滤时间缩短1.5h,可得多少滤液？若其他条件不变，过滤的压差加倍，可得多少滤液？若在原表压下过滤3h，用4m3的水洗涤滤饼需多长时间？设滤液与水的性质相近。4?用小型板框压滤机对某悬浮液进行恒压过滤试验，过滤压强差为150kPa,测得过滤常数k=2.5X10-4m2/s，qe=0.02m3/m2。今拟用一转筒真空过滤机过滤该悬浮液，过滤介质与试验时相同，操作真空度为60

25、kPa,转速为0.5r/min，转筒的浸没度为1/3。若要求转筒真空过滤机的生产能力为5m3滤液/h,试求转筒真空过滤机的过滤面积。已知滤饼不可压缩。第四章传热一：填空题1 ?三层圆筒壁热传导过程中，最外层的导热系数小于第二层的导热系数，两层厚度相同。在其他条件不变时，若将第二层和第三层的材料互换，则导热量变（），第二层与第三层的界面温度变（）。2 ?在垂直冷凝器中，蒸汽在管内冷凝，若降低冷却水的温度，冷却水的流量不变，则冷凝传热系数（），冷凝传热量（）。3 ?在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热，若将壳程由单程该为双程，则传热温度差（）。4 ?在高温炉外设置隔热档板，挡板材料的黑度越低，

26、则热损失越（）。5 ?黑体的表面温度提高一倍，则黑体的辐射能力提高（）倍。6 .沸腾传热设备壁面越粗糙，汽化核心越（），沸腾传热系数口越（厂7?苯在内径为20mm的圆形直管中作湍流流动，对流传热系数为1270W/（m2.0C）如果流M和物性不变，改用内径为30mm的圆管，具对流传热系数变为（）W/（m2.C）。8.热油和水在一套管换热器中换热，水由20C升至75C。若冷流体为最小值流体，传热效率为0.65,则油的入口温度为（）。二、选择题1 .某一套管换热器，由管间的饱和蒸汽加热管内的空气，设饱和蒸汽温度为100C，空气进口温度为20C，出口温度为80C，则此套管换热器内壁温度应是（）。A接近

27、空气平均温度B接近饱和蒸汽和空气的平均温度C接近饱和蒸汽温度2 .测定套管换热器传热管内对流传热系数ai，冷流体走传热管内，热流体走套管环隙，冷热流体均无相变。冷流体的流量及进、出口温度均可测量，且测量的精确度基本上相同。用公式ai=Q/siAti求ai时，式中的Q用下面（）公式计算。AQ=WcCp,c（t2-ti）BQ=WhCp,h（Ti-T2）CQ=WcCp,c（t2-t”和Q=WhCp,h（-T2）均可以。3 .在卧式列管换热器中，用常压饱和蒸汽对空气进行加热。（冷凝液在饱和温度下排出），饱和蒸汽应走（）A壳程B管程C壳程和管程都可以两流体在换热器中必须（）流动。A逆流B并流C逆流和并流

28、都可以4 ?传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是（）。A管壁热阻B污垢热阻C管内对流传热热阻D管外对流传热热阻5 ?下述措施中对提高换热器壳程对流传热系数有效的是（）。A设置折流板；B增大板间距C换热器采用三角形排列；D增加管程数6 .在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）A高压流体；B蒸汽；C易结垢的流体；D腐蚀性流体E粘度大的流体F被冷却的流体7 .采用多管程换热器，虽然能提高管内流体的流速，增大其对流传热系数，但同时也导致（）。A.管内易结垢；B壳程流体流速过低C平均温差下降D管内流动阻力增大8 .下面关于辐射的说法中正确的是（）。A同一温度

29、下，物体的辐射能力相同；B任何物体的辐射能力和吸收率的比值仅和物体的绝对温度有关；C角系数的大小与两表面的形状、大小、相互位置及距离有关；D只要物体与周围环境的温度相同，就不存在辐射和吸收过程三、计算题1 .有一列管式换热器，用120C的饱和水蒸气加热某种气体，冷凝水在饱和温度下排出，气体由20C升高到80T，气体在列管内呈湍流流动。若气体流量增加50%，而气体进入列管换热器的温度、压强不变。试计算加热蒸汽量为原用量的倍数。管壁热阻、污垢热阻及热损失可忽略，且气体物性可视为不变。加热蒸汽温度不变。2 .现有一列管换热器，内有25X2?.5mm的钢管300根，管的有效长度为2m。要求将8000k

