化工原理第八章课件

1、28. 已知：30mPaS，900kg/m3，d40mm，l150m，l2 20m，阀全关 P1(表)0.09Mpa，P2(表)0.045Mpa，阀打开 至1/4开度，le30m。 求：qv。阀打开时P1，P2如何变化? )(1091. 11009. 010013. 1( 2565 1 mNPP aA 表） )(1046. 110045. 010013. 1( 2565 2 mNPP aB 表） 解：取阀的高度Z0 阀关闭时流体静止，由静力学方程可知 f BBAA h uu 22 22 2 , 0 2 u d l huu fBA 阀1/4开度时，列AB截面柏努力方程 得 ud 64 现设管内为

2、层流，则， 2 32 d ul BA smd l u BA 75. 004. 0 )302050(103032 1046. 11091. 1 32 2 3 55 2 假设成立2000900 1030 90075. 004. 0 Re 3 ud hmsmuduAqv 33422 39. 31042. 975. 004. 0785. 0 4 验 u 变小不变， 1 2 11 2 )(P u d lP A A 22 2 22 2 u d lPu B 变大。即 且包括突然扩大损失 2 2 2 2 2 2 ) 1( 1 P u d l u d l l （2）阀打开 由 30. 已知：已知：d20m，d0

3、.0004，烟气 烟气 0.67kg m3，0.026mPaS，qv80000m3/h， air1.15kgm3，P1（真） （真） 0.2kPa。 求：求：H f,1-2 2 2 2 烟 2 2 1 1 烟 1 h u gz Pu gz P 22 解：列烟囱底部（解：列烟囱底部（1 1截面）与顶部（截面）与顶部（2 2截面）柏努利截面）柏努利 方程方程 烟囱烟囱d1d2，u1u2 z10，z2H，P1PaP1（真），（真），P2PaairgH 2 2 2 f,1 u d H h ）（m/s08. 7 2785. 0 3600/80000 d 4 1 q u 2 2 v 5 3- 1065.

4、3 10026. 0 208. 767. 0ud Re d d0.00040.0004，查表得，查表得0.0170.017 112 2截面间柏努利方程为截面间柏努利方程为 2 ) 2 烟 air 烟 (真1 u d H gH gH- -P (m)8 .43H5 .298H82. 6 )H 2 08. 7 2 1 017. 081. 9 67. 0 81. 915. 1 ( 67. 0 102 . 0 23 烟囱得以排气的必要条件是烟囱得以排气的必要条件是烟 烟 气体密度气体密度 7.如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动， 则阀的局部阻力系数则阀的局部阻力系

5、数与压差计读数与压差计读数R的关系的关系 式为式为_ 。 R 0 gR i 21 f h uu 22 2 22 2 11 2 2 u h f 2 2 u gR i f h 8、LZB-40转子流量计其转子为不锈钢（比转子流量计其转子为不锈钢（比 重：重：7.92），刻度标值以水为基准，量程范），刻度标值以水为基准，量程范 围为围为0.252.5m3/h。 （1）若用此转子流量计来测量酒精（比重：）若用此转子流量计来测量酒精（比重： 0.8），则酒精的实际流量比刻度值（），则酒精的实际流量比刻度值（ ），）， 校正系数为（校正系数为（ ），测量酒精时，此流量计），测量酒精时，此流量计 的最大流量

6、值为（的最大流量值为（ ）m3/h。 134. 1 ) 192. 7(*8 . 0 ) 8 . 092. 7(*1 , , AfB BfA AV BV q q 大大 1.134 2.835 (2)若上述转子流量计改用形状完全相同的铅转子若上述转子流量计改用形状完全相同的铅转子 （比重：（比重：10.67）代替原不锈钢转子，测量的流体）代替原不锈钢转子，测量的流体 仍为水，则实际流量值要比刻度值（仍为水，则实际流量值要比刻度值（ ）。）。 校正系数为（校正系数为（ ），实际量程范围为），实际量程范围为 （ ） m3/h。 。 18. 1 192. 7 167.10 , , AfA AfB AV

