化工基础练习8

化工基础练习8

一•填空（5小题，共9分）

1.

从压强恒定的粗水管4向一条管径相同的水平支管供水，支管中有一闸阀尸（如图）,

考虑到直管BC,和闸阀的能量损失，当阀门由全开变为半开时,支管出口处的流量

将，直管的B且力损失将,使阀门下游。处的压强将°

CD

0^吵

2.

流体在直管中流动时，摩擦阻力系数2大小和速度的关系在层流区是，在完全湍

流区是;摩擦阻力造成的压头损失4的大4期速度的关系在层流区是—,在完

全湍流区是

3.

某孔板流量计测得液体体积流量为qvy时,U形压差计读数为也若流量为碎2二1.42

的时,/?2=_ft

4.

流体在水平等径的直管中流动时,存在着摩擦阻力造成的能量损失Hf,所损失的能量

由机械能中的—转换而来，由此而产生流体的—下降6

5,

在运转的离心泵中能量的转换过程是：叶轮转动对流体所做的功，大部分转化为流体

的—；而后在泵壳中再逐渐转化为流体的—。

二.判断题（4小题，共8分）

1.

实际流体在导管内作定常态流动时，各种形式的能量（或压头）可以相互转化。导管

任一截面的位压头、动压头和静压头之和为一常数.........................（）

2.

离心泵的扬程和升扬高度相同，都是指泵能将液体送到高处的距离。........（）

3.

流体在管道中流动时的流动型态可以用雷诺数（的）来判断，如/?e<2000就必然是

层流，如雨（4000就一定是湍流........................................（）

4.

用标准孔板流量计测量管内流体流量时，若流量增大了1倍，则其压差计的读数也增

大了1倍6..............................................................................()

三、选择(4小题，共8分)

1.

从流体在导管内流动的速度分布可知，管内流动的流体存在速度梯度。凡存在速度梯

度的区域称为..................................................()

A、层流内层；B、流动边界层；C、缓冲层；D、湍流主体。

2.

某套管换热器由夕108mmx4mm和妈5mmx2.5mm钢管组成,流体在环隙内流

动，其当量直径为.................................................()

A、55mm;B、50mm;C、45mm;D、60mm0

3.

左£生£

伯努利方程西+。+5=照+。+5的物理意义为................()

A、每牛顿流体在定态流动时所具有的各种能量之和相等;

B、每千克理想流体在定态流动时各截面上所具有的机械能相等；

C、每千克流体在流动过程中所具有的总能量是守恒的；

D、理想流体在水平管道中作定态流动时机械能是守恒的。

4.

描述流体（指牛顿型流体）流动规律的牛顿粘性定律只适用于...........（）

A、滞流（或层流）；B、湍流；

J过渡流；D、所有的流动状态.

四、计算问答（12小题，共75分）

1.

储油罐中盛有相对密度为0.98的重油,油面最高时离罐底10.4m,油面上方与大气

相通。罐侧壁下部有一个直径为600mm的人孔，用盖压紧。人孔的中心在罐底以上800

mm。试求人孔盖上所承受的压力。

2.

用虹吸管将某液面恒定的敞口高位槽中的液体吸出（如图所示1液体的密度夕=1500

kgmW若虹吸管和8c段的全部能量损失（J,kg"）可分别按0.5屏和2次（〃为液

体在管中的平均流速)公式计算，试求：虹吸管最高点8处的真空度。

3.

密度为1100kg,m-3的水溶液，由一个贮槽流入另一个贮槽。管路由长度为100m,

管径为超08mmx4mm的钢管和1个全开闸阀，2个90度标准弯头所组成.溶液在管

内流速为1.0ms1粘度为0.0010Pas已知摩擦阻力系数为0.020,90度标准弯头的

当量长度4=40d\全开闸阀的当量长度4=7d,试确定:

(1)流体在管中流动型态；

(2)总的压头损失

4.

某石油化工厂拟用沙219mmx6mm的钢管,将原油从轮船上输送至10km以外的

地下油库。已知该油的密度为780kgm-^，粘度为0.12Pas，油在管内的平均流速为0.74

m-

sZ若油库和轮船在同一水平线上，泵的效率为70%，问为克服沿程阻力，该泵所需

的轴功率是多少？

5.

在图示管路中装有离心泵。吸入管内径为60mm，管长48为2m,压出管内径为

60mm,管长CH为15mft直管摩擦系数2=0,03。在压出管。处装有阀门，局部阻力

系数%=64三个直角弯头的局部阻力系数4厂4『品二0.75，截面突然缩小和扩大处的

局部阻力系数分别为：以二0.5,金二1。管内流体的体积流量为36m3，h，。试求：

(1)泵的进出口处的压强ps和pc(用表压表示)；

(2)离心泵的扬程柱。

6.

有力与8两个储水槽，槽中液面与导水管出口的垂直距离均为h,导水管管径分别为

d和2应试证明：水由两槽的导水管流出的流速和流量是否相同(阻力不计)

7.

在油水分层器(如图所示)中，若使油水界面控制在液面以下06m处，试计算器底

U形排水管出口与分层器内液面距离h,已知分层器内液面上方绝对压强为1.45x105Pa,

排水管出口绝对压强为1.01x105Pa,排水管为夕56mmx3.0mm,排水量为7.5mg

油的密度为850kg-m,3,水的密度为1000kgm^,压力损失可忽略不计。

8.

一个虹吸硫酸的装置如图A、、B、、C、，假定槽中液面维持不变，管路阻力不计。

(1)求图A、中硫酸的流出速度；

(2)图氏将虹吸管向槽中液体深处插入1000mm,求硫酸的流出速度；

(3)图C、，将虹吸管管径增大1倍，求硫酸的流出速度。

A)

9.

