化工原理第一章习题库

第一章习题库一、选择题1、流体静力学基本方程式①重力场中静止流体②重力场中不可压缩静止流体

p p2

gz1

zp2

h用条件是 ④ 。③重力场中不可压缩连续静止流体④重力场中不可压缩静止、连通着的同一连续流体2如图1-1所示的开口容器内盛有油高度（h1-h2水的高度为h2,B及B’点处于同一水平面B及之间压强大小的关系为 ① 。①P>PP<PP=PB B B B B B3、下面不能减少U形压差计测量误差的方法有④。被测流体及指示液之间的密度差4均速度沿流动方向的变化为③①增大②减小③不变 ④无法确定5、如图所示，若甲管路总长（包括阀门当量长度）42①倍①u=u甲 乙

②u=2u甲

③u=1/2u甲

④u=1/4u甲 乙6、如图所示，已知流体在管道A、B中呈层流状态，两管长度相等，可确定AB管道的流量之比q/q为 ③vA vB①2 ②4 ③8 ④167在一个大气压下的空气流经Ф159×6mm的钢管用皮托测速计测定空气的流量，测速计管压强计的读数为13mmH2O，则管道内空气的体积流量为 ③ m/h①130 ②620 ③733 ④6338、用Ф159×4.5mm的钢管，输送20℃的苯，在管路上装有一个孔径为78mm的孔板流量计，用来测量管中苯的流UR80mm为①m/h①51.2②47.5 ③82 ④180第1页第第7页9p=60.8103N/22（绝压）若忽略文丘里管的阻力损失，则垂直直管中水流的流向为① 。①向上②向下 ③不动 ④无法判断10、如图示供水管线。管长L，流量V，今因检修管子，用若干根直径为1/2d，管长相同于L的管子并联代替原管保证输水量V不变设λ为常数相同。局部阻力均忽略则并联管数至少③ 根① 2根 ②4根 ③6根 ④8设用n根管子二、填空题1、流体在直管内流动造成的阻力损失的根本原因是 答：流体具有粘性2、属于正位移泵型式，除往复泵外还有 ， ， 等型式答：计量泵、螺杆泵、齿轮泵3、产生离心泵气缚现象的原因是 ，避免产生气缚的方法有 。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4、造成离心泵气蚀的原因是 ，增加离心泵允许安装高度 Hg的措施和 。答：叶轮附近某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的管径，减少吸入管路不必要的管件和阀门。5

及ρ=1.2ρ的两种液体已知两者的体积V相等，则He He，1 2 1 2 1Ne Ne2 1He H

,Ne

1.2Ne答： 2

2 16、离心通风机输送=1.2kg/m36000m/h240mmHO，若用来输送ρ=1.4kg/32的气体，流量仍为6000m3/h，全风压为 mmHO。2 1.4解：HH a240 280mmHOt t1.2 1.2 27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 解：出口，下降，上升。在贮槽液面1-1及泵的真空表所在截面2-2间列伯努利方程u2

pp1212

下降，即真空表读数下降。同理，在压力表所在截面3-3及贮槽液面1-1间列伯努利方程。关小出口阀门，λ增大，

p p3030

上升，即压力表读数上升。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42℃水时（饱和蒸汽压为8.2kPa）泵内 发生汽蚀现象答：会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 。答：加大，加大管路的特性方程为：He

KBQ2ZpBQ2gp下降，K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Hf ，轴功率P （变大、变小、不变、不确定。答变大，变小，不变（变小，变大11、流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大1214倍。12（则阻力增加的倍数为3λ（λ=0.3164/Re0.2m）2.26倍；若流动为层流，则阻力增加的倍数为1倍。13、一转子流量计，当流量为10m/h时，测定流量计进出口压差为150N/m2，现流量变为12m3/h，问出口压差为 50N/m2。三、简答题下面两种情况，可不可以用泊谡叶方程（pf

