化工原理流体流动题库.docx
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化工原理流体流动题库
流体流动
一填空
(1)流体在圆形管道中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的2倍;如果只将管径增加一倍而流速不变,则阻力损失为原来的1/4倍。
(2)离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、η-Q和N-Q曲线,这些曲线表示在一定转速下,输送某种特定的液体时泵的性能。
(3)处于同一水平面的液体,维持等压面的条件必须是静止的、连通着的、同一种连续的液体。
流体在管内流动时,如要测取管截面上的流速分布,应选用皮托流量计测量。
(4)如果流体为理想流体且无外加功的情况下,写出:
单位质量流体的机械能衡算式为
;
单位重量流体的机械能衡算式为
;
单位体积流体的机械能衡算式为
;
(5)有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为z1ρg+(u12ρ/2)+p1+Wsρ=z2ρg+(u22ρ/2)+p2+ρ∑hf,各项单位为Pa(N/m2)。
(6)气体的粘度随温度升高而增加,水的粘度随温度升高而降低。
(7)流体在变径管中作稳定流动,在管径缩小的地方其静压能减小。
(8)流体流动的连续性方程是u1Aρ1=u2Aρ2=······=uAρ;适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为u1d12=u2d22=······=ud2。
(9)当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为395mmHg。
测得另一容器内的表压强为1360mmHg,则其绝对压强为2105mmHg。
(10)并联管路中各管段压强降相等;管子长、直径小的管段通过的流量小。
(11)测流体流量时,随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加,若改用转子流量计,随流量增加转子两侧压差值将不变。
(12)离心泵的轴封装置主要有两种:
填料密封和机械密封。
(13)离心通风机的全风压是指静风压与动风压之和,其单位为Pa。
(14)若被输送的流体粘度增高,则离心泵的压头降低,流量减小,效率降低,轴功率增加。
降尘室的生产能力只与沉降面积和颗粒沉降速度有关,而与高度无关。
(15)分离因素的定义式为ut2/gR。
(16)已知旋风分离器的平均旋转半径为0.5m,气体的切向进口速度为20m/s,则该分离器的分离因数为800/9.8。
(17)板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的1/4。
(18)在滞流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的2次方成正比,在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的0.5次方成正比。
二选择
1流体在管内流动时,如要测取管截面上的流速分布,应选用A流量计测量。
A皮托管B孔板流量计C文丘里流量计D转子流量计
2离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生A。
A气缚现象B汽蚀现象C汽化现象D气浮现象
3离心泵的调节阀开大时,B
A吸入管路阻力损失不变B泵出口的压力减小
C泵入口的真空度减小D泵工作点的扬程升高
4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,管道总阻力损失C。
A增大B减小C不变D不能判断
5流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的C项。
A动能B位能C静压能D总机械能
6在完全湍流时(阻力平方区),粗糙管的摩擦系数数值C
A与光滑管一样B只取决于ReC取决于相对粗糙度D与粗糙度无关
7孔板流量计的孔流系数C0当Re增大时,其值B。
A总在增大B先减小,后保持为定值C总在减小D不定
8已知列管换热器外壳内径为600mm,壳内装有269根25×2.5mm的换热管,每小时有5×104kg的溶液在管束外侧流过,溶液密度为810kg/m3,粘度为1.91×10-3Pa·s,则溶液在管束外流过时的流型为A。
A层流B湍流C过渡流D无法确定
9某离心泵运行一年后发现有气缚现象,应C。
A停泵,向泵内灌液B降低泵的安装高度
C检查进口管路是否有泄漏现象D检查出口管路阻力是否过大
10某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动,其平均流速为u0,当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2(d2=d0/2)的管子时,若流体为层流,则压降p为原来的C倍。
A4B8C16D32
三计算
1为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量,采用图示的装置。
测量时通入压缩空气,控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U形压差计读数为R=130mm,通气管距贮槽底面h=20cm,贮槽直径为2m,液体密度为980kg/m3。
试求贮槽内液体的贮存量为多少吨?
解:
由题意得:
R=130mm,h=20cm,D=2m,
980kg/
,
。
(1)
管道内空气缓慢鼓泡u=0,可用静力学原理求解。
(2)空气的
很小,忽略空气柱的影响。
2测量气体的微小压强差,可用附图所示的双液杯式微差压计。
两杯中放有密度为
的液体,U形管下部指示液密度为
,管与杯的直径之比d/D。
试证气罐中的压强
可用下式计算:
证明:
作1-1等压面,由静力学方程得:
(1)
代入
(1)式得:
即
3利用流体平衡的一般表达式
推导大气压p与海拔高度h之间的关系。
设海平面处的大气压强为
,大气可视作等温的理想气体。
解:
大气层仅考虑重力,所以:
X=0,Y=0,Z=-g,dz=dh
又理想气体
其中M为气体平均分子量,R为气体通用常数。
积分整理得
4如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定不变,输送管路尺寸为83×3.5mm,泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m,压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。
当输水量为36m3/h时,进水管道全部阻力损失为1.96J/kg,出水管道全部阻力损失为4.9J/kg,压力表读数为2.452×105Pa,泵的效率为70%,水的密度为1000kg/m3,试求:
(1)两槽液面的高度差H为多少?