30、g/h的空气于管程有20C加热到85C，采用108C的饱和蒸汽于壳程冷凝加热之，冷凝液在饱和温度下排出。蒸汽冷凝的传热系数为1X104w/m2C,空气的对流传热系数为90w/m2C,管壁及两侧污垢热阻均可忽略，且不计热损失。空气在平均温度下的比热为1kJ/kgC。试求：1）换热器的总传热系数K。2）通过计算说明该换热器能否满足要求。3）通过计算说明管壁温度接近那一侧流体的温度?3 ?有一管程为单程的列管换热器，由？25X2.5mm,长2.5m的20根钢管组成。用120C饱和水蒸汽加热某冷液体（冷凝液在饱和温度下排出），该冷液体走管内，进口温度为25T，比热为1.58kJ/kg；流根为15000

31、kg/h，管外蒸汽的冷凝传热系数为1.0X04w/m2C。管内对流传热的热阻为管外蒸汽冷凝传热热阻的6倍。求：1 ）基于管外表面积的总传热系数K02 ）冷液体的出口温度。（换热器的热损失、管壁及两侧污垢热阻均可忽略不计）4?有一列管式换热器由25X?2.5mm,长3m的100根钢管组成。饱和水蒸气将一定量的空气加热。空气在管内作湍流流动，饱和蒸汽在壳方冷凝为同温度的水。今因生产任务增大一倍，除用原换热器外，尚需加一台新换热器。换热器为?19X2mm的120根钢管组成。如果新旧两台换热器并联使用，且使两台换热器在空气流量、进出口温度及饱和水蒸气温度都相同的条件下操作，求新换热器管长为多少米？5.

32、在一单程列管换热器中，用饱和蒸气加热原料油，温度为160C的饱和蒸汽在壳程冷凝为同温度的水。原料油在管程湍流流动，并由20C加热到106C。列管换热器的管长为4m，内有?19X2mm的列管25根。若换热器的传热负荷为125kw，蒸汽冷凝传热系数为7000w/m2C，油侧垢层热阻为0.0005m2C/w。管壁热阻及蒸汽侧垢层热阻可忽略。试求：1 ）管内油侧对流传热系数2 ）油的流速增加一倍，保持饱和蒸汽温度及油入口温度，假设油的物性不变，求油的出口温度。3）油的流速增加一倍，保持油进出口温度不变，求饱和蒸汽温度2）等于3）变大，变大，不变h2=1.5m氏 =5 （ 。 ） 2 皿 .；）2 U

33、1d22U=1.3m=0=.21m.5m= 1.3mh22U2g 4 2gh2于，根据静力学方程可知P1 二 P2 -0.5 ?g2 (uB -u A)=4h fhf答案及详解第一章答案选择题h22、答案:2g2g2u；U11、答：1）小于，根据静力学方程可知3 、答:据伯努利方程=P2'g（ZBPUB：4 、答：16倍,5、答：4,2lu2hf2qv水平直管,P2-ZA)-2(uB-uA)P1 : P2 -0.5 ?g32 倍2:uu = 2u hfl ?u 2=4h f ip = 2A pgz BP=0.5Phf&答：1)R0，U形管的示数表明A-B能量损失，能量损失为正，

34、故R02) B静力学方程Pa 呵(z R)二 Pb-g(h z) -igRP 二 PA - PB 二 gh Rg ( 。3)：9ZA晋PASB2列伯努利方程,二'ghzhf,A_B二PA-PB=9(ZBZA)"hf，A_B八ghRg(A-h f， A_BRg(-)p4) 不变，Rg('i-J，不变。7答：1)根据伯努利方程Pl 'gZ i 二 P22) pi igz = p 2 »i hfPi：P2pi_p2="hf_：gzpiP2R变大，因为流动阻力变大。3)流向改变，P2=P1'gz?"hfP2_P1=Pgz+PEhf

