化工原理习题Word文档下载推荐.docx

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（3）管段1中的质量流速。

1.10某厂用Φ125×

4mm的钢管输送压强P=20at（绝压）、温度t=20℃的空气，已知流量为6300[Nm3/h]（标准状况下体积流量）。

试求此空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。

（注：

at为工程大气压，atm为物理大气压）。

1.11压强为1atm的某气体在Φ76×

3mm的管内流动，当气体压强变为5atm时，若要求气体以同样的温度、流速、质量流量在管内流动，问此时管内径应为若干？

1.12若钢管的价格与其直径的1.37次方成正比，问将一定体积流量的流体输送一定距离，采用两根小管子与采用一根大管子相比，前者费用为后者的几倍？

设两种情况下管内流速相同。

理想流体柏努利方程应用

1.13在图示的管路中，水槽液面高度维持不变，管路中的流水视为理想流体，试求：

（1）管路中水的流速；

（2）管路中A、B、C各点的压强。

1.14在图示管线中的A点接一U管压强计，指示液为水，管内流体密度ρ=800[kg/m3],管子内径为100mm。

当阀全关时,R1为300mm,阀门开启后,读数R2为100mm。

若管内流体视为理想流体，且贮槽中流体面维持恒定，管内流速为多少？

1.15水以60[m3/h]的流量在一倾斜管中流过,此管的内径由100mm突然扩大到200mm。

如图所示,A、B两点的垂直距离为,在此两点间连接一U管压差计，指示液密度为1630[kg/m3],若忽略阻力损失,试求:

（1）.管两侧指示液液面哪侧高,R为多少？

（2）.若将上述管路水平放置,压差计读数有何变化？

非定态流动计算

1.16本题附图所示的贮槽内径D=2m,槽底与内径为32mm的钢管相连,液面高度h1为2m,（以管中心线为基准）,该系统全部能量损失∑hf=20u2,（u为管内流速[m/s]）试求当槽内液面下降1m时所需的时间。

实际流体柏努方程的应用

1.17如图所示,将密度为1200[kg/m3]的碱液从碱液池中用离心泵打入塔内,塔顶表压为0.6[kgf/cm2]。

流量为15[m3/h],泵的吸入管阻力为[2m碱液柱],排出管阻力（包括出入口等所有局部阻力）为5[m碱液柱],试求:

（1）泵的压头;

（2）若吸入管内的流速为1[m/s],则泵真空表的读数为多少毫米汞柱？

1.18图示一冷冻盐水循环系统,盐水循环量为45（m3/h）,流体经管路的压头损失从A到B段为9[m液柱],自B至A的一段为12[m液柱],盐水的密度为1100[kg/m3],求:

（1）泵的实际功率（轴功率）为多少[kw]？

设泵的效率为0.65。

（2）A处压强表读数为1.5[kgf/cm2],则B处压强表读数为多少[kgf/cm2]？

1.19图示为某泵的一段吸水管,内径为200mm,管下端浸入水池液面以下2m,管口处装有带滤网的底阀,其阻力损失相当于10（u2/2）,在吸水管距水面3m处装有真空表,其读数为350[mmHg],若从A至B点的阻力损失为0.1（u2/2）,试求:

（1）吸水管内的流量为若干?

（2）A点的压强为多少?

1.20密度为850[kg/m3]、粘度为8cP的液体,在内径为14mm的钢管内流动,液体的流速为1[m/s],试计算:

（1）雷诺准数,并指出流动属于何种类型;

（2）局部速度等于平均速度处与管轴的距离;

及该处的剪应力;

（3）该管路为水平管,若上游压强为1.5[kgf/cm2],求流经15m后压强降至多少[kgf/cm2]?

1.2190℃的水流过内径为20mm的管道,问水的流速不超过那一数值则流动为层流?

若管内流动为90℃的空气,则此一数值应为多少?

