化工原理第一章習(xí)題庫(kù)

第一章習(xí)題庫(kù)一、選擇題的使用條件是—④_。1、流體靜力學(xué)基本方程式p=p+pg（z—z）=p+pgh2 1 1 2 1的使用條件是—④_。①重力場(chǎng)中靜止流體②重力場(chǎng)中不可壓縮靜止流體③重力場(chǎng)中不可壓縮連續(xù)靜止流體④重力場(chǎng)中不可壓縮靜止、連通著的同一連續(xù)流體2、如圖1-1所示的開口容器內(nèi)盛有油高度為（h1-h2），水的高度為h2,B與B’點(diǎn)處于同一水平面，B與B’之間壓強(qiáng)大小的關(guān)系為—①①PB>PB'②PB<PB’③PB=PB'④無(wú)法比較3、下面不能減少U形壓差計(jì)測(cè)量誤差的方法有④①減少被測(cè)流體與指示液之間的密度差②采用傾斜式微壓計(jì)③雙指示液微壓計(jì)④加大被測(cè)流體與指示液之間的密度差4、不可壓縮流體在均勻直管內(nèi)作定態(tài)流動(dòng)時(shí)，平均速度沿流動(dòng)方向的變化為一③①增大②減?、鄄蛔?④無(wú)法確定5、如圖所示，若甲管路總長(zhǎng)（包括閥門當(dāng)量長(zhǎng)度）為乙管路的4倍，甲管內(nèi)徑為乙管內(nèi)徑的2倍。流體在兩管中均呈層流，那么甲管內(nèi)平均流速是乙管的一H倍?u尸乙?u甲=2u乙③u甲=辦乙@u：1/4u乙6、如圖所示，已知流體在管道A、B中呈層流狀態(tài)，兩管長(zhǎng)度相等，可確定AB管道的流量之比qvA/qvB為一③—①2②4 ③8 ④167、在一個(gè)大氣壓下,40℃的空氣流經(jīng)①159X6mm口ToOrimA的鋼管，用皮托測(cè)速計(jì)測(cè)定空氣的流量，測(cè)速計(jì)管壓強(qiáng)計(jì)的讀數(shù)為13mmH2O,則管道內(nèi)空氣的體積流量為③m3/h口ToOrimA①130 ②620 ③733 ④6338、用①159X的鋼管，輸送20℃的苯，在管路上裝有一個(gè)孔徑為78mm的孔板流量計(jì)，用來(lái)測(cè)量管中苯的流量，孔板前后連接的U型管液柱壓強(qiáng)計(jì)的指示液為水銀。當(dāng)壓強(qiáng)計(jì)的讀數(shù)R為80mm時(shí)，則到管中苯的流量為am3/h①② ③82④180

9、水以一定流速流經(jīng)如圖所示文丘里管，在喉頸處接一支管與下部水槽相通。已知起始時(shí)P2=X103N/m2（絕壓）若忽略文丘里管的阻力損失，則垂直直管中水流的流向?yàn)棰佗傧蛏息谙蛳垄鄄粍?dòng) ④無(wú)法判斷10、如圖示供水管線。管長(zhǎng)L①向上②向下③不動(dòng) ④無(wú)法判斷10、如圖示供水管線。管長(zhǎng)L，流量V，今因檢修管子，用若干根直徑為1/2d，管長(zhǎng)相同于L的管子并聯(lián)代替原管，保證輸水量V不變，設(shè)人為常數(shù)，￡/d相同。局部阻力均忽略，則并聯(lián)管數(shù)至少一③根。①2①2根 ②4根設(shè)用n根管子、L(V/0.785d2)2 L(V/n/0.785義0.5d2)2人 二人 d2 1/2d 2n-22.5=5.6二、填空題1、流體在直管內(nèi)流動(dòng)造成的阻力損失的根本原因是。答：流體具有粘性2、屬于正位移泵型式，除往復(fù)泵外還有,,等型式。答：計(jì)量泵、螺桿泵、齒輪泵3、產(chǎn)生離心泵氣縛現(xiàn)象的原因是,避免產(chǎn)生氣縛的方法有。答：泵內(nèi)灌入空氣，液體密度降低；在泵密封嚴(yán)密的情況下，灌泵排出空氣4、造成離心泵氣蝕的原因是，增加離心泵允許安裝高度Hg的措施是和。答：葉輪附近某處的最低壓強(qiáng)小于等于被輸送液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓增大的管徑，減少吸入管路不必要的管件和閥門。5、用同一離心泵分別輸送密度為P1及P2=P1的兩種液體，已知兩者的體積V相等，則He2He1,Ne2Ne1。小He=H,Ne=1.2NeTOC\o"1-5"\h\z答：2 e」2 16、離心通風(fēng)機(jī)輸送P=m3空氣時(shí)，流量為6000m3/h,全風(fēng)壓為240mmH2O,若用來(lái)輸送P'=m3的氣體，流量仍為6000m3/h,全風(fēng)壓為mmH2O。_ _p 1.4解：H=Ha=240x =280mmHOt11.2 1.2 27、離心泵的流量調(diào)節(jié)閥安裝在離心泵管路上，關(guān)小出口閥門后，真空表讀數(shù)壓力表讀數(shù)。解：出口，下降，上升。在貯槽液面1-1與泵的真空表所在截面2-2間列伯努利方程二gZ2P一P7八l八U2k=%+我d+0寸 p 一p 關(guān)小出口閥門，u下降，1 2下降，即真空表讀數(shù)下降。2P同理，在壓力表所在截面3-3與貯槽液面1-1間列伯努利方程。gZ+u0+p0-+九l3一0u2

