第一章 流体流动 作业题.docx
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第一章 流体流动 作业题.docx
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第一章流体流动作业题
问答题
1.什么是连续介质假定?
2.压力与剪应力的方向及作用面的不同?
3.黏度的单位,物理意义及影响因素?
粘度值随温度变化而变化,对于液体,温度升高,粘度怎样变化?
对于气体,温度升高,粘度怎样变化?
4.体积流量与质量流量?
5.平均流速与质量流速?
6.定态流动与非定态流动?
7.化工厂哪些计算要应用流体静力学基本方程式?
8.扼要说明柏努利方程式和流体静力学基本方程式的关系?
9.流体流动的类型?
判断依据?
10.雷诺数的物理意义?
11.湍流黏度与黏度的区别?
12.孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于?
:
前者是恒______,变_____;后者是恒_________,变_________。
13.什么是理想流体?
引入理想流体的概念有什么意义?
流体输送
1.在化工生产和设计中,对流体输送机械的基本要求是什么?
2.用简单语言来说明离心泵的工作原理。
3.为什么在启动和停止离心泵前,必须先关闭出口阀?
4.简述气缚现象发生的原因?
5.简述气蚀现象发生的原因及防止气蚀发生的有效措施?
6.流量与扬程?
7.有效功率与轴功率?
8.简述离心泵有哪些种流量调节方法?
常用哪一种?
9.有效气蚀余量?
10.简述选用离心泵的一般步骤。
计算题
1)某设备的真空表读数为500mmHg,设备外环境大气压强为640mmHg,则它的绝对压强为?
(Pa)
2)空气中各组分的摩尔分数为:
0.21O2、0.78N2、0.01Ar。
(1)求标准状况下空气的平均密度ρ0;
(2)求绝对压强为3.8×104Pa、温度为20℃时空气的平均密度ρ;比较两者的结果。
3)水在附图所示的水平管内流动,在管壁A处连接一U形管压差计,指示液为汞,密度为13600kg/m3,U形管开口右支管的汞面上注入一小段水(此小段水的压强可忽略不计),当地大气压Pa为101.33kPa,水的密度取1000kg/m3,其它数据见附图(单位mm),求A处的绝对压强为多少Pa?
4)温度为27℃的氮气流过内径为150mm的管道,入口处压强为150kPa;出口处压强为120kPa,其流速为20m/s。
求质量流速Gkg/(m2·s)和入口处流速u入。
(氮气在管道内的流动可按等温流动处理)
5)当20℃的甘油(ρ=1261kg.m-3,μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s-1时,计算其雷诺准数Re?
其摩擦阻力系数λ?
6)已知一密闭管路,管的内径为d,管长为L,液体在管内作稳定连续层流流动,流量为Vm3.s-1,总的阻力损失为hf。
现将管的内径换成d/2,其它均不改变,此时新管路内的流速为?
(m.s-1),流体流动的总阻力损失为?
(m)。
7)水在一倾斜管中流动,如附图所示,已知压差计读数为200mm,试问测量段的阻力为多少?
8)质量浓度为16200kg/h的25%氯化钠(NaCl)水溶液在φ50×3mm的钢管中流过。
已知水溶液的密度为1186kg/m3,粘度为2.3×10-3Pa·s。
求
(1)判断该水溶液的流动类型。
(2)计算在滞流时的最大流速
。
9)实验室为了控制流动为定态流动,采用带溢流装置的高位槽。
(如本题附图)槽内水经φ89×3.5mm的管子送至密闭设备内。
在水平管路上装有压强表,读数为6×104Pa。
已知由高位槽至压强表安装的截面间总能量损失10J/kg。
每小时需要水2.85×104kg。
求高位槽液面至压强表安装处的垂直距离h。
10)某工厂从水塔引水至车间,管路为φ114×4mm的钢管,管路中直管总长度为25m。
水塔内液面维持恒定,并高于排水管口12m,水塔液面及管子出口均通大气,试求水温为20℃时管路的输水量为多少m3/h?
