化工原理(第一章练习题与答案)

化工原理第1章流体流动学习目的与要求1、掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算。2、掌握流体静力学平衡方程式。3、掌握流体流动的基本概念——流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念。4、掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算。5、掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算。6、掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断。7、掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法。8、了解测速管、流量计的工作原理，会利用公式进行简单计算。综合练习一、填空题1．某设备的真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为____________mmHg。当地大气压强为101.33103Pa.2．在静止的同一种连续流体的内部，各截面上__________与__________之和为常数。3．法定单位制中粘度的单位为__________，cgs制中粘度的单位为_________，它们之间的关系是__________。4．牛顿粘性定律表达式为_______，它适用于_________流体呈__________流动时。5．开口U管压差计是基于__________原理的测压装置，它可以测量管流中___________上的___________或__________。6．流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是_____________形曲线，中心最大速度为平均速度的________倍。摩擦系数与_____________无关，只随_____________加大而_____________。7．流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数λ是_____________函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是_____________函数，与_____________无关。8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_____________。邻近管壁处存在_____________层，Re值越大，则该层厚度越_____________9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_________守恒，因实际流体流动时有_____________。化工原理10．测速管测得的是管道中___________速度，孔板流量计测得的是__________速度。可从__________上直接读出被测流体的体积流量。答案：1.560mmHg2.位能静压能3.sPa.P或cP1sPaPcP.101101324.dydu牛顿型滞流5.流体静力学任意截面表压强真空度6.抛物线2管壁粗糙度Re减小7.ε/d及Reε/dRe8.零滞流内薄9.不摩擦阻力10.局部平均速度转子流量计二、选择题1.在法定计量单位制中，粘度的单位为（）A.cPB．PC．g/(cm.s)D．Pa.s2.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是()A.同一种流体内部B．连通着的两种流体C同一种连续流体D.同一水平面上，同一种连续的流体3.牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体()A.应作滞流流动B.应作湍流流动C.应作过渡流流动D.静止的4．涡流粘度e是（）。A.流动情况的函数．B.流体的物理性质c．湍流时流体的粘稠度D.内摩擦力大小的指标·5.在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时压差计测量的是（）Ａ.A、B两截面间的总能量损失B.A、B两截面间的动能差，C.A、B两截面间的局部阻力D.A、B两截面间的压强差6.直径为Φ57mm×3.5mm的细管逐渐扩到Φ108mm×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s，则在粗管内的流速为（）。A.2m/sB.lm/sC.0.5m/sD.0.25m/s7．气随直径不变的圆形管道内作等温定态流动各截面上的（）.A.速度相等B.体积流量相等C.速度逐渐减小D.质量流速相等8.流速在阻力平方区流动时的摩擦阻力（）A．不变B.随流速加大而加大C．与u１.２５成比例D.与u２成比例9.孔板流量计与测速管都是属于定节流面积的流量计，利用（）来反映流量的。A.变动的压强差B.动能差C.速度差D.摩擦阻力10.滞流和湍流的本质区别是（）。A.湍流的流速大于滞流的B.湍流的Re值大于滞流的C.滞流无径向脉动，湍流有径向脉动D.湍流时边界层较薄－答案：1.D2.D3.A4.A5.D6.B7.D8.D9.A10.C化工原理三、计算题1.燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO28.5％，O27.5％，N276％，H2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa时的密度。解：混合气体平均摩尔质量molkgMyMiim/1086.281808.02876.032075.044085.03∴混合密度333/455.0)500273(31.81086.28103.101mkgRTpMmm2．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？解:以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:fhZugpZuggp222212112121简化:fhZuggp222121其中:smdVus/07.2032.0785.060/1.04222代入:)21(2221fhZuggp)5.31007.281.921(81.918302)(3.246表压akP3．用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m。输送量为30m3/h，此时管路的全部能量损失为40J/kg。设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。解:在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程:题2附图化工原理feWupgZWupgZ222221112121简化:feWgZW2kgJ/3.3344081.930kWWVWmPesese786.23.3341000360030kWPPe98.37.0786.24．如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pa·s，试计算泵所需的有效功率。解:smdVus/415.11.0785.036004042220006.258487.0415.18901.0Redu247.06.25864Re64在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:feWupgZWupgZ222221112121简化:feWgZW2而:kgJudllWef/2.1112415.11.045247.0222kgJWe/4.3072.11181.920kWWVWemWePess04.38.30398903600404.3075．如附图所示，密度为800kg/m3、粘度为1.5mPa·s的液体，由敞口高位槽经φ114×4mm的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa（表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5m/s，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度d＝0.002，试计算两槽液面的垂直距离z。解:在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方题4附图题5附图化工原理程:fWupgZupgZ222221112121简化:fWpZg2431048.8105.15.1800106.0Redu由002.0d,查得026.0管路中:进口5.090℃弯头75.02个半开闸阀5.4出口125.1)15.475.025.0106.016030026.0(2)(22udlWfkgJ/87.60mgWpZf6.2681.9/)87.608001016.0(/)(62