0 2pd2P一P lu2中二gZ3+我d-D寸、… 、、 …，P一P— 關(guān)小出口閥門，入增大，3 0上升，即壓力表讀數(shù)上升。P8、若離心泵入口處真空表讀數(shù)為700mmHg。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?。則輸送42℃水時(shí)（飽和蒸汽壓為）泵內(nèi)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。答：會(huì)9、用離心泵向高壓容器輸送液體，現(xiàn)將高壓容器的壓強(qiáng)降低，其它條件不變，則該泵輸送液體的流量，軸功率。答：加大，加大管路的特性方程為：H=K+BQ2=△Z+Ap+BQ2e Pg高壓容器的壓強(qiáng)降低，Ap下降，K降低，所以改變前后的操作點(diǎn)如圖：所以流量加大。又根據(jù)泵的特性曲線知，當(dāng)流量加大時(shí)，泵的軸功率增加。10.用離心泵將水池中水送至常壓水塔，若在離心泵正常操作范圍內(nèi)，將出口閥開大，則流量qV，揚(yáng)程He，管路總阻力損失ZHf，軸功率P（變大、變小、不變、不確定）。答：變大，變小，不變（變?。?，變大11、流體在圓形直管中滯流流動(dòng)時(shí)，平均流速增大1倍，其能量損失為原來(lái)?yè)p失的2_倍；如果為完全湍流流動(dòng)時(shí)，流速增大1倍，其能量損失為原來(lái)?yè)p失的4倍。12、流體流動(dòng)時(shí)，管徑和管長(zhǎng)都不變，而流體的流量增加一倍（摩擦阻力系數(shù)可以認(rèn)為不變，流動(dòng)為湍流），則阻力增加的倍數(shù)為_3_倍；若人是變化的（可按A=Re0.25m考慮），則阻力增加的倍數(shù)為一倍；若流動(dòng)為層流，則阻力增加的倍數(shù)為—1倍。13、一轉(zhuǎn)子流量計(jì)，當(dāng)流量為10m3/h時(shí)，測(cè)定流量計(jì)進(jìn)出口壓差為150N/m2,現(xiàn)流量變?yōu)?2m3/h,問(wèn)進(jìn)出口壓差為50N/m2。三、簡(jiǎn)答題

..r, ，一…，.一t 32W〃., ，一，一下面兩種情況，可不可以用泊謖葉方程（Ap=—^―）直接計(jì)算管路兩端的壓強(qiáng)差？f d2（1）水平管，管內(nèi)徑為50mm,流體的密度為996kg/m3,粘度為流速為2m/s。（2）垂直管，管內(nèi)徑為100mm，流體的相對(duì)密度為，粘度為,流速為s。分析：此題核心在于：上述兩種情況下，用泊謖葉方程算出的壓強(qiáng)降A(chǔ)p與管路兩截f面的壓強(qiáng)差A(yù)p在數(shù)值上是否相同。由柏努利方程式gW苧+壽二W-Z。,Ap-p-p-pW-pgAZ-p _p乙h21 e 2 f其中pZh即為Ap。ff上式說(shuō)明,在一般情況下，AP與絲在數(shù)值上是不等的,只有流體在一段無(wú)外功加入（W-0），直徑相同（坐-0）的水平管（AZ-0）內(nèi)流動(dòng)時(shí)，A與Ap才e2 f在絕對(duì)數(shù)值上相等。還需注意：由于泊謖葉方程在推導(dǎo)過(guò)程中引入了牛頓粘性定居律,而只有在滯流時(shí)內(nèi)摩擦應(yīng)力才服從牛頓粘性定律,所以它僅適用于滯流時(shí)的流動(dòng)阻力計(jì)算。dup答：dup答：(1)R--e從50*10-3義2*9960.894義10-3-1.11義105>4000流體流動(dòng)類型屬湍流,此時(shí)泊謖葉方程不適用,所以不能用其計(jì)算管路兩截面間的壓差。（2）對(duì)于垂直管,盡管流動(dòng)類型可能為滯流,但由泊謖葉方程算出的僅是摩擦阻力損失項(xiàng),而垂直管路兩截面的壓差還要受位能的影響,所以也不能用泊謖葉方程直接計(jì)算兩截面的壓差。四、計(jì)算及推導(dǎo)題1.如圖所示，常溫的水在管道中流過(guò)，兩個(gè)串聯(lián)的U形管壓差計(jì)中的指示液均為水銀，密度為pHg,測(cè)壓連接管內(nèi)充滿常溫的水，密度為pw,兩U形管的連通管內(nèi)充滿空氣。若測(cè)壓前兩U形管壓差計(jì)內(nèi)的水銀液面均為同一高度，測(cè)壓后兩U形管壓差計(jì)的讀數(shù)分別為