20℃时水的密度为998kg/m3,粘度为1.005×10-3Pa·s,管壁绝对粗糙度ε为0.1mm。
11)用泵将出水池中常温的水送至吸收塔顶部,水面维持恒定,各部分相对位置如图所示。
输水管为φ76×3mm钢管,排水管出口与喷头连接处的压强为6.15×104Pa(表压),送水量为34.5m3/h,水流经全部管道(不包括喷头)的能量损失为160J/kg。
水的密度取1000kg/m3。
求:
(1)水在管内的流速
(2)泵的有效功率(kw)
流体输送
1.用20℃清水测定某台离心泵性能时,在转速为2900r/min下,得到的试验数据为:
流量12.5L/s,泵出口处压强表读数为255Kpa,泵入口处真空表读数为26.66Kpa,两测压点的垂直距离为0.5m,功率表测得电机所耗功率为6.2Kw,泵由电机直接带动,传动效率可视为1,电机效率为0.93,泵的吸入管路与排出管路的管径相同。
求:
(1)该泵的效率;
(2)列出泵在该效率下的性能。
2.某离心泵在转速为1450r/min下测得流量为65m3/h,压头为30m。
若将转速调至1200r/min,试估算此时泵的流量和压头。
3.离心泵在一定输送流量范围和转速下,压头和流量间关系可表示为H=25-2.0Q2(式中H单位为m,Q单位为m3/min)。
若将该泵安装在特定管路内,该管路特性方程可表示为
。
(式中H单位为m,Qe为m3/min)。
试求:
(1)输送常温下清水时,该泵的流量、压头和轴功率。
(2)输送密度为1200Kg/m3的水溶液时,该泵的流量、压头和轴功率。
假设该泵的效率为60%。
4.用某离心油泵从贮槽取液态烃类至反应器,贮槽液面恒定,其上方绝压为660KPa,泵安装于贮槽液面以下1.6m处。
吸入管路得压头损失为1.6m。
输送条件下液态烃密度530Kg/m3,饱和蒸气压为645KPa,输送流量下泵的气蚀余量为3.5m,请分析该泵能否正常操作。
本章主要公式
牛顿粘性定律F=μΑdu/dy
静力学方程
机械能守恒式
雷诺数
阻力损失
局部阻力
总阻力
当量直径
孔板流量计
离心泵扬程
泵功率
安装高度
自学例题
1.某液体密度800kg/m3,粘度73cp在连接两容器间的光滑管中流动,管径300mm,总长为50m(包括局部当量长度),两容器液面差为3.2m(如图)。
求:
(1)管内流量为多少?
(2)若在连接管口装一阀门,调节此阀门的开度使流量减为原来的一半,阀的局部阻力系数是多少?
按该管折算的当量长度又是多少?
层流
;湍流
(柏拉修斯)
解:
在1—1面和2—2面间列柏努利方程,选2—2面为基准面
设流体流动符合柏拉修斯公式
验证
(2)流量减半,即是流速减半,u=3.513/2=1.7565m/s
此时计算得Re=5775符合柏拉修斯式条件
在1—1面和2—2面之间列柏努利方程:
2.从水塔引水至车间,水塔的水位可视为不变,选水管的内径为50mm,管路总长度为
,水塔水面与送水管出口间的垂直距离为h,今用水量增加50%,需对送水管进行改装。
(1)有人建议将管路换成内径为75mm的管子。
(图a)
(2)有人建议将管路并联一根长度为
,内径为50mm的管子。
(图b)
(3)有人建议将管路并联一根长度为
,内径为25mm的管子。
(图c)
试分析这些建议的效果,假设在各种情况下,摩擦系数
变化不大;水在管内的动能可忽略。
111111
ABAB
222222
(a)(b)(c)
解:
(a)50mm→75mm
d=50mm时,
在1—1面和2—2面间列柏氏方程
当管径由50mm变到75mm时
水量增加175.6%,不合要求,所以第一方案不可以;
(b)
流量增加26.5%,不合要求
(c)并联一根25mm管子
水量增加17.7%,第三种方案不可
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