，已知内管为Φ25×

，外管为Φ45×

2mm,套管环隙间通以冷却盐水,其质量流速为838[kg/m2P,试判断盐水流型。

因次分析

1.23实验初步得知,流体绕过单个球形物体流动,球体受到曳力（或球体对流体产生的阻力）FD为以下诸量的函数:

小球直径d;

流体密度ρ;

流体粘度μ;

流体速度ｕ。

试用因次分析法导出曳力FD的准数函数式。

（注:

包含FD的准数为FD/ρｄ2ｕ2）

哈根泊谡叶方程、通用阻力方程的应用

1.24在水平直管内输送一定量流体所需的动力费与上、下游的压强降成正比。

试问，将一定体积流量的流体输送一定距离，采用两根小直径管子与用一根大直径的管子相比较，前者所需的动力费为后者几倍？

取两种情况下管内的流速相同，分别按层流与湍流两种流型比较。

（层流用哈根泊谡叶方程,湍流用柏拉修斯公式计算）

1.25温度为20℃的液苯从贮槽中用泵送到反应器,要经过长4m、Φ57×

的钢管,管路上有两个90o弯头,一个标准阀（按1/2开启计算）。

管路出口在贮槽的液面以上12m,贮槽与大气相通，而反应器是在500[KN/m2]（表）的压力下操作,若要维持0.5[l/s]的体积流量，求泵所需的功率。

（，，已知20℃的液苯密度ρ＝879kg/m3P）

1.26如图所示,某气体（其性质与50℃的空气基本相同）,用鼓风机以3600[m3/h]的流量送至洗涤塔,洗去有害物质后排到大气中。

气体入风机前的管路上安装一U管压差计，其读数为30mm水柱。

输气管与放空管的内径均为250mm,管长与管件、阀门的当量长度之和为50m（不包括进、出口塔及管出口阻力）。

放空口与鼓风机进口的垂直距离为20m,已估计气体通过塔内填料的压强降为200mm水柱,管壁的绝对粗糙度可取为,大气压强为1atm,求风机的有效功率。

1.27地面上放置冷冻盐水（25％CaCl2）贮槽。

盐水温度为－20℃P,密度为1230[kg/m3],现用离心泵送至高位槽中,两槽液面差为16m，输送管为Φ32×

，管长为80m，管路中包括6个90°

弯头和4个标准球阀（全开）。

若盐水的流量为6[m3/h],试求离心泵对单位重量的盐水必须提供多少能量（压头）?

已知ε/d=0.003。

1.28由图所示的输水系统,AB和CD段分别长200m和10m（均包括各种局部阻力的当量长度）,BC段管长为10m,各段管内径均为50mm,摩擦因素λ=0.03。

实验得知：

经两分钟内由管口流出的水量为3，B、C两截面上玻璃管内液面差Δh为。

求：

（1）槽内水面维持恒定时,水面到出口管垂直距离为多少米?

（2）BC间90°

弯头的局部阻力系数为多少?

试差法求λ

1.29一酸贮槽通过管子向其下方的反应器送酸,槽内液面在管出口以上,管路由Φ38×

无缝钢管组成,全长（包括管件的当量长度）为25m,由于使用已久,粗糙度取0.15mm,贮槽内及反应器内均为大气压。

求每分钟可送酸多少m3?

酸的密度ρ=1650[kg/m3],粘度μ=12cp。

1.30有一输水管路如图所示,液面1至截面3全长30m（包括局部阻力的当量长度）,截面3至液面2之间有一闸阀,其间的直管阻力可以忽略,输水管内径为50mm,ε/d=0.004,试求阀全开时的输水量。

可压缩流体

1.31欲将5000[kg/h]的煤气输送至100公里距离,管内径为300mm,管路末端压强为1.5at（绝）,试决定管路起点压强需要多大?

设煤气温度为20℃,λ=0.016,煤气在标准状况下密度为0.65[kg/m3]。

at为工程大气压）

复杂管路计算

1.32有两个液面高差为6m的贮槽,其底部用管道相连（如图所示）,BC段管内径为600mm，长为3000m（包括各种当量长度）,支路CD和CE段的长度皆为2500m,管内径均为250mm,若已知摩擦因数入均为0.04,试求A槽下流的流量为多少[m3/h]?