R1、R2，試求a、b兩點(diǎn)間的壓力差P-P。2 abR1、R2，試求a、b兩點(diǎn)間的壓力差P-P。2 ab解:P=P+Pgh，P=P-Pgh

1aw1a1w1P=P+PgR，P=P，P2 3Hg13 4 4PHggR所以=pb=P5+Pghw5-Pgh=p-PgR-Pghw5 4Hg2w5=p+PgR-Pgh-3-PgR3Hg14Hg2gh）w5=P g（R+R）-Hg1 2Pgh+Pgh

w1w5-…Hgg（R1+Pgh-PgP-1PIHg2（R+R）g

1 2=P g（R+R）-P-1PIHg2（R+R）g

1 2Hg1 2 2w1 22、某流體在水平串聯(lián)的兩直管1、2中穩(wěn)定流動(dòng)，已知d=d/2，l=100m，Re=1800。今測(cè)得該流體流徑管道1的壓力降為液柱，流徑管道2的壓力降為液柱，試計(jì)算管道2的長(zhǎng)、2解：由所以Re 2Re1duP—2-2—N所以Re 2Re1duP—2-2—NduP11—Nd—2d1所以Re=1Re=9002 2 1所以64Re164=0.0356180064Re264=0.071900所以u(píng)2兒?-2-?—2d 2g 2 lu2人?-L-?-L-1d12gH—f2Hf所以u(píng)2兒?-2-?—2d 2g 2 lu2人?-L-?-L-1d12gH—f2Hf1九l-i--。九l11u2?一u21d—1d2H—f2Hf1所以九u2l-l?什?一

