化工原理流体习题.docx
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化工原理流体习题
1.当地大气压为750mmHg，测得一容器内的绝对压力为360mmHg，则真空度为_________mH2O。
测得另一容器内的表压强为980mmHg，则其绝对压强为________KPa。
5.3mH2O；230.66KPa
2．液体在圆形管道中流动，如果只将流量增加一倍后仍为层流流动，则阻力
损失为原来的________倍；如果保持流量不变只将管径增加一倍，则阻力损失
为原来的__________倍。
2；1/4
3．已知某油品在圆管中稳定流动，其雷诺数为1600。
测得此时管中心处的点
速度为1m/s，则此管截面上的平均速度为______m/s。
1/2（或0.5m/s）
4.水在内径一定的圆形管中稳定流动，若质量流量一定，当温度降低时，Re
值将________。
减小
5.如图所示，用离心泵将密封储槽中的20°C的水通过φ100×2mm的管道送往敞口高位储槽。
两储槽液面高度差为16m，密封槽液面上真空表p1读数为500mmHg（真空度），泵进口处真空表p2读数为290mmHg（真空度）。
泵排出管路上装有一个孔板流量计，其孔口直径为70mm，流量系数为0.7，所接U型水银压差计读数R为170mm。
已知全部管路能量损失为36J/kg，试求：
（1）泵的输水量（m3/h）。
（2）泵出口处压力表p3的指示值（KPa）。
（已知真空表与压力表相距0.2m）
（3）包括全部局部阻力的当量长度在内的管路长度。
（已知摩擦系数为0.01）
（1）
（2）
选低槽液面1-1和高液面4-4之间列伯努利方程：
选泵进出口为2-2和3-3截面列伯努利方程
（3）
1．当地大气压强为750mmHg，测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为mmHg。
测得另一容器内的表压强为1340mmHg，则其绝压为
mmHg。
400；2090
2．某水平直管输水量为
，今改为输送
的有机物，且
。
设两种输液下，流体均在层流下流动，则管路两端压差为水的________倍。
4
3．层流底层越薄，则以下结论正确的是。
C
A、近壁处速度梯度越小B、流动阻力越小
C、流动阻力越大D、流体湍动程度越小
4.如图所示，水流经一扩大管段d1=40mm，d2=80mm，已知d1中水的流速为2.4m/s，倒U形压差计中水位差R=150mm。
试求：
1）水流经两测压点间的阻力损失hf（J/kg）；
2）如将粗管端抬高，使管段倾斜放置，而流量不变，问此时R的读数如何变化？
（定性说明，不必计算）
解：
1）
在两测压点间列伯努利方程，以管子轴线为基准面，化简得，
由静力学方程，
即，
2）粗管端抬高后，管段倾斜，设抬高
，
由静力学方程得，
由伯努利方程有
在水的流量不变情况下，该管段的流动阻力损失不变，因此R不变。
1.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能。
减小
2．气体的粘度随温度升高而，水的粘度随温度升高而。
增加；降低
3．测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将，若改用转子流量计，随流量增加转子（稳定时）两侧压差值将。
增加；不变
4.用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为1.5×105Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。
输送管路为φ108×4mm的无缝钢管，吸入管长为20m，排出管长为100m（各段管长均包括所有局部阻力的当量长度）。
当阀门为3/4开度时，真空表读数为42700Pa，两测压口的垂直距离为0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02。
试求：
（1）阀门3/4开度时管路的流量（m3/h）；
（2）压强表读数（Pa）；
（3）外加压头（m）；
（4）若泵的轴功率为10kW，求泵的效率；
（5）若离心泵运行一年后发现有气缚现象，
试分析其原因。
解：
（1）阀门3/4开度时管路的流量（m3/h）；
在贮槽液面0-0´与真空表所在截面1-1´间列柏努利方程。
以0-0´截面为基准水平面
其中，
z0=0，u0=0，p0=0（表压），z1=3m，p1=-42700Pa（表压）
代入上式，得：
u1=2.3m/s，Q=
（2）压强表读数（Pa）；
在压力表所在截面2-2´与容器液面3-3´间列柏努利方程。
仍以0-0´截面为基准水平面
解得，p2=3.23×105Pa（表压）
（3）外加压头（m）；
在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得，
（4）泵效率
（5）若离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄露。