1.33水槽中的水经管道C、D两支管可以同时放出,水槽中液面维持恒定,AB段管长为6m（忽略AB间的局部阻力）,管内径为41mm；

BD段管长为9m,当阀全开时该段局部阻力当量长度为15m，BC段长6m,当阀全开时,该段局部阻力当量长度为9m;

BC和BD管内径均为25mm,试求:

（1）当管路中D阀关闭而C阀全开时的流量;

（2）当管路中C、D两阀全开时两管流量之和。

设各段管路中的摩擦因数λ均可取为0.03。

1.34温度为30℃的空气从风机送出后经一段直径为200mm,长为20m的管道,然后分成两股,两分支管路内径皆为150mm,一段长40m,另一段长80m,（均含当量长度）。

然后两支管又合拢,流经一段直径为200mm长为30m的管子,最后排到大气。

若空气在直径为200mm管内的流速为10[m/s],求两支管内的流速为多少?

又风机出口处压强为多少?

（设两并联管路的λ相同,粗糙度e=0.05）

1.35用内径为300mm的钢管输送20℃水,为了测量管内流量,采用如附图所示的安排,在2m长的一段主管上并联了一根直径为Φ60×

的支管,支管长为10m（包括当量长度）。

支管上装有转子流量计,其读数为2.72[m3/h],求水在主管中的流量及总流量。

主管与支管中的摩擦因数分别为0.018及0.03。

流量计计算

1.36一皮托管伸入直径为1m的空气管道中心,其压差读数用双液体压差计显示，指示液为氯苯（ρ=1106[kg/m3]）与水（ρ=1000[kg/m3]）。

求压差计读数为48mm时的质量流量。

空气温度为40℃,压力为101[kN/m2]。

1.37在Φ38×

的管路上装有标准孔板流量计,孔板的孔径为。

管内流体是20℃的甲苯。

孔板流量计采用U管压差计测量孔板两侧的压差,其读数R=600mm汞柱,试求管中甲苯流量为多少[kg/h]?

1.38一文氏流量计喉部直径为300mm,装在内直径为600mm的管路上，测量20℃的氯气Cl2流量,当地大气压为101[kN/m2]。

文氏计前Cl2压强为6.77[kN/m2]（表压）,测出文氏计上游与喉部的压差为180mmH2O,求每小时的质量流量。

排出系数CD可近似取为0.99。

1.39有一测定空气流量的转子流量计,其流量刻度范围为400-4000[l/h],转子材料用铝制成,ρ铝=2670[kg/m3],今用它测定常压20℃的CO2流量,试问能测得最大流量为若干[l/h]?

又因某种需要,CO2的计量范围扩大70％，有人提议将转子材料改为不锈钢,ρ钢=7920kg/m3,你认为这建议可行否?

用计算结果说明。

1.40一转子流量计的锥形玻璃管在最大和最小刻度处的直径为d1=28mm和d2=,转子的形状如附图,其最大截面直径d=26mm,试求:

（1）该转子流量计的最大与最小可测流量之比;

（2）转子处于最大刻度和最小刻度位置,流体在环隙处的流速有何变化?

综合计算题

1.41粘度为30cP,密度为900Kg/m3的液体,自A经内径为40mm的管路进入B,两容器均为敞口,液面视为不变。

管路中有一阀门,当阀全关时,阀前后压力表读数分别为0.9at和0.45at,现将阀门打至1/4开度,阀门阻力的当量长度为30m,阀前管长50m,阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度）,试求:

（1）阀门1/4开度时，管路的流量为多少m3/h?

（2）定性说明阀门开启，阀前后压力表读数有何变化?

1.42用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽，两储槽液面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg（真）,泵进口处真空表P2读数为294mmHg（真）,出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d0=70mm，流量系数α=0.7,U形水银压差计读数R=170mm。

已知管路总能量损失为44J/Kg,试求:

（1）出口管路中水的流速;

（2）泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少?

（已知P2与P3垂直相距）

1.43.如图所示装置,水以4m/s流速从A段流向B段,用四点法测量突然扩大局部阻力系数,假设hf1-2=hf2-0,hf0-3=hf3-4,A段管内径为25mm，B段管内径为50mm，测得R1=200mm，R2=430mm，U形管压差计指示液为汞，求突然扩大局部阻力系数为多少?

1.44有两个水库,水位差为8m,先由一内径为600mm,管长为3000m的管道A将水自高位水库引出,然后由两根长各为3000m,内径为400mm的B管及C管接到下游水库。

若管内流动时摩擦系数λ=0.03,试求总流量为多少m3/h?