2 1九U222H―f2Hf11 0.064=100X—x42x2x =160m2 0.643、密度為1000kg/m3,粘度為1cP的水，以10m3/h的流量在內(nèi)徑為45mm的水平光滑管內(nèi)流動(dòng)，在管路某處流體的靜壓力為x105Pa（表壓），若管路的局部阻力可忽略不計(jì)，則距該處100m下游處流體的靜壓力為多少Pa（絕對(duì)壓力）?解：4Vu=—兀d2104x —^3600 -1.75m/s兀x（0.0456dup 0.045x1.75x1000R- 787501義10-30.3164 0.3164Re0.25 787500.25:0.0189pu2gz+一+一1P2p u2-gz+--+—+zh2p2fp-p-pZh21 flpu2-p一人?一- 1d2-1.5X105-0.0189xf-^00-'10.045）1000義1.752X =8.56875x104N/m2（表壓）=1.870125x105N/m2（絕壓）4、用離心泵將蓄水池中204、57X的光滑鋼管，直管長(zhǎng)度與所有局部阻力（包括孔板）當(dāng)量長(zhǎng)度之和為250mm。輸水量用孔板流量計(jì)測(cè)量，孔徑d0=20mm,孔流系數(shù)為。從池面到孔板前測(cè)壓點(diǎn)A截面的管長(zhǎng)（含所有局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度）為80mm。U型管中指示液為汞。摩擦系數(shù)可近似用下式計(jì)算，即入=0.3164/Re0.25當(dāng)水流量為h時(shí)，試求:⑴每kg水通過(guò)泵所獲得的凈功;（2）A截面U型管壓差計(jì)的讀數(shù)R1；⑶孔板流量計(jì)的U型管壓差計(jì)讀數(shù)R2O解：該題為用伯努利方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功和管路中某截面上的壓強(qiáng)（即R1）,解題的關(guān)鍵是合理選取衡算范圍。至于R2的數(shù)值則由流量計(jì)的流量公式計(jì)算。1）有效功在1-1截面與2-2截面間列伯努利方程式，以1-1截面為基準(zhǔn)水平面，得:ApAu2W=gAz+—+ +Zhe p2f式中：u1=u2=0,p1=p2=0(表壓)z1=0,z2=15mV7.42u=—^== =1.05m/sA3600義兀/4*0.052查得：20℃水的密度為p=1000kg/m3,粘度日=1.0x10-3Pa.sndup0.05X1.05X1000Re= = =525001.0X10-3九=0.3164/Re0.25=0.3164/(52500)0.25=0.02092501.052=0.0209x x =57.6J/kg0.05 2:.W=15x9,81+57.6=204.7J/kge2）A截面U形管壓差計(jì)讀數(shù)R1由A截面與2-2截面之間列伯努利方程，得:p*u2+——=gz +Zhp2 A-2 f，A-2式中：u=1.05m/s,z2A=1m(250—80)1.052Zh=0.0209義 義 =39.17J/kgf,A-2 0.05 21.052二(39.17+1*9.81 )x1000=4.8義104Pa(表壓)2讀數(shù)R1由U形管的靜力平衡求算：p+(1.5+R)pg=Rpg1 1 1App+1.5pg 4.8x104+1.5x1000x9.81R=-A = =0.507m(p-p)g (13600-1000)x9.81A3)U形管壓差計(jì)讀數(shù)R2TOC\o"1-5"\h\z12R(p-p)gV=CA' 2AS00 p將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得7.42M/兀 2(13600-1000)x9.81R =0.61x-x0.022 23600 4 % 1000R=0.468m2討論：該題是比較典型的流體力學(xué)計(jì)算題，其包括了伯努利方程、流體靜力學(xué)基本方程、能量損失方程、連續(xù)性方程的綜合運(yùn)用。通過(guò)該題能加深對(duì)流體力學(xué)基本理論的理解。5.密度為900kg/m3的某液體從敞口容器A經(jīng)過(guò)內(nèi)徑為40mm的管路進(jìn)入敞口容器B,兩容器內(nèi)的液面高度恒定，管路中有一調(diào)節(jié)閥，閥前管長(zhǎng)65m，閥后管長(zhǎng)25m(均包括全部局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度，進(jìn)出口阻力忽略不計(jì))。當(dāng)閥門全關(guān)時(shí)，閥前后的壓強(qiáng)表讀數(shù)分別為80kPa和40kPa?，F(xiàn)將調(diào)解閥開至某一開度，閥門阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度為30m,直管摩擦系數(shù)入=。試求：(1)管內(nèi)的流量為多少m3/h?(2)閥前后的壓強(qiáng)表的讀數(shù)為多少？以管道中心線作為基準(zhǔn)水平面，根據(jù)靜力學(xué)方程解：當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，以管道中心線作為基準(zhǔn)水平面，根據(jù)靜力學(xué)方程pgz-80X103Az-9.06mApgZB=40X103g一爭(zhēng)富二"爭(zhēng)a+ZhfAB式中:U-Ug一爭(zhēng)富二"爭(zhēng)a+ZhfAB式中:U-U-0,p-pAB A^B0（表壓）ZhfABl+Zlu2二九一二 -0.0045d265+25+30u2 …x 6.75u20.04「.9.81(9.06—4.53)=6.75u2u=2.56m/s'Vh=3600X°.785>°.°42*2.56=11.6m3/h2）在A截面與閥前壓強(qiáng)表所在截面間列伯努利方程gZA+9+,-g/與+P+Zhf1-ATOC\o"1-5"\h\ziIu2 65 2.562Zh -九-A-1 0.0045x x 23.96f1-A d2 0.04 2p1-(9.06x9.81—27.24)x900-55.47kPa在閥后壓強(qiáng)表所在截面與B截面間列伯努利方程gZ2+g+P=gZB+學(xué)+"+Zh2 2pB2p f，2-B

lu2 25 2.562Zh =X2^bB. =0.0045義 義 =9.216九2-B d2 0.04 22.562p2=900義(4.53*9.81+9.216—-^―)=45.34kPa6、某管路安裝一臺(tái)IS80-50-200型水泵，將水池中的水送至高度為10m、表壓為X104Pa的密閉容器內(nèi)，管內(nèi)流量為X10-3m3/s。試求1）管路特性曲線（假定管內(nèi)流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū)）及輸送每千克水消耗的能量。2）若將閥門關(guān)小，使管內(nèi)流量減小25%，管路特性曲線（假定管內(nèi)流動(dòng)位于阻力平方區(qū)）有何變化？此時(shí)輸送每千克水需消耗多少能量？與原管路相比，在此流量下輸送每千克水額外消耗的理論功為多少？（已知：當(dāng)QfX10-3m