35、二Ap变大，R不变。8在原题画9、答：1)A阀开大，qv变大，pi变小，P2变大，hfl/hf2不变，qvi/qv2不变。2)B阀关小，W变小，P1变大，P2变大，hfl/hf2不变，qvi/qV2变小。10、答：4,1,2,1,4,211、在1截面和2截面间列伯努利方程,nPU2Puf弋Pi:gZ_=P2_Mhf2222P(U2-U1)P1=P2:gz2hfU2U1,hf0,水向下流动。12、答案：C、D分析：首先，因次分析所要解决的正是那些不能完全用理论分析方法建立关系式或者无法用数学方法求解方程式的复杂问题。其次，对一些复杂的、影响因素较多的物理现象，普通实验方法是无法解决的。例如流体因

36、内磨擦力而产生的压降Pf与管径、管长、粘度、密度及流速等有关。现在要找出"：Pf与d、l、4、u中任一变M的关系，如果采用普通的实验方法，假定每个变M只取10个实验值，则整个实验要做10万次！因次分析法将单个变M组成无因次数群后，大大减少了变M的个数和实验次数，使实验和数据处理工作成为可能。实验得出的数群之间的定M关系，在工程上与理论公式具有同等的重要性。13、答：流体具有粘性14、答：因次一致性原则15、答：4,6.72,8Pf，2E±=22=4由泊谡叶方程知：Pf=IiUi1.75将，表达式代入范宇公式t,可知：u故Pf,2_l2（U2）i.75=221.75=6.72

37、Pf=|i（Ui）完全湍流区又称阻力平方区，该区域内压强与阻力的平方成正比。并联改成串联:Pf,2-pf ,1Il后，不仅流速加倍，管长也加倍，故此时16、答：6根I2U1设用n根管子2222L(V/0.785d2)2L(V/n/0.7850.5d2)2A=九d21/2dn=22.5=5.6?±±d 2 ,该管路A、B、C 3段的、I、问答题1、答：（1）；因流动阻力u均相同，hf,a-hf,b=hf,c在A、B、C三段的上、下游截面间列柏努利方程式hfPl竺A 段: 化简，得PA=P1-P2二'：hf,A(a)邛=hf?辽B段:>P B= P3 - P4 j

38、 hf,B PG（b）C段:.：pc=P5?P6=#hf,cJglc*sina比较上面3式：PB巾crpA(3)由流体静力学基本方程式a段：PI9RA二P2GgRAB段：P39RB二P4'gRB?BC段：P5:9RC二P6GgRC'glc*sinaR二Pl-p2整理，得A（4-；?）g（d）（P3-P4）-型（一Jg（P5-P6）-述？sina（P。-P）g将（a）、（b）、（c）3式分别代入式（d）、（e）、（f）:hf,c:hf,Agf,BC）gRB=hf,A二hf,B=hf,c由（1知（J-'）g（'o-'）g分析：由题1-2的结论已经知道：R所包

39、含的不光是两个测压点压强的变化，还包含位能的变化。实际上，R所代表的仅仅是流动阻力。如果概念清楚，由hf,A二hf,B二hf,c可宜接得出Ra二RB二Rc的结论。本题还说明，流动阻力的大小与管段排列方式无关，但压差却与管段排列方式有关。这是因为管段两段的压强差不仅要克服流动阻力，还要克服位头的变化，所以液体自下而上流动时，压差大于水平管。2、分析：此题核心在于：上述两种情况下，用泊谡叶方程算出的压强降-：Pf与管路两截面的压强差P在数值上是否相同。gJ专一=We-八hf由柏努利方程式一订:Z-H"hf其中zhf即为邛f上式说明，在一般情况下，'P与pf在数值上是不等的，只有流

40、体在一.:u20段无外功加入（We二°）,宜径相同（2）的水平管（=?"内流动时，上P与Sf才在绝对数值上相等。还需注意：由于泊谡叶方程在推导过程中引入了牛顿粘性定律，而只有5010“996=1.11105duP0.89410">4000答：（1）Rer在滞流时内摩擦应力才服从牛顿粘性定律，所以它仅适用于滞流时的流动阻力计算。流体流动类型属湍流，此时泊谡叶方程不适用，所以不能用具计算管路两截面间的（2）对于垂宜管，尽管流动类型可能为滞流，但由泊谡叶方程算出的仅所以也不能是摩擦阻力损失项，而垂宜管路两截面的压差还要受位能的影响,用泊谡叶方程宜接计算两截面的压差