32lud2

）直接计算管路两端的压强差？（1）50m996kg/m0.894mPa.s,流速为２m/。（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。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p 及管路两截面的压强差pf在数值上是否相同。

g

u2pW h2 e f得 pp p2 1

We

u2 h2 f其中 h 即为p 。f f上式说明，在一般情况下，p及p 在数值上是不等的，只有流体在一段无外功加入f（W e

）,直径相同（

u202

）的水平管（

内流动时，

p及pf

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居律，而只有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。（１）Re

du

5010329960.894103 1.110.894103流体流动类型属湍流，此时泊谡叶方程不适用，所以不能用其计算管路两截面间的压差。ab空气ab空气hwwHgR1325HgR214四、计算及推导题1.如图所示，常温的水在管道中流过，两个串联的U形管压差计中的指示液均为水银，密度为

，测压连接管内充满常温的Hg水，密度为

，两U形管的连通管内充满空气。若测压前两Uw形管压差计内的水银液面均为同一高度，测压后两U形管压差RRa、bp

p。解： p1

1 2p a

gh，p1

a bp gh1 w 11而 h hR ，h hR211 2 5 2

R R 所以p pa

Hg

RR1 2

ghw

g 12

ghw

g 22212d1

d /2，l2

100m，Re1

1800。今10.64m20.064m2l2。解：由 d

d2，得

u d 22 12

12 14 4 1 22 2du2 2

u d 21 2dud2dud2u22Re2Re所以 Re2Re11111 1

u 241所以 Re2

12 Re21

900所以 1

64 64ReRe1800 0.0356， ReRe180021

64 64900 0.0719002又 ph

u

，pH

u2f d 2

d 2gu2l2 2u2f2f22 d 2g f2f2

l u2 d H2lu2所以 2lu2

，22 2 11 11 d 2g1

H f1 1

l u2 d H1 1 2 f1 u2 d H

1 0.0641所以 l12

l 11 u2 2

2 fd H1 f

10024220.64160m31000kg/m31cP10m/h45mm1.5105Pa100m为多少Pa(绝对压力)?1043600解： u

d25

1.75m/sp u2 p u2由gz 由1

1 2

gz 2

2 2

fp

h

p l

u2得 2 1

f 1 d 24、用离心泵将蓄水池中20℃的水送到敞口高位槽中，流程如本题附图所示。管路为φ57×3.5mm的光滑钢管，直管长度及所有局部阻力（包括孔板）当量长度之和为250mm。输水量用孔板流量计测量，孔d=20mm，孔流系数为0.61。从池面到孔板前测压点A（含所有局部阻力当量长度）为80mm。0U7.42m3/h

0.3164/Re0.25kgA截面UR1孔板流量计的UR2（R，解题的关键是合1理选取衡算范围。至于R2有效功

的数值则由流量计的流量公式计算。在1-1截面及2-2截面间列伯努利方程式，以1-1截面为基准水平面，得：u

u 0 p p1，2 1 1，

0（表压）查得：20

1000kg/m3，粘度1.0103Pa.sAUR1由A截面及2-2截面之间列伯努利方程，得：2式中：u/s，z 2A(39.1719.811.052)10004.8104Pa2

（表压）读数R1

由UUR2将有关数据代入上式得讨论：该题是比较典型的流体力学计算题，其包括了伯努利方程、流体静力学基本方程、能量损失方程、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。5900kg/m3A40mmB，两容器内的液面高度恒定，管路中有一调节阀，阀前管长65m，阀后管长力忽略不计80kPa40kPa30m，直管摩擦系数λ=0.0045。试求：管内的流量为多少阀前后的压强表的读数为多少？解：当阀门关闭时，以管道中心线作为基准水平面，根据静力学方程在A截面和B截面间列伯努利方程，得：式中：u u p p 0（表压）A B A BAB6IS80-50-20010m9.81×10Pa16.710-m/s。试求管路特性曲线（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。若将阀门关小，使管内流量减小25%，管路特性曲线（假定管内流动位于阻力平方区）此时输送每千克水需消耗多少能量？及原管路相比，在此流量下输送每千克水额外消耗的理论功为多少？（已知：当Q=16.710-m/s，泵的压头为H=47m，泵的效率为71%：当Q=12.5×10-m/s，泵的压头v e vH=51.4m；66.3%）eQ=16.710-33/s，泵的压头为H=47m；v e则管路的特性方程的系数B可求出。管路的特性方程为：He

209.68104Q2e在