1、流体在等径水平直管的流动系统中，层流区：
压强降与速度的____次方成正比；完
全湍流区：
压强降与速度的_____次方成正比。
一次方，平方
2、当地大气压为745mmHg，测得一容器内的绝对压强为345mmHg，则真空度为______mmHg。
测得另一容器内的表压强为1355mmHg，则其绝对压强为_______mmHg。
400mmHg，2100mmHg
3、水力半径的定义是rH＝_________________________。
流道面积／浸润周边
4、某流体在直管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其
阻力损失为原来的______倍。
0.5
5、转子流量计的主要特点是（）。
C
（A）恒截面、恒压差；（B）变截面、变压差；
（C）恒流速、恒压差；（D）变流速、恒压差。
6、层流与湍流的本质区别是（）。
D
（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）层流的雷诺数<湍流的雷诺数；（D）层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。
7.用泵将密度为850kg/m3，粘度为190cP的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬高度为20m。
输送管路为φ108×4mm的钢管，总长为1000m（包括直管长度及所有局部阻力的当量长度）。
管路上装有孔径为80mm的孔板以测定流量，其油水压差计的读数R=500mm。
孔流系数Co=0.62，水的密度为1000/m3。
孔板流量计的计算公式为：
uo=Co[2gR（ρ′-ρ）/ρ]0.5。
试求：
（1）输油量是多少m3/h?
（2）若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。
解：
（1）uo=Co[2gR（ρ′-ρ）/ρ]0.5=0.62[2×9.81×0.5×（1000-850）/850]=0.816m/s
Vh=0.816×0.785×（0.08）2×3600=14.76m3/h
（2）在贮油池和高位槽间列柏努利方程，化简得:
We=hg+Σhf
u=0.815×（80/100）2=0.522m/s
Re=0.1×0.522×850/（190×10-3）=234<2300
λ=64/Re=64/234=0.274
Σhf=0.274×（1000/0.1）×（0.5222/2）=373.3J/kg
We=20×9.81+373.3=569.5J/kg
Ne=We·WS/η=569.5×（14.76×850/3600）/（1000×0.55）=3.61kw
1.测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将______，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将______。
、增大；不变
2.空气的黏度随温度升高而（增大，减小，不变）。
增大
3.当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力。
B
（A）变大（B）变小（C）不变（D）不确定
4.在完全湍流区（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数值C
（A）与光滑管一样（B）只取决与Re
（C）只取决与相对粗糙度（D）与粗糙度无关
5.常压下，用水逆流吸收混合气中氨的流程如图所示，用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量35
。
泵的入口管为
无缝钢管，出口管为
无缝钢管。
池中水深为1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m。
水流经所有管路的能量损失为
（不包括喷嘴），泵出口管与喷嘴连接处的表压为
。
设初选泵的效率为60%，试求该初选泵的轴功率（水密度以
计）。
解：
如图，取水池液面为1-1’截面，塔顶喷嘴入口处为2-2’截面，并以1-1’截面为基准水平面。
在1-1’和2-2’截面间列伯努利方程
其中（表压），
（表压）
喷头入口处水流速
将以上各值代入，可得输送水所需的外加功
又因水的质量流量为
所以泵的有效功率为
当泵效率为60%时，其轴功率为
1.某设备上方压力表示数为53kPa，当地大气压为102kPa，则该设备的绝压为kPa。
155
2.当Re=1600时，流体在圆形管内为层流时的摩擦系数λ=__________；若流体在管内为
完全湍流流动时，摩擦系数λ与__________无关，只是__________的函数。
0.04，Re，管子相对粗糙度