7、BV q q 大大 1.18 0.2952.95 9.用普通用普通U型管压差计测量某气体压差，已知型管压差计测量某气体压差，已知 压差压差p=0.20.4kPa现有现有Hg(=13600kg/m3)和和 CCl4(=1600kg/m3)可作指示剂，应选可作指示剂，应选_ 为宜。为宜。 gRP i gPR i / CCl4 10. 如图三所示，水塔高度如图三所示，水塔高度H一定，一定，A和和B用用 户高度相同，但有时打开阀门户高度相同，但有时打开阀门B几乎无水几乎无水,其原因是其原因是 _。若。若A处用水量不变，使处用水量不变，使B处有水用的处有水用的 具体措施是具体措施是_。 图三 B阻力大阻

8、力大 降低降低B管阻力管阻力 f h u ghgH 2 2 2 11.孔板流量计和转子流量计的主要区别孔板流量计和转子流量计的主要区别 在于：前者是恒在于：前者是恒 _ ，变，变_； 后者是恒后者是恒_，变，变_。 截面截面压差压差 压差压差 截面截面 12.水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流 向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度 减小后，水流量将减小后，水流量将_，摩擦系数，摩擦系数 _。 减少减少 增大增大 13.牛顿型流体与非牛顿型流体的主要区别牛顿型流体与非牛顿型流体的主要区别 是是_。 牛顿型流体符合牛顿粘性定

9、律牛顿型流体符合牛顿粘性定律 14、流体在湍流的阻力平方区流动，若其他条、流体在湍流的阻力平方区流动，若其他条 件不变，其压降随着管子的相对粗糙度增加而件不变，其压降随着管子的相对粗糙度增加而 （ ）；若其他条件不变，其压降随着流体）；若其他条件不变，其压降随着流体 的密度增大而（的密度增大而（ ） 。 增大增大 增大增大 1.某设备上真空表读数为某设备上真空表读数为0.09MPa，若当地大气，若当地大气 压强为压强为0.1MPa，则设备内绝对压强为，则设备内绝对压强为_。 A)101.33kPa； B)10kPa； C)0.91kPa； D)90kPa。 压强压强 大气压大气压 (表压表压0

10、) 绝压绝压0 真空度 表压 绝压 绝压 B A 表压表压=绝压绝压-大气压大气压 真空度真空度=大气压大气压-绝压绝压 -表压表压=真空度真空度 B 二、选择题：二、选择题： 2.某液体流过如图四所示等径圆管，管段长度某液体流过如图四所示等径圆管，管段长度AB=CD，则，则 如下式子中如下式子中_式不成立。式不成立。 A)势能差：势能差： pp g ZZ pp g ZZ CD CD AB AB )()( B)能量损失：能量损失：hf A-B=hf C-D； C)压强差压强差pB-pA=pD-pC D) U型压差计读数型压差计读数R1=R2。 图四 1 gR iBA 2 gR iDC fAB

11、BBAA h uu 22 22 fCD DDCC h uu 22 22 2 2 u d l hf C 3. 不可压缩流体在等径水平直管中作稳定流动时，不可压缩流体在等径水平直管中作稳定流动时， 由于内摩擦阻力损失的能量是机械能中的由于内摩擦阻力损失的能量是机械能中的_。 A) 位能；位能； B)静压能；静压能； C)内能；内能； D)动能。动能。 4. 层流与湍流的本质区别是层流与湍流的本质区别是_。 A)湍流流速大于层流流速；湍流流速大于层流流速； B)湍流湍流Re层流层流Re； C)层流无径向脉动，湍流有径向脉动；层流无径向脉动，湍流有径向脉动； D)速度分布不同。速度分布不同。 5. 某

12、液体在管路中作滞流流动，提高液体温度会某液体在管路中作滞流流动，提高液体温度会 使阻力损失使阻力损失_。 A)减小；减小； B)增大；增大； C)不变；不变； D)不定。不定。 B C A T升高，黏度减小，摩擦系数减小，阻力损失减小。升高，黏度减小，摩擦系数减小，阻力损失减小。 6. 流体在圆直管内流动，滞流时摩擦系数流体在圆直管内流动，滞流时摩擦系数正比正比 于于_；在充分湍流（阻力平方区）时，；在充分湍流（阻力平方区）时，正比于正比于 _。（。（G为质量流速）为质量流速） A)G2； B)G； C)G0； D)G-1； E)G-2。 C du du 6464 Re 64 uG D 7.