习题44附图

习题45附图

1.45如图所示,水从槽底部沿内径为100mm的管子流出,槽中水位稳定。

阀门关闭时得R=50cm,h=.求:

（1）阀门全开时的流量

（2）阀门全开时B处的表压（阀全开时le/d=15,入、出口的阻力系数分别为0.5及1.0,设摩擦系数λ=0.018）

1.46密度ρ=900kg/m3的某液体由高位槽A经内径为50mm的管道流入敞口贮槽B中。

图示K点的真空度为6KN/m2，K点至管路出口处之管长为20m，有3个90°

弯头和一个阀门.已知各阻力系数为:

ζ入口=0.5,ζ出口=1.0,ζ90°

弯头=0.75,摩擦系数λ=0.025.试求阀门M之阻力系数ζ为若干?

大气压力Pa=101KN/m2

1.47如图所示,用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m，输送水量用孔板流量计测得，孔板安装在离高位槽水面0.8m处，孔径为20mm，，管路为Φ57×

的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和（包括孔板局部阻力及进出口当量长度）为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为50m。

水的密度为1000Kg/m3，水的粘度为1cP。

，U形管中指示液均为水银，其密度为13600Kg/m3。

当水的流量为3/h时,试确定:

（1）水通过泵所得到的外加能量为多少?

（2）在孔板前测压点A处安装的U形管压力计中指示液读数R1为多少（已知左侧压差计右支管水银面到管路中心距离x=500mm）?

（3）孔板流量计的U形管中指示液读数R2为多少?

1.48如图示常温水由高位槽以/s流速流向低位槽,管路中装有孔板流量计和一个截止阀，已知管道为Φ57×

的钢管，直管与局部阻力的当量长度（不包括截止阀）总和为60m，截止阀在某一开度时的局部阻力系数ζ为7.5。

设系统为稳定湍流,管路摩擦系数λ为0.026。

求:

（1）管路中的质量流量和两槽液面的位差△Z;

（2）阀门前后的压强差和汞柱压差计的读数R2。

若将阀门关小,使流速降为原来的0.8倍,设系统仍为稳定湍流,λ近似不变。

问:

（3）孔板流量计的读数R1变为原来多少倍?

截止阀的阻力系数ζ变为多少?

（4）阀门前的压强Pa如何变化?

为什么?

1.49如图示,水以1m/s的流速稳定流过内径为,长为2m（AB段）的管,A、B两端接一U形液柱压差计,B端接一压强计,指示液密度均为1590Kg/m3。

已知水的粘度为1cp,（当2.5×

103<

Re<

105时）；

（1）管路AB段的阻力?

（2）压差计读数R1及B点的压强（R2=）

当A、B两截面的压强均升高到原来的1.4倍时,问:

（3）流量变为多少?

（4）R2变为多少?

1.50如下图所示的输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位槽，管道直径均为Φ83×

，泵进口管的总长为4m（包括管路进口等所有局部阻力当量长度），出口管路上有一个调节阀，出口管路总长为9m（包括管路出口和调节阀之外的所有局部阻力当量长度），调节阀的局部阻力系数为1，泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置距贮水池的水面高度为,压力表安装位置距贮水池的水面高度为5m。

当输水量为36m32,泵的效率为70％。

试求:

（1）两液面的高度差H为多少m?

（2）泵所需的实际功率（轴功率）为多少KW?

（3）真空表的读数多少Kgf/cm2?

已知水的粘度μ=1cp,水的密度ρ=1000kg/m3；

摩擦系数可近似按λ估算。

思考题

1.51填空

（1）.在流体阻力实验中，以水作工质所测得的直管摩擦系数与雷诺数的关系适用于_____流体。

（2）.当流体在管内流动时,如要测取管截面上流体的速度分布,应选用______测量。

（3）.并联管路的特点是:

A）并联各管段压强降;

B）主管流量等于并联的各管段;

C）并联各管段中是管子长、直径小的管段通过的流量。

（4）.当Re为已知时,流体在圆管内呈层流时的摩擦系数λ=,在非光滑管内呈湍流时,摩擦系数λ与、有关。

（5）.因次分析法的依据是

（6）.在SI制中压力的因次为;