3.某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2（d2=d0/2）的管子时，若流体为层流，则压降∆p为原来的倍。
C
A.4；B.8；C.16；D.32、
4.如下图所示，用泵将贮槽A内密度为880kg/m3，粘度为4cP的油用
的管道送至设备B，设备B内液面上方压力表读数为29.4kPa，管路总长度（包括孔板在内所有局部阻力的当量长度）为80m，管路上装有孔板流量计，孔口直径为56mm，孔流系数
，U形管压差计指示液为水银，读数R=750mm。
已知
，管内流动的摩擦系数可按下列式子计算：
层流时
，湍流时
，求：
（1）流量，m3/h；
（2）当泵的效率
时，求轴功率。
解：
（1）
（6分）
（2）
湍流
所以
在贮槽液面
和管路出口内侧截面
间列柏努利方程得：
1.当地大气压为1atm，现测得一容器内的绝对压力为350mmHg，则真空度为
mH2O。
又测得另一容器内的表压强为980mmHg，则其绝对压强为________kPa。
5.57mH2O；231.99KPa
2.某液体在内径为d的水平管路中稳定流动，当它以相同体积流量通过等长的内径为3d的管子时，则流速为原来的倍；若改变前后均为层流流动，则摩擦系数为原来的
倍。
1/9；3
3.孔板流量计是。
C
A.变压差流量计，需垂直安装B.变截面流量计，需垂直安装
C.变压差流量计，需水平安装D.变截面流量计，需水平安装
4.孔板流量计的孔流系数C0，当Re数增大时，其值。
B
A.总在增大B.减小到一定程度后保持为某定值
C.总是减小D.不定
5.如图所示，用离心泵将常温的水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面
离贮水池的水面高度保持为10m。
输送水量用孔板流量计测得。
孔板安装在离高位槽水面1m处，孔径为20mm，孔流系数为0.65，所接U形管中指示液为水银，其密度为13600kg/m3。
管路为Φ54×2.0mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和（包括孔板局部阻力当量长度）为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为60m，水的粘度为1cP，摩擦系数λ可取为0.02。
当水的流量为6.86m3/h时，试确定：
（1）水通过泵所获得的外加能量（J/kg）。
（2）孔板前测压点A处的表压强（Pa）。
（3）孔板流量计的U形管中指示液读数R（mm）。
解：
（1）
以低位槽液面1-1和高位槽液面2-2间列伯努利方程
（2）以1-1和A点前3-3列伯努利方程
（3）
6.每小时将2×104kg、45℃氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压（1个标准大气压），管子为Φ76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，摩擦系数为0.0293。
管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。
45℃氯苯的密度为1075kg·m-3，粘度为6.5×10-4Pa·S。
泵的效率为70%，求泵的轴功率。
附各局部阻力系数：
全开闸阀ζ1=0.17，90℃标准弯头ζ2=0.75。
解：
如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面
p1=26.7kPa（绝压），z1=0，u1=0，P2=101.3kPa（绝压），z2=15m
1.流体在管内作湍流流动时，流动类型从中心到壁依次为：
、、。
湍流;过渡区;层流
2.气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而 。
3.增加;降低
4.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将。
增大;不变
5.水（ρ=1000kg/m3）在1atm下由泵以0.012m3/s从低位槽送往高位槽，如图。
泵前的吸入管长和管径分别为6m和80mm，管内的摩擦系数为0.02，泵前吸入管路（包括入口）的局部阻力系数之和为1.25。
泵后的排出管长和管径分别为13m和60mm，管内的摩擦系数为0.03，泵后排出管路（包括出口）的局部阻力系数之和为8.15。
两液面的高度差H＝10m，泵的吸入口比低位槽的液面高2m。
求:
（1）泵的有效功We，J/kg；
（2）泵的吸入口A和排出口B处的压强（绝对压强），Pa。
解：
（1）在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式，并移项整理得
泵吸入管内的流速为
u1＝
泵压出管内的流速为
u2＝
（2）以断面1-1为基准，在断面1-1和A之间列机械能衡算式可得
在断面B和2-2之间列机械能衡算式可得
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