13、如图五高位水槽液位不变，则如图五高位水槽液位不变，则a、b、c三点处三点处 流体总机械能流体总机械能的关系为：的关系为： 阀门打开时阀门打开时_；阀门关闭时；阀门关闭时_。 （槽内流体流动阻力不计）（槽内流体流动阻力不计） A)abc； B)abc； C)abc； D)abc。 2 2 up Zg c 图五 C B 图六 图七 8. 如图六所示，装了如图六所示，装了U型压差计测得了型压差计测得了_。 A) A点和点和B点动压头差点动压头差 (u2A-u2B)/(2g)； B) A、B段阻力损失段阻力损失hf A-B； C) 阻力损失和动压头差之和阻力损失和动压头差之和 D) B点和点和A点的压

14、头差。点的压头差。 图六 9. 图七中，流体在管内流动，由图七中，流体在管内流动，由 于某局部堵塞，使于某局部堵塞，使p1、p2上升、上升、p3 下降，试判断堵塞位置在下降，试判断堵塞位置在_ 段。段。 A) ak B) kb； C) bc； D) cd。 C C 10. 10. 如图八所示管路，当如图八所示管路，当A A阀为某一开度时，压力表读数为阀为某一开度时，压力表读数为 p p，流体通过转子流量计的阻力损失为，流体通过转子流量计的阻力损失为h hf f转 转。当 。当A A阀关小时，则：阀关小时，则： 压力表读数压力表读数p p_； 通过转子流量计的通过转子流量计的h hf f转 转_

15、 _。 A) A) 变大；变大； B) B) 不变；不变； C) C) 变小；变小； D) D) 判断依据不足。判断依据不足。 T 图八 A B 11.11.一敞口容器，底部有一出口管（如图九所示）。容器水一敞口容器，底部有一出口管（如图九所示）。容器水 面恒定，管内水流动速度头为面恒定，管内水流动速度头为0.5m0.5m水柱（流速水柱（流速u u=3.132m/s=3.132m/s， 仅忽略直管阻力），水由容器流入管内，则仅忽略直管阻力），水由容器流入管内，则2 2点的表压点的表压 p p2 2=_m=_m水柱。水柱。 A) 1.5A) 1.5； B) 1.0B) 1.0； C) 0.75C

16、) 0.75； D) 0.5D) 0.5。 图九 f h up gz up gz 22 2 22 2 2 11 1 g h g u g p z f 2 2 22 1 Z1=1.5 5 . 0 2 2 2 g u 25. 05 . 0*5 . 0 2 2 g u g hf C 12. 12. 如图十所示，某直管管路，阀门如图十所示，某直管管路，阀门A A、B B全开时，截面全开时，截面1 1和截和截 面面2 2的测压管液面高为的测压管液面高为h h1 1和和h h2 2，液体先后流经，液体先后流经A A阀、阀、B B阀。若关阀。若关 小小A A阀，阀，h h1 1_；h h2 2_；h h1 1

17、-h-h2 2_。若。若A A阀不变，关小阀不变，关小B B阀，则阀，则 h h1 1_；h h2 2_；h h1 1-h-h2 2_。 A) A) 变小；变小； B) B) 变大；变大； C) C) 不变；不变； D) D) 不能确定。不能确定。 图十 A A A BBA 13、双液、双液U型管压差计要求指示液的密度差型管压差计要求指示液的密度差 A) 大；大； B) 中等；中等； C) 小；小； D) 越大越好越大越好 C R A B C p1p2 B21 A Rgpp 14. 14. 有一并联管路，如图十二所示，两段管路的流量，流速、有一并联管路，如图十二所示，两段管路的流量，流速、 管

18、径、管长及流动阻力损失分别为管径、管长及流动阻力损失分别为q q V 1V 1,u ,u 1 1 ,d,d 1 1,l ,l 1 1 ,h,h f 1f 1及 及 q qV2 V2,u ,u2 2,d,d2 2,l,l2 2,h,hf2 f2。若 。若d d1 1=2d=2d2 2，l l1 1=2l=2l2 2，则：，则： 1)1)h hf1 f1/h /hf2 f2 _; A) 2_; A) 2；B) 4B) 4；C) 1/2C) 1/2； D) 1/4D) 1/4； E) 1E) 1 图十二 E 2) 当两段管路中流体均作滞流流动时，当两段管路中流体均作滞流流动时，qV1/qV2 _;

19、A) 2； B) 4； C) 8； D) 1/2； E) 1 C 图十二 3) 当两段管路中流体均作滞流流动时，当两段管路中流体均作滞流流动时，u1/u2 _; A) 2； B) 4； C)1/2； D) 1/4； E) 1 A 2 22 32 2 64 2d luu d l du u d l hf 2 212 2 22 2 1 11 21 uu d ul d ul hh ff 4) 当两段管路中流体均作湍流流动时，并取当两段管路中流体均作湍流流动时，并取1=2， qV1/qV2_; A) 2； B) 4； C) 8； D) 1/2； E) 1/4 4/ 5 21 2 5 1 22 5 2 1