41、。三、计算题1、解：（1）AA、DD截面处压力为大气压，BB处压力为大气压加上1m苯柱,而CC截面为负压，当虹吸管流动忽略不计时，CC面压力为一3m苯柱（表压）。因此压力最低点在CC面处。在输液时，要注意当压力太低时，容易产生气缚而中断输液。（2）AA、DD面的位差与流动流体的物性等因素有关，如果是真实流体，还与流动时的阻力有关，故增加管中流速可以用增加位差或改变管子材料等方案实现。在本题所设范围内，增加管长最简单可行。列AA与DD面柏努利方程，得：ud=2gh=29.812=6.26m/s求CC处的压力：22gZc牛号二gZD学学hf根据彳度设Vhf=0uc=6.26m/sud=06.262

42、2Pc一大气压-9.818005-256.26270110-9.8180052g(ZD-Zc)-;=61740Pa20C苯的饱和蒸汽压可由安托因方程计算Ig P =6.898 -1206.351.8756t+220.2404P=75.2mmHg=10PaCC面的压力大于P苯，故不会汽化。如果管子加长，则流速会提高，C处压力最低只能降到104Pa,由此可求出输苯的极限速度：2UAPAFCZAggZc列AA、CC面的柏努利方程：2(PA-P9.813=14.1m/s2ucC)g(ZA-Z)cV1=2、UA=0小结：1)此题是理想流体柏努利方程的运用，通过能M转换，了解流动过程中各点静压强的大101

43、000-10000小。UC8002)在虹吸管CC截面处是负压，而DD截面处压力为大气压，水为何能从压强低处流向压强高处呢？这是因为C点的总势能(及静压能与位能之和)大于D点的静压能，所以流体流动方向是由C至D。3)D点接长，水流速度会加大，当流速增为14.1m/s时，再想增加流速是不可能的,因为这是B点压力已低于苯在该温度下的饱和蒸汽压，这样会产生气缚现象，虹吸管内流体将不连续。2、解：该题为用伯努利方程求算管路系统所要求的有效功和管路中某截面上的压强（即Ri）,解题的关键是合理选取衡算范围。至于R2的数值则由流M计的流M公式计算。1）有效功在1-1截面与2-2截面间列伯努利方程式，以1-1截

44、面为基准水平面，得式中：u1=u2=0,p1=p2=0(表压)Z1=0z2=15mVs7.42u2-1.05m/sA3600江兀/4x0.05Re0.051.0510001.010'一查得：20T水的密度为=1000kg/m,粘度-1.010Pa.s025025hf22501.05=57.6J/kgx=0.0209.We=159.8157.6=204.7J/kg2）A截面U形管压差计读数R12PA.U_二gZA?'hf,A_2由A截面与2-2截面之间列伯努利方程，得式中：u=1.05m/s，z2从=1mf。.。209耆哼=39.17J/kg=(39.1719.81A0A)100

45、0=4.8104Pa2)（表压）(1.5尺)P二RvgPi读数Ri由U形管的静力平衡求算：Ripa15?g二4.8104j510009.叽0.507m('a-')g(136001000)x9.813)U形管压差计读数R2一2R2(-,)gVS一Co将有关数据代入上式得竺”6110.0222(13600360041000)9?81R21000R2=0.468m讨论：该题是比较典型的流体力学计算题，具包括了伯努利方程、流体静力学基本方程、能M损失方程、连续性方程的综合运用。通过该题能加深对流体力学基本理论的理解。3、解：1）管内流速及BC段管长取测压处为1-1截面，E槽液面为2-2

46、截面，并取通过测压口中心线为基准面，贝U在两截面间列伯努利方程得：2罟*寸=gz2*为hfAB+»hfBC其中Z2=4m222'hfAB二'l八U0.028100U42.42ud20.0332=9.81 6 =58.84J/kgBCU294103H!-9.81442.42u258.841032u二2.162m/s21bc2162'hfBc=0.028BC1.9831BC=58.840.0332.Ibc=58.84/1.983=29.7m2）欲同时向E、F两槽供水，需关小Vi阀而开支V2阀。讨论：本题1为分支管路的特例，当使F槽内水不流动时，实际变成了简单管路的

