化工原理习题及答案

雷诺准数的表达式为。当密度ρ=1000kg.m□,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m.s□在管中流动时,其雷诺准数等于,其流动类型为______Re=duρ/μ;10□;湍流当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为 种: ,_______________,______________,_______________,测量管内流体点的速 .转子流量计;孔板流量计;管出口的局部阻力系数等于,管入口的局部阻力系数等于.流体体积流量用＿＿＿＿＿来计算；质量流量用＿＿＿＿＿来计算；而流体流速用______来计算。q□=u.Aq□=u.A.ρu=q□/A流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，其平均速度为＿＿＿＿＿＿。湍流，Wm＝0．8Wmax,滞流，Wm＝0.5Wmax。流体在等径管中作稳定流动,流体由于流动而有摩擦阻力损失,流体的流速沿管长 。不变；当Re为已知时,流体在圆形管内呈层流时牛顿粘性定律的表达式为,动力粘度(简称为粘度)μ的SI单位为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减小后,水流量将,摩擦系数,管道总阻力损失。减小；增大；不变流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有。压头转换实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头值,流静止液体中两处压力相等的条件是。连续、同一液体、同一水平面。液体在园管内作稳定连续流动时,当Re≤时为滞流流动,其λ=;当Re≥ P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位流体所具有的静压能,称为 。重量：静压头当20℃的水(ρ=998.2kg.m℃,μ=1.005厘泊）在内径为100mm的圆管内流动时,若流速 。柏努利方程实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头,当流速再二、选择题：一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是()A.体系＞大气压B.体系＜大气压C.体系＝大气压A流体在园管内流动时,管中心流速最大,若为湍流时,平均流速与管中心的最大为()B从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是A转子流量计的主要特点是()。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。C下图中高位槽液面保持恒定，液体以一定流量流经管路，ab与cd两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，则()。（1）U形压差计读数A.R□>R□B.R□=R□C.R□＜R□D.不定A.h□□□>h□□□B.h□□□=h□□□C.h□□□＜h□□□D.不定A.ΔP□□>ΔP□□B.ΔP□□=ΔP□□C.ΔP□□<ΔP□□D.不定（4）R□值表示。A.ab段的压差值B.ab段位能变化C.ab段流动能量损失D.ab段压差值及流动能量损失（1）B.R□=R□（2）B.h□□□=h□□□（3）C.ΔP□□<ΔP□□（4）C.R□值表示ab段流动能量损失。*本题h□□□=R□(ρ□-ρ)/ρh□□□=h□□□=R□(ρ□-ρ)/ρR□=R□ΔP□□/ρg=h□□□=R□(ρ□-ρ)/ρΔP□□/ρg=R□(ρ□-ρ)/ρ-l层流与湍流的本质区别是：()。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。D在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是C璃管水面所处的刻度。()A用SI制基本单位表示的压强的单位应该是()A.PaB.N.m□C.kg.m□.s□D.mmHgC表压与大气压、绝对压的正确关系是。A.表压＝绝对压-大气压B.表压＝A流体在园管内作滞流流动时,阻力与流速的成比例,作完全湍流时,则呈()成比例。流体流动产生阻力的根本原因是,因为流体流动。A.遇到了障碍物；B.与管壁产生摩擦CB稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量。A.仅随位置变，不随时间变B.仅随时间变AA.流动的速度B.对转子的浮力C.流动时在转子的上、下端产生了压强差。