功率的因次为。

（7）.流体流动的直管阻力为hf,当层流流动时,

则a=,b=,c=;

当完全湍流时,

a′=,b′=,c′=。

（8）.减少流体在管路中流动阻力∑hf的措施有:

，，。

（9）.在下图中定性地画出流体流动时,各支管的液面高（忽略阻力损失）:

（10）下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流径管路,ab与cd两段长度相等,管径与管壁粗糙度相同,则:

ΔPfab/（ρg）=；

（ΔPf为压降）

ΔPfcd/（ρg）=；

hfab=;

hfcd=。

（11）a.稳定流动中,流速只与有关,而不稳定流动中,流速除与有关外,还与有关;

b.流体在管内作层流流动时,速度分布呈,平均流速为管中心最大流速的；

;

d.U型管压差计用水作指示液,测量气体管道中的压降,

若指示液读数R=20mm,则表示压降为Pa,为使R读数增大,而△P值不变,应更换一种比水的指示液;

e.沿壁面流动的流体中有两个区域,一是，一是。

（12）对如图所示的测压装置,分别写出压差△P=P1-P2的计算式:

a.图ΔP=,b.图△P=,

c.图△P=,d.图△P=。

（13）米糠油在管中作层流流动,d为直径，u为流速，V为体积流量:

（a）d、u不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失;

（b）V、L不变,管径增加一倍,则摩擦阻力损失；

（c）d、L不变,油温升高,粘度为原来的1/2,则摩擦阻力损失。

（1）.右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:

AU形压差计读数（a）.R1>

R2;

（b）.R1=R2;

（c）.R1<

（d）.不定

B.液体通过ab与cd段能量损失

（a）.hfab>

hfcd;

（b）.hfab=hfcd（c）.hfab<

（d）.不定

C.ab与cd两段压差

（a）.△Pab（pa-pb）>

ΔPcd（pc-pd）;

（b）.ΔPab（pa-pb）=ΔPcd（pc-pd）；

（c）.ΔPab（pa-pb）<

（d）.不定

D.R1值反映的是：

（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

（2）.一敞口容器，底部有一出（进）水管,容器内水面保持恒定,管内水流动的速度头为水柱（流速u=/s）.

A.对图

（1）,水由容器流入管内,则2点的表压P2=（）水柱.

（a）.;

（b）.;

（c）.;

（d）.

B.对图

（2）,水由水管进入容器,则2点的表压P2=（）水柱.

（a）.;

（3）、

A．图示为一异径管段,从A段流向B段,测得U形压差计的读数为R=R1,从B段流向A段测得U形压差计读数为R=R2,若两种情况下的水流量相同,则：

（a）.R1>

（c）.R1<

（d）.R2=-R1

：

（a）.A.B两截面间压差值;

（b）.A-B截面间流动降损失;

（c）.A.B两截面间动压头变化;

（d）.突然扩大或突然缩小流动损失.

（4）、A.层流底层越薄，。

（a）近壁面速度梯度越小;

（b）流动阻力越小;

（c）流动阻力越大;

（d）流体湍动程度越小;

。

（a）大;

（b）中等;

（c）小;

（d）越大越好

（5）、A.在完全湍流（阻力平方区）时,粗糟管的摩擦系数λ数值。

（a）与光滑管一样;

（b）只取决于Re;

（c）只取决于相对粗糟度;

（d）与粗糟度无关

B.如图表明,管中的水处于。

（a）静止状态;

（b）向上流动;

（c）向下流动;

（d）不一定

（6）、有一并联管路,如图所示,两段管路的流量、流速、管径、管长及流动阻力损失分别为V1、u1、d1、l1、hf1、及v2、u2、d2、l2、hf2,已知d1=2d2、L1=2L2，则:

A.hf1/hf2=（）;

（a）2;

（b）4;

（c）1/2;

（d）1/4;

（e）1

B.当两段管路流体均作滞流流动时,v1/v2=（）;

（c）8;

C.当两段管路流体均作滞流流动时,u1/u2=（）;

（a）2;

（c）1/2;

（e）1

D.当两段管路流