(2)泵所需的实际功率为多少kW?
(3)真空表的读数为多少kgf/cm2?
解:
(1)两槽液面的高度差H
在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,得:
其中,
u3=0,p3=0,
p2=2.452×105Pa,H2=5m,u2=Vs/A=2.205m/s
代入上式得:
(2)泵所需的实际功率
在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有:
其中,
u2=u3=0,p2=p3=0,H0=0,H=29.4m
代入方程求得:
We=298.64J/kg,
故
,η=70%,
(3)真空表的读数
在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程,有:
其中,
H0=0,u0=0,p0=0,H1=4.8m,u1=2.205m/s
代入上式得,
5两敞口贮槽的底部在同一水平面上,其间由一内径75mm
长200m的水平管和局部阻力系数为0.17的全开闸阀彼此相
连,一贮槽直径为7m,盛水深7m,另一贮槽直径为5m,盛
水深3m,若将闸阀全开,问大罐内水平将到6m时,需多长
时间?
设管道的流体摩擦系数
。
解:
在任一时间t内,大罐水深为H,小罐水深为h
大罐截面积=
,
小罐截面积=
,
当大罐水面下降到H时所排出的体积为:
,
这时小罐水面上升高度为x;
所以
而
在大贮槽液面1-1´与小贮槽液面2-2´间列柏努利方程,并以底面为基准水平面,有:
其中
大气压,u为管中流速,
,
代入方程得:
若在dt时间内水面从H下降H-dH,这时体积将变化为-38.465dH,则:
故
6用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为1.5×105Pa的密闭容器,两槽液面均恒定不变,各部分相对位置如图所示。
输送管路尺寸为108×4mm的无缝钢管,吸入管长为20m,排出管长为100m(各段管长均包括所有局部阻力的当量长度)。
当阀门为3/4开度时,真空表读数为42700Pa,两测压口的垂直距离为0.5m,忽略两测压口之间的阻力,摩擦系数可取为0.02。
试求:
(1)阀门3/4开度时管路的流量(m3/h);
(2)压强表读数(Pa);
(3)泵的压头(m);
(4)若泵的轴功率为10kW,求泵的效率;
(5)若离心泵运行一年后发现有气缚现象,试分析其原因。
解:
(1)阀门3/4开度时管路的流量(m3/h);
在贮槽液面0-0´与真空表所在截面1-1´间列柏努利方程。
以0-0´截面为基准水平面,有:
其中,
z0=0,u0=0,p0=0(表压),z1=3m,p1=-42700Pa(表压)
代入上式,得:
u1=2.3m/s,Q=
(2)压强表读数(Pa);
在压力表所在截面2-2´与容器液面3-3´间列柏努利方程。
仍以0-0´截面为基准水平面,有:
解得,p2=3.23×105Pa(表压)
(3)泵的压头(m);
在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程,可得,
(4)泵的有效功率
(5)若离心泵运行一年后发现有气缚现象,原因是进口管有泄露。
7如图所示输水系统,已知管路总长度(包括所有当量长度,下同)为100m,压力表之后管路长度为80m,管路摩擦系数为0.03,管路内径为0.05m,水的密度为1000kg/m3,泵的效率为0.8,输水量为15m3/h。
求:
(1)整个管路的阻力损失,J/kg;
(2)泵轴功率,kw;(3)压力表的读数,Pa。
解:
(1)整个管路的阻力损失,J/kg;
由题意知,
则
(2)泵轴功率,kw;
在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有:
其中,
u0=u1=0,p1=p0=0(表压),H0=0,H=20m
代入方程得:
又
故
,η=80%,
B
R″
A
HR′
R
ts
8用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定不变,输送管路尺寸为57×3.5mm,泵出口垂直管段A、B截面上的测压口有软管与两支液柱压差计相连,其上指示剂水银柱的读数分别为R=40mm及R′=1200mm。
右边压差计的左侧指示剂液面与截面A的垂直距离H=1000mm,右侧开口支管的水银面上灌有一段R″=20mm的清水。
A、B两截面间的管长(即垂直距离)为hAB=6m。
管路中的摩擦系数为0.02。
当地大气压强为1.0133×105Pa,取水的密度为1000kg/m3,水银的密度为13600kg/m3。
试求:
(1)截面A、B间的管路摩擦阻力损失∑hf,AB,J/kg;
(2)水在管路中的流速u,m/s;(3)截面B上的压强pB,Pa;(4)截面A上的压强pA,Pa。
解:
(1)截面A、B间的管路摩擦阻力损失
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