47、计算，但对BC管段的能M损失加了限制条件，使问题成为唯一解。欲使水能同时向E、F两槽供水，在调节阀门的同时，呈管内的流M必然减小，以使AB管段的能M损失降低，在B点水所具有的压头应大于4m。4、解：当阀门关闭时，以管道中心线作为基准水平面，根据静力学方程3gzA=8010za二9.06m3:gzB=4010Zb=4.53m在A截面和B截面间列伯努利方程，得：22gZAUA.PAUB.PB.-gZB-hfAB式中：UA=UB=0,PA=Pb=0（表压）22l'leu652530u2hfAB0.00456.75u29.81(9.06-4.53)=6.75u2u二2.56m/s.Vh=360

48、00.7850.0422.56=11.6m3/hUhgZAuPAf1Ai21AJU652.5620.004523.96P1=(9.069.81-27.24)900二55.47kPa在阀后压强表所在截面与B截面间列伯努利方程P2UBgZ2gzPBPhf,2_Bf,2_B0045252.562）在A截面与阀前压强表所在截面间列伯努利方程9.2162562P2 =900 (4.53 9.819.216-一八)=45.34kPa23）设莫瞬间A罐液面降至H,B罐液面升至h012T7m3m<Jc如图以罐底所在平面为基准面，列11'、22两截面的柏努力方程，以表压计因A、B两截面较大，下降与

49、上升速度都很小，故动能可忽略。简化后的柏努力方程为Hg=hg+hfAa(9.06-H户A452:0.04u整理得=1.52Uu=0.81.H-h由质M守恒可知，A罐油减少M等于B罐油品增加故有b(h-4.53)整理得H=13.59-h将此关系代入(a),得u=0.8113.59-2h(2)对B罐作质M衡算d2udJ在d71时间内进入体积4排出体积02dudA-Abdh4AbdhdhdudhZ-4912将(b)式代入(c)式，13.592h0眺=4912鹰5血对(d)式进行积分：？13.59-2h令x=13.59-2hdx二-dh/2dh=-2dx(b)(a)(d)又h=4.53时，x=4.53

50、h=5.295寸，x=3=7787s = 2.16h4.53日二虫912汉24.53芈=4912A2A27置换变量：W'X第二早一、概念题1、答：计M泵、螺杆泵、齿轮泵2、答：泵内灌入空气，液体密度降低；在泵密封严密的情况下，灌泵排出空气3、答：叶轮附近莫处的最低压强小于等于被输送液体在输送温度下的饱和蒸汽压增大吸入管路的管径，减少不必要的管件和阀门。4、答.He2二Hq,Ne2=1.2NeiP14Ht"=Hta=240八=280mmH2O5、解：1.21.22g乙号P诃2专6、解：出口，下降，上升。中诃2行1厅U7、解：He二K BQ代入已知数据得:在贮槽液面1-1与泵的真

51、空表所在截面2-2间列伯努利方程关小出口阀门，U2下降,:?下降，即真空表读数下降。同理，在压力表所在截面3-3与2 2gZ3 ?也？£ 3 =gZc也匹2l3-0 u0P1耳2/u2今心（于吟P3-P0关小出口阀门，入增大,'上升，即压力表读数上升16二KB0.1220二KB0.122解得：B=909.1,K=6.91K=ZP=6.91,P=0.Z=6.91mPgPg8、答：会9、答：加大，加大HeKBQ2:Z：PBQ2管路的特性方程为:高压容器的压强降低，邛下降，K降低，所以改变前后的操作点如图所以流M加大。又根据泵的特性曲线知，当流M加大时，泵的轴功率增加。10、答：变大，变小，不变，变大11、答：变大，关小出口阀，变大在江水水面和容器液面间列伯努利方程U0PaU；PagZo陋We=g乙二a八Hf2:g2xHf二We-gZ江水液面上升，AZ下降，则流M变大。12、答：1）大于，小于，大于2）等于，等于、小弓节前。由于泵的特性曲线中，扬程随泵的流量的增加而减小，故调节后泵的扬程大于调在两容器液面间列伯努利方程gZoU0山we二gZlUL旦一二Hf2-g29.Hf二WeB山-g:ZP2”：。1时，：r,7Hf变大，故流昂:变大；由泵的特性曲线知，扬程变小，轴功率变大。P2二p1时，"：二Hf不变，故流M不