CB水在园形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的()。AA.愈大B.愈小C.愈接近大气压、BA.滞流B.A三、判断题：化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。()√用U形管液柱压差计测量流体压强差时,测压管×当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。(×当流体充满导管（圆形）作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。(×牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。()×孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文氏流量计小得多。()×经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型肯定是层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他单位制应有另外数值。(××√一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大液体的粘度随温度的升高而减小。流体在园管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。()√流体阻力产生的根本原因是流体与壁面之间的摩擦而引起的。(×原油在园形管中作湍流流动时,其它条件不变,而管长增加一倍,则阻力损失增加一倍,(√在并联的各条管路中稳定流动时,流体的能量损失皆相等。(√液体的相对密度是指液体的密度与水的密度的比值。()√流体流经孔板流量计的能量损失较大而流经文丘里流量计的能量损失较小()×如图所示的转子流量计的安装是正确的()√等()如图,有一敞口高位槽,由管线与密闭的低位水槽相连接,在什么条件下,pa/ρ+Z□g=p□/ρ+Σhf□□□;当(pa/ρ+Z□g)>p□/ρ时,学习流体流动与输送一般应解决以下问题：(1)合理选择流体输送管道的管径。(2)确定输送流体所需的能量和设备。(3)流体流量测量和速度、体积和质量流量、压力，以及控制。(4)流体流动的形态和条件，作为强化设备和操作的依据。理想流体是流体没有粘性，流动时，不产生摩擦阻力，液体体不可压缩，受热不膨胀；而实际流体是具有粘性，有摩擦阻力，液体是可以压缩，受热是膨胀。Z＋p/ρg=Z□+p□/ρg（1p=p□+ρgh（2）(1)说明静止的连续的同一流体,同一水平面上的各点，深度相同，它的压强亦相等；(2)说明液体内部任一点的压强是液面深度的函数，距离液面越面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。在常温下输送水,若管径一定,流量增大一倍,雷诺准数增加多少？若流量一定,管径增大一V=(π/4)d□.uu'=2uRe=duρ/μRe'增大一倍V=(π/4)(2d)□.u'u'=u/4Re'=Re/2说明流速、体积流量、质量流量的单位以及他们之间的关系。流速u,m.s□体积流量V,m.s□质量流量W,kg.s□u=V/A;W=V.ρ层流：流体质点沿管轴作平行直线运动，无返混，在管中的流速分布为抛物线，平均流速是最大流速的0.5倍。湍流：流体质点有返混和径向流动，平均流速约为最大流速的0.8倍。以Re来区分，Re<2000为层流、Re>4000为湍流。服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体。不服从牛顿粘性定律的，称为非牛顿型流体。非牛顿型流体又分为假塑性流体和胀塑性流体。如图所示的某一输水管路中，高位槽液位保持恒定，输水管径不变。重力的影响，水在管路中会越流越快，即水通过2-2'截面的流速u□大于通过1-1'截面的流按连续性方程知：m□=m□,输水则V□=V□,现管径不变d□=d□,故u□=u□（1）体积流量V□和V□哪个大？为什么？（2）流速u□和u□哪个大？为什么？（3）静压头P□/(ρg）和P□/(ρg）哪个大？为什么？(1)因为输水，按连续性方程知V□=V□(2)□V□=V□而d□＜d□□u□>u□(3)□Z□+P□/(ρg)+u□□/(2g)=Z□+P□/(ρg)+u□□/(2g)+Hf□□□而水平管Z□=Z□又□u□>u□若H□□□□=0则P□/(ρg)＜P□/(ρg);若H□□□□≠0则P□/(ρg)和P□(ρg)哪个大？要由u□和u□、H□□□□之值决定。在有一个稳压罐的一条管径不变的输送管上的A.B处分别装上一个相同规格的压力表（如（2）当管路上阀门C打开时，两个压力表的读数是否相同？