用泵抽取河水用于农田灌溉。水出口比河面高6m,水的流量为72,管道的内

径为150mm,其阻力造成的能量损失为20J-kg-i,求泵的有效功率。

10.

流量为1x10-3的水通过管径相同的水平管,管线全程的压降为2x105Pa,求

目位时间所消耗的机械能。若管道与外界无热交换，损耗的机械能全部转换为热能，问水

的温度升高多少度？（已知水的密度为1000kg-m-3,热容为4.18x103j，kg-i，H）

11.

氮气在一个钢管中流过，通过管道上的两个测压点，用U形管压差计测量两点的压差,

指示液为水，测得压差为12mm水柱。为了将读数放大，改用微差压力计代替原U形管

压差计测量压差。微差压力计中重指示液密度为916kg，m-3的乙醇一水混合液，轻指示液

为煤油，密度为850kgm\问该微差压力计能将读数放大多少倍？并估计放大后的读数.

（水的密度取1000kgm-3）

12.

现有图A、、B、中的两个水槽，槽中液面与导管出口的垂直距离均为力，导出管的直

径A、槽为B、槽的2倍，试证明：

（1）水由两导管流出的速度是否相同；

（2）水由两导管流出的体积流量是否相同。（压头损失很小可略。）

化工基础练习8答案

一、填空（5小题，共75分）

L减小；减少；减小。

2.48”」；4与〃无关；械建

3.2R1

4.压强能；压强

5.动能；静压能

二、判断题（4小题，共75分）

1.错

2.错

3.错

4.错

三、选择（4小题，共75分）

1.B

2.C

3.B

4.A

四、计算问答（12小题，共75分）

1，先求作用于孔盖内侧的压强。设作用于人孔盖的平均压强等于作用于盖中心点的压

强6以罐底为基准水平面,压强以表压计算，则

Zi=10.4mZ2=0.8m

pi=O^=0.98x1000=980kgm3

P2=pi+Pg（Zi-Z2）

=0+980x9.81x(10.4-0.8)

=923x1()4N・m-2

人孔盖上所承受的全部压力F为：

—xO6J

F二p2s=9.23x104(4)

二2.61乂104N

2.对1—1和3—3截面(如图所示):

gZi=2U2+^A/=2U2+(0.5+2)U2

u2=3gZi=3gx3=g=9.81m2-s2

对2-2和3-3截面：

Pi”竺

P+gZ2=ht(BC)+P=2u2+P

24

则B点的真空度:(p3-p2)=(gZ2-2u)-P=(9.81x4-2x9.81)xl500=2.94xl0Pa

p

而P01x10x1100

34(1)Re-A三00010=Llxl05>10000

流型为湍流

(2)已知;1=0皿HOOm,

5=2x404+7於87x0.1二&7m

/+£[410。+8.7(1.0)，

叫:入d2g=0Q200100“砺瓦二LIm(液柱%

必。0207x074x780

4.Re-〃=0.12=995.7

层流，可用泊谡叶公式计算压降

3如32x074x012xl0x105

bp=1r=O2075=6.63x105Pa

我

qv=4〃〃=0.785x0.2072x0.74=0.0249m3-s4

/V=7=4=D

也6.63x10-00249

N=~=07=23.6kWa

侪4x36/3600

5."疝=/0,06，=3.54m-51

（1）对2—1和5-8截面（如图）:

《如红

p2i=T(l+^+4~)+Q俵压)

3.54,2

则p8=1000x[9.81x2・-F(1+0.5+0.03X证)]=3.96x103pa俵国

⑵对—C和入2截面:

《在《金

2+P=2(如+3金+金+2d)+gZ?

空工

则pc=1000x["F(6.4+3x0.75+l+0.03xO06-l)+9.81x2]=2.19xl05Pa俵

压）

⑶离心泵的扬程

PLPB219X1()5-396X103

而羯二~1000x9.81—=21.9m(H2O)o

6,⑴两槽液面为1—1截面，导水管出口为2-2截面，列伯努利方程:

打金在金

gZi+P+2=gZ2+Q+2

因为：Z2=0,pi=p2,ui=O,Zi=h则U2=V^ms】

由此证明；A,B两槽水的流出速度相同。

(2)A槽水的体积流量qv,A二府XZm3sl

B槽水的体积流量qv,B二府“7的

二pghx加m3sl

由此证明：A,B两槽水的体积流量不同°

7.以油水分界面1一1截面至排水管出口2-2截面间为衡算体系，并以1一1截面

为基准面6

已知：Zi=O

pi=1.45xl05+0.6x850x9.81=1.50xl05Pa

5

p2=1.01xl0Pa

ui=O

Z2-h+0.6m

75/3600

%(0050尸i

U2=4'f=1.06ms-1

列伯努利方程式：

P\为.左

Zi+唐+2g=Zz+坦+2g

52

1.50x10$IQlxlQt106

1000x9.81=h+0,6+1000x9.812x9.81

h=4.3m

8,在槽液面和硫酸流出口两载面间列伯努利方程，可解得：

Ua=j2g(8一3=9.90m-s4

Ub=j2g(8・2)=io.8m-s1

心力g(&-笏=9.90m-s4

9,取河面为】一】截面,输水管路出口为石2截面,并以】一】截面为基准面，列

伯努利方程；

P\P2

Z+应+2g+“二盲+甩+2g+E%(1~2)

20

式中：2i=0,22=6ro,pi=pi,ui^O,(1-2)=9.81=2.04m

72/3600

J

^x0.15lnr,

34=1.15m