20、1 5 1 21 dl ld l d l d qq vv B 5) 当两段管路中流体均作湍流流动时，并取当两段管路中流体均作湍流流动时，并取1=2， u1/u2_; A) 2； B) 4； C) 1/2； D) 1/4； E) 1 1 /1 /4 4/ 2 2 2 1 22 11 2 1 21 d d Aq Aq u u qq v v vv E 例例1 1、用、用108mm108mm4mm4mm的管线每小时输送原油的管线每小时输送原油20t20t。 原油密度为原油密度为900kg/m900kg/m3 3，粘度为，粘度为70mPa70mPas s。已知管线总。已知管线总 长长200km200km

21、，管子最大许用压强为，管子最大许用压强为6.0MPa6.0MPa（表压），试（表压），试 定量分析输送途中至少需要几个加压站？定量分析输送途中至少需要几个加压站？ smu/786. 0 1 . 0785. 09003600 1020 2 3 1010 1070 900786. 01 . 0 Re 3 du 解：先求原油的流速：解：先求原油的流速： MPa d lu p f 3 .35 1 . 0 786. 01020010703232 2 33 2 683. 5 6 3 .35 n 所需加压站的个数：所需加压站的个数： 然后判断流型：然后判断流型：ReRe20002000 所以流动类型为滞流。

22、所以流动类型为滞流。 200km200km管路可产生的压降管路可产生的压降 为为 例例2 2、某油品在、某油品在89894mm4mm的无的无 缝钢管中流动。缝钢管中流动。 在在A A和和B B的截面的截面 处分别测得压强处分别测得压强P PA A15.215.210105 5 N/mN/m2 2，P PB B14.814.810105 5 N/m N/m2 2。试。试 计算管路中油品的流量。已知：计算管路中油品的流量。已知： A.BA.B间长为间长为40m40m，其间还有，其间还有2 2个个 9090弯头（每个弯头的当量长弯头（每个弯头的当量长 度度lele35d35d），），油油820kg/

23、m820kg/m3 3， 油油121cp121cp。 解：在解：在A-BA-B两截面间列柏努利方程：两截面间列柏努利方程： BAf BB Be AA A h up gzh up gz 22 22 BAeB ABA uuhPap Papmzz , 0,108 .14 ,102 .15,1, 0 5 5 所以：所以： BAf h 820 108 .14 81. 9 820 102 .15 55 2 )(32 d ull h e BAf uuh BAf 869.32 081. 0820 081. 035240121. 032 2 因因油油121cp ，所以设，所以设油品在滞流区流动，则：油品在滞流区

24、流动，则： 将已知条件代入可得：将已知条件代入可得： 代入柏努利方程：代入柏努利方程： u86.3281. 9 820 10)8 .142 .15( 5 解出：解出： u=1.186m/s 体积流量为：体积流量为： hmud/22186. 1081. 0 4 3600 4 3600 322 假设成立假设成立2000651 10121 186. 1081. 0820 Re 3 ud 验验 例例3. 3. 水经变路管径系统从上向下流动水经变路管径系统从上向下流动, ,如本例如本例 附图所示。粗、细管的内径分别为附图所示。粗、细管的内径分别为d d 2 2=184mm =184mm及及 d d1 1

25、=100mm =100mm ，水在粗管内流速，水在粗管内流速u u2 2=2m/s=2m/s，两侧压口之，两侧压口之 间垂直距离间垂直距离h h=1.5m=1.5m。突然扩大局部阻力系数的计算。突然扩大局部阻力系数的计算 式为式为 2 2 1 )1( A A 试判断或计算：试判断或计算： 1.U1.U形管中哪侧水银面较高并计算读数；形管中哪侧水银面较高并计算读数； 2.2.保持管内流速不变，将管路倒置（即粗管在上，保持管内流速不变，将管路倒置（即粗管在上， 水从下向上流动），水从下向上流动），R R将如何变化？将如何变化？ 计算时忽略两侧压口之间的直管阻力。计算时忽略两侧压口之间的直管阻力。