为什么设A.B处的气体密度近似相等）（1）阀C关闭时，流体为静止状态，同一水平面上□P□=P□。（2）阀C打开，流体流动，有阻力，为Z□=Z□,d□=d□且ρ□=ρ□则u□=u□□P□>P□用如图所示的实验装置得实验记录如下表所示：皮托管测压孔高度mm7272全开阀A皮托管测压孔435.5407.5405.1376.5柱高度mm皮托管测压孔389.5401.8347.6322根据以上实验数据，回答下列问题：(1)Z□=21(mmH□o),P□/(ρg)=H'□-Z□=322-21=301(mmH□o)h□□=u□□/(2g)=376.5-322=54.5(mmH□o)(2)h□□□□=407.5-405.1=2.4(mmH□O)(3)□u□□/(2g)=435.5-389.5=46(mmH□O)□u□□=0.95m.s□用如图所示的实验装置得实验记录如下表示：皮托管测压孔高度mm7272全开阀A皮托管测压孔435.5407.5405.1柱高度mm皮托管测压孔389.5401.8347.6一定量的液体在园形直管内作稳定连续滞流流动。若管长及液体的物性不变,而管径减在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水(μ油＞μ水）,若雷诺数相同,且□Re油=Re水而u油＞u水，□u油＞u水如图所示，液体分别从两容器中流出，液面保持不变，排出管径相同。问：（1）图（a）中1-1和2-2截面的u□>u□还是u□=u□?为什么？（2）图（a）、（b）中Z□>Z□其它条件不变，忽略阻力损失，则出口处的速度u□与u□（1）因液体连续稳定流动，且d□=d□□u□=u□=u□（2）□u=[2g(z-Σh□)]□□题设h□□=h□□=0□Z□>Z□□u□>u□(当然□Z□>Z□则hf□>hf□,□当hf不能忽略时，（3）由（1）和（2）结果知□□u□=u□而u□>u□□u□>u□□u=[2g(Z-Σh□)]□/□当阀门A关小时，Σhf↑,但Z不变，则u↓,d不变则V↓即流量变小。如图所示，A.B.C三点在同一水平面上，d□=d□=d□,问：（1）阀门关闭，水处于静止状态，P□=P□=P□（2）阀门打开，水稳定流动，有阻力，且d□=d□=d□□P□>P□>P□如图所示：A.B.C三点在同一水平面上，d□=d□,d□>d□,问：（1）当闸阀关闭时，A.B.C三点处的压强那个大？哪个小？或相等2）当阀门打开，高位槽水位稳定不变，(1)p□=p□=p□(2)□V□=V□=V□□u□=u□u□>u□u□>u□□流动流体有阻力，由柏努利方程知：P□>P□P□>P□P□与P□的大小由u□、u□和h□□→c之值决定化工产品的生产过程中，具有共同物理变化，遵循共同的物理学定律的一些物理操作五、计算题：以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P□。已知各水银液面标高分别为h□□)(表压)液面高20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率η对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：u=Vs/0.785d℃其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为已知数据：简化上式：在两截面之间列柏方程并简化得到：并装有底阀及滤网，该处之局部阻力压头损失为12u℃/（2g);截面2－2处的真空度为列水面与2－2截面列柏努利方程：（1）Z℃+u℃℃/2g+P℃/ρg=Z℃+u℃℃/2g+P℃/ρg+∑H℃21u℃℃/2g+u℃℃/2g=22u℃℃/2g=4－3＝1mP□=P□+h□ρ水gP□=（P□+ρ□gH）+h□ρ水g又P□=P□+Hρ□g□（P□+Hρ□g)+h□ρ水g=（P□+h□ρ水g)+Hρ□gHρ□+h□ρ水＝Hρ□+h□ρ水ρ□=ρ□-ρ水(h□-h□)/H=0.54kg.m□。水从蓄水箱，经过一水管流出，如附图所示。假如，Z□=12m，Z□=Z□=6.5m，d□=1mH□O，求1）管嘴出口处的流速u□;（2）接近管口2－2截面处的流速u□及压强P□;Z□+P□/ρg+u□□/2g=Z□+P□/ρg+u□□/2g+h□□□□u□=0，P□=P□=0（表压）□12－6.5=u□□/2g+（2＋1）解得u□=√（2.5×2×9.817m.s□（2）u□=u□（d□/d□)□=7×（10/20）□P□/ρg=（Z□-Z□)-u□□/2g-h□□□□=（12－6.51.75□/（2×9.812=3.344m水柱（表压）□P□=3.344×1000×9.81＝32804Pa用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为38.4T.h℃,高位槽中液面比油池中液面高30m,管路总长(包括阀门及管