化工基础练习4.doc

化工基础练习4一、填空1 在流体的流量已定，进行输送管道管径的选择时，其设计的优化目标是使 之和为最小。2 用文丘里流量计测量水的流量时，与文丘里流量计相联接的U形管压差计中采用汞作指示液。当水的流量为qV时，压差计读数为R；当水的流量为2 qV时，压差计的度数为 R。3 流体在25 mm2.5 mm、及57 mm3.5 mm组成的套管换热器环隙中流动，其当量直径为 。4 以单位重量为基准，不可压缩实际流体的伯努利方程式为 ，各项的单位为 。5 密度为800 kgm-3，粘度为8.010-2 Pas的某油品，连续稳定地流过一根异径管，细管直径为45 mm2.5 mm，流速为1.5 ms-1，粗管直径为57 mm3.5 mm。油品通过粗管的流速为 ms-1，则油品通过粗管的雷诺数Re为 ，流体的流动型态为 。6 伯努利方程gZ1+We=gZ2+适用的条件是在 流动时的流体。7 流体在圆管内流动，当雷诺数Re=1000时的摩擦系数为 。8 流体充满导管作定态流动，当其雷诺数小于 时，流体在管中的流动型态属于 ；当其雷诺数大于 时，流体在管中的流动型态属于 。9 当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生 现象。10 离心泵的轴功率在流量为 时最小；选择或使用离心泵时，应尽量使泵在 附近工作。11 当离心泵在出口阀门全关闭下运转正常后，测得泵进口处的真空表读数为-0.003 MPa， 出口处压力表的读数为0.056 MPa，则由此可直接测得泵的扬程为 m（水柱）。（实验采用20的清水。）12 流体在导管中流动的型态为层流时，直管阻力引起的能耗Hf与流速u的 次方成正比；流型为完全湍流时，Hf与u的 次方成正比13 20 时，浓硫酸的密度为1.813103 kgm-3，粘度为2.5410-2 Pas，用48 mm3.5 mm的无缝钢管输送时，达到湍流的最低流速为 ms-1。14 流体在管道中流动。层流时，其平均流速等于管道中心最大流速的 倍；湍流时，则约为 倍。15 粘度为4.010-2 Pas，相对密度为0.975的某液体，在57 mm3.5 mm管内流动时，如果要保持层流状态，允许的最大流速为 ms-1。16 在圆形直管中流动的流体，流动型态分为 和 。其中判断流体流动型态的特征数是 。17 以单位质量为基准，不可压缩实际流体的伯努利方程式为 ，各项单位为 。18 流体由管内径d1=20 mm的细管流向管内径d2=40 mm的粗管，细管中的流速u1=1.0 ms-1，则粗管内的流速u2= ms-1二、判断题 1 工业上流体输送过程中，被输送的流体大多数处于湍流状态，但也有一些例外，如粘度较大油品的输送即属此例。（ ）2 流体在等径的直管中作定常态流动时，由于流体流动而有摩擦阻力，因此，流体的压强将沿管长而降低，流速也随之沿管长而变小。（ ）3 如图所示，实际流体由1-1截面流向2-2截面时，1-1截面处的压强必定大于2-2截面的压强。（ ）4 离心泵说明书上所列出的泵的扬程值是指该泵所能达到的最大扬程值。（ ）5 流体流动边界层分为层流边界层和湍流边界层。一般说的层流内层即为层流边界层。（ ）6 在流体流动系统中，存在明显速度梯度的区域称为流体流动边界层。边界层的厚度与雷诺数Re有关。Re越大，边界层的厚度越大。（ ）7 流体在圆形管道内湍流流动时，管中心处的流速最大，约为流体在管道中的平均流速的1.151.27倍。（ ）8 泵正在运转时，离心泵出口阀门是可以随时关闭的，但往复泵则不允许。（ ）9 流体在导管中流动时，即使在极度湍流的情况下，在邻近管壁处仍存在着一层层流层。这一层流层的存在，不仅影响流动过程，对传热及传质过程也有重要影响。（ ）10 流体在圆管内流动，若流量不变，而使管径增大一倍（设流体的物性不变），则雷诺数的值为原来的2倍。（ ）三、选择 1 自来水通过一段横截面积S不同的管路作定常流动时，其流速u（ ）A、不改变； B、随S改变，S越大，u越大；C、随S改变，S越大，u越小； D、无法判断。2 单级离心泵与其它液体输送机械相比其特点是（ ）A、输出的液体压头较小，流量较大； B、输出的液体压头较高，流量较大；C、输出的液体压头较高，流量较小； D、输出的液体压头较小，流量也较小。3 离心泵的气缚现象是指（ ）A、用离心泵输送气体时不能获得很高的扬程； B、离心泵出口管路中没有安装旁路导致突然停泵时叶轮被出口管中返回的水冲坏；C、因离心泵安装位置过低，不能正常运转；D、因离心泵内有气体失去了输送液体的能力。4 离心泵的流量调节阀与管路的连接方法为（ ）A、只能安装在进口管路上； B、只能安装在出口管路上；C、安装在进口管路和出口管路上均可； D、只能安装在旁路上。