26、AB 水 22 d1 d2 Hg h 11 解：解： 1. .U形管压差计读数形管压差计读数R AB 水 22 d1 d2 Hg h 11 m/s 77. 6) 100 184 (2)( 22 1 2 21 d d uu f h up gZ up gZ 22 2 22 2 2 11 1 f h uu 2 2 1 2 221 动能转化为静压能的量为动能转化为静压能的量为 J/kg 92.20 2 277. 6 2 22 2 2 2 1 uu 突然扩大的局部阻力损失突然扩大的局部阻力损失 J/kg 38.11 2 77. 6 ) 184 100 (1 2 2 22 2 1 u hf 由于动能转化为

27、静压能的量大于突然扩大的局部由于动能转化为静压能的量大于突然扩大的局部 阻力损失阻力损失, ,使使2-22-2截面总势能大于截面总势能大于1-11-1截面截面, ,故故B B侧汞面侧汞面 上升。上升。 AB 水 22 d1 d2 Hg h 11 读数读数R R用下式计算：用下式计算： m 0772. 0 807. 9)100013600( 1011.38)-(20.92 R ) 2 ()( 3 2 2 2 1 fA h uu gR 2. 2.管路倒置（水仍从细管流向粗管），管内流速管路倒置（水仍从细管流向粗管），管内流速 不变，则两截面上的总势能差不变，因而不变，则两截面上的总势能差不变，因而

28、U U形管压差形管压差 计的读数将不变，仍为计的读数将不变，仍为77.2mm77.2mm。 f h up gZ up gZ 22 2 22 2 2 11 1 f h uu 2 2 1 2 2 21 例例4 4. . 内截面内截面为为100010001200mm1200mm的矩形烟囱的高度为的矩形烟囱的高度为 30m30m。平均分子量为。平均分子量为30kg/kmol30kg/kmol、平均温度为、平均温度为400400 的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49Pa49Pa的真空的真空 度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大度。在烟囱高度范围内大气的密度可视

29、为定值，大 气 温 度 为气 温 度 为 2 0 2 0 ， 地 面 处 的 大 气 压 强 为， 地 面 处 的 大 气 压 强 为 101.33101.3310103 3PaPa。流体流经烟囱时的磨擦系数可取。流体流经烟囱时的磨擦系数可取 为为0.050.05，试求烟道气的流量为若干，试求烟道气的流量为若干kg/hkg/h。 30m 1200mm 1000mm 解：以解：以表示大气的密度，表示大气的密度，Pa1与与Pa2分别表示烟囱底端分别表示烟囱底端 与顶端大气压强，即与顶端大气压强，即 Pa 10128149 11 a pp 因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故因烟囱顶端内侧压

30、强等于同高度处的大气压强，故 2122 gZppp aa 标准状况下空气的密度为标准状况下空气的密度为1.293kg/m3，所以，所以1.033 105Pa、20 时空气的密度为时空气的密度为 30 0 kg/m 2 . 1 20273 273 293. 1 T T Pa 1009773081. 92 . 1 12 a pp于是于是 %20003. 0 101281 100977101281 1 21 p pp p 烟囱底端为上游截面烟囱底端为上游截面11、顶端为下游截、顶端为下游截 面面22，并以截面，并以截面11为基准水平面。为基准水平面。 在两截面间列柏式，即在两截面间列柏式，即 11

31、22 f h pu gZ pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 式中式中Z Z1 1=0 =0 Z Z2 2=30m =30m u u1 1u u2 2 g pp hf30 21 由于烟道气压强变化不大，由于烟道气压强变化不大， 烟道气的密度可按烟道气的密度可按 1.033105Pa及及400计算，即计算，即 3 3 5 kg/m 542. 0 )400273(10315. 8 301001129. 1 RT Mp 将以上各值代入柏式，解得将以上各值代入柏式，解得 J/kg 6 .2663081. 9 542. 0 100977101281 30 21 g pp hf 2 2 u d l h e f 烟道气的流速烟道气的流速为为 m/s 7 .19 3005. 0 209. 16 .266 u 烟道气的流量为烟道气的流量为 kg/h 46126 542. 012 . 17 .1936003600 uAqm m 09. 1 )2 . 11(2 2 . 11 4 e d其中其中 例例5 5 、如本题附图所示，水从水塔引至车间，管、如本题附图所示，水从水塔引至车间，管 路为路为1141144mm4mm的钢管，共长的钢管，共长150m150m（包括管件及（包括管件及 阀门的