5 流体在圆管内呈层流流动时，速度分布曲线的形状及平均速度u和最大速度umax的关系分别为（ ）A、抛物线形，u= umax； B、非严格的抛物线形，u=0.82 umax；C、非严格的抛物线形，u= umax； D、抛物线形，u=0.82 umax。6 流体在水平圆形直管中作定态流动时，一般在工业条件下，可形成湍流的临界雷诺数为（ ）A、 Re 2000； B、 Re 2300； C、2000 Re 4000。7 流体流动的连续性方程可表示为（ ）A、uS=C（常数）； B、uS= C；C、u= C； D、uSC。以上各式中u为流体的流速；S为管道的横截面积；为流体的密度。8 流体在一根水平直管中流动，自A截面流至B截面后，流体因摩擦阻力而消耗的能量为50 Jkg-1。这一摩擦损失主要表现为B截面处的单位质量流体（ ）A、动能的减少； B、热能的减少； C、压强能的减少； D、上述三者之和。9 流量为0.01 m3h-1的流体从套管环隙（套管外管内径为50 mm，内管外径为25 mm，管壁为2.5 mm）中流过，流体的流速为（ ）A、20.5 ms-1； B、14.2 ms-1； C、6.8 ms-1； D、31.8 ms-1。10 水连续地从内径为90 mm的粗管流入30 mm的细管内，则细管内水的流速是粗管的（ ）A、3倍； B、1/9倍； C、9倍； D、1/3倍。11 流体的静力学基本方程：p2=p1+g（Z1-Z2）适用于（ ）A、任何场合下的同一种流体； B、同一种连续的静止流体；C、连续流动的流体； D、不同种类连续的静止流体。12 泵的扬程是指（ ）A、泵的总压头； B、泵把流体升扬的高度；C、泵的吸入高度； D、泵将被输送液体的静压头的提高量。13 流体在确定的系统内作连续的定常流动时，通过质量衡算可得到：（ ）A、流体静力学基本方程； B、连续性方程；C、伯努利方程； D、泊谡叶方程。14 流体在圆形直管内流动时，判断流体流型的特征数为（ ）A、Re； B、Nu； C、Pr； D、Gr四、计算问答 1 欲用虹吸管从一敞口贮槽内将密度为800 kgm-3的油品取出，虹吸管内径为5 mm，虹吸管出口距贮槽液面的垂直距离为1 m，如忽略贮槽内液面的变化及虹吸管的阻力，问虹吸30 L油品所需多少时间。2 20的水（密度为1000 kgm-3，粘度为1.00510-3 Pas）流经内径为20 mm的管子，问当管中流型为层流时，水的最大流速为多少？若管中流过的是20 的空气（密度为1.205 kgm-3，粘度为18.110-6 Pas），则空气的最大流速为多少？3 轻柴油以4000 kgh-1的流量在48 mm3.5 mm的钢管内流动，试判断柴油的流动型态。轻柴油的密度为868 kgm-3，粘度为3.510-3 Pas。4 粘度为1.210-3 Pas，密度为1100 kgm-3的某溶液，在一个外管为57 mm3.5 mm，内管为25 mm2.5 mm所套装而成的环形通道中流动，其质量流量为9.9103 kgh-1，试判断溶液在环形导管中的流动型态。5 某合成氨厂有一个湿式圆筒气柜（如图所示），其内径为8 m，用以贮存水煤气。它的金属钟罩与附件的总质量为6000 kg。如果不计算罩浸没在水中的浮力，试问：（1）气柜内气体的压强（表压）为多大时，可将钟罩顶起？（2）当气柜中的贮气量增加时，气体的压强是否有变化？化工基础练习4答案一、填空1（管道的）设备费用和（能耗和维修引起的）操作费用24325 mm4Z1+He=Z2+，JN-1或m（流体柱）。50.96；4.80102；层流6定常（定态）；不可压缩70.06482000；滞流（或湍流）；4000；湍流。9汽蚀10零；效率最高点116.0121；2131.37140.5；0.8151.6416层流；湍流；雷诺数Re17gZ1+We=gZ2+，Jkg-1。180.25二、判断题 1对2错3错4错5错6错7对8对9对10错三、选择 1C2A3D4B5A6D7B8C9C10C11B12A13B14A四、计算问答 1以贮槽内液面11截面至虹吸管出口22截面间为衡算体系，并以22截面为基准面。已知：Z1=1 m Z2=0 p1= p2= 0(表压) u10由伯努利方程：Z1+=Z2+可得:1=u=4.43 ms-1由 V=utV=30 L=0.030 m3t=345 s=5.75 min2(1)水：因为Re=2000时水的流型为滞流所以 umax=0.1 ms-1(2)空气：umax=1.5 ms-13钢管的内径d=48-23.5=41 mm=0.041 m。u=0.970 ms-1Re=986498644000 轻柴油的流动型态为湍流。4已知: D=0.057-20.0035=0.0