流体流动试题集流体流动试题集及参考答案一、填空题:1、按照化工单元操作所遵循的基本规律的不同,可将单元操作分为动量传递、热量传递、质量传递。2、化工生产中,物料衡算的理论依据是质量守恒定律,热量衡算的理论基础是能量守恒定律。3、当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为10OmmHg,则该体系的绝对压强850mmHg为真空度为-100mmHg.4、液柱压力计量是基于流体静力学原理的测压装置,用U形管压强计测压时,当压强计一端与大气相通时,读数R表示的是表压或真空度。从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是与指示...
4000为湍流。8•如图所示的某一输水管路中,高位槽液位保持恒定,输水管径不变。有人说:由于受到重力的影响,水在管路中会越流越快,即水通过2-2'截面的流速u大于通过1-1'截面的流速u。这种说法对吗?为什么?1水11r2-不对。因为是稳定连续流动.按连续性方程知:m=m,输水则V=V现管径不变d=d,故u=u如图所示,水在水平管中作稳定连续流动,从A流向B,问:体积流量V和V哪个大?为什么?流速u和口哪个大?为什么?静压头P/(pg)和P/(pg)哪个大?为什么?RB(1)因为输水,按连续性方程知V=V⑵w=V而dd•'•uu<>⑶TZ+P/(pg)+u/(2g)=Z+P/(pg)+u/(2g)+Hf而水平管Z=Z又Tuu>若H=0贝UP/(pg)VP/(pg);若HHO则P/(pg)和P(pg)哪个大?要由u和uH之值决定。在有一个稳压罐的一条管径不变的输送管上的A.B处分别装上一个相同规格的压力表(如图所示)。问:(1)当管路上的阀门C关闭时,两个压力表的读数是否一致?为什么?(2)当管路上阀门C打开时,两个压力表的读数是否相同?为什么?(设A.B处的气体密度近似相等)(2)阀C打开,流体流动,有阻力,为Z=Zd=do(1)阀C关闭时,流体为静止状态,同一水平面上•••P=P且p=p则u=u:.PP>,12一定量的液体在园形直管内作稳定连续滞流流动。若管长及液体的物性不变,而管径减至原来的一半,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍?•••hf=A(L/d)u/2而滞流时入=64/Re=64p/(d*u*p)流速:u=4Q/(nd)而题设Q、L、p、d不变,即hfa1/d•d=d/2Z.hf=16hf13•在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水(p油〉p水),若雷诺数相同,且密度相近,试判断油速大还是水速大?为什么?•Re油=只6水而u油>口水,•••u油>口水14•如图所示,液体分别从两容器中流出,液面保持不变,排出管径相同。问:(1)图(a)中1-1和2-2截面的u〉u还是u=u?为什么?(2)图(a)、(b)中ZZ其它条件不变,忽略阻力损失,则出口处的速度u与u哪个大?为什么?(3)图(a)、(b)中Z=Z,则截面2-2*处的速度与u哪个大?为什么?—n(1)因液体连续稳定流动,且d=du=u=u(2)Vu=[2g(z-Eh)]题设h=h=0TOC\o"1-5"\h\zHYPERLINK\l"bookmark54"\o"CurrentDocument"VZZZ.uu>>(当然VZZuiihfhf,•••当hf不能忽略时,〉人」〉u与u关系视具体情况而定)。(3)由(1)和(2)结果知Vu=u而uu>HYPERLINK\l"bookmark58"\o"CurrentDocument"••uu>15•某车间用水量由水塔稳定供给(如图示)。现若将出口阀A关小,其流量有无改变?为什么?1水ZA11•••u=[2g(Z-Eh)]/当阀门A关小时,Ehft,但Z不变,则ul,d不变则V2即流量变小。16•如图所示,A.B.C三点在同一水平面上,d=d=d,问:(1)当阀门关闭时,A.B・C三点处的压强哪个大?哪个小?或相等?(2)当阀门打开,高位槽液面保持不变,A.B.C三点处的压强哪个大?哪个小?或相等?水1―—_口—iFABC(1)阀门关闭,水处于静止状态,P=P=P(2)阀门打开,水稳定流动,有阻力,且d=d=dPPP:・>>17•如图所示:A.B.C三点在同一水平面上,d=ddd,问:(1)当闸阀关闭时,A.B.C三点处的压强那个大?哪个小?或相等?9(2)当阀门打开,高位槽水位稳定不变,A.B.C三截面处的压强、流量、流速哪个大?哪个小?或相等?E⑴P=P=P⑵①v=v=vu=uuuuu>>流动流体有阻力,由柏努利方程知:PPPP>>P与P的大小由uu和hc之值决定20•什么叫化工单元操作?常用的化工单元操作有哪些?化工产品的生产过程中,具有共同物理变化,遵循共同的物理学定律的一些物理操作过程。例如:流体流动、流体输送、非均相分离、传热、蒸发、蒸馏、吸收、萃取、干燥等。五、计算题:以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P已知各水银液面标高分别为h=2.6m,h=0.3m,h=1・5m,h=0・5m,h=3・0m。求此密闭容器水面上方的压强P(kN.m)(表压)°p=p-(h-h)p水・gp=p+(h-h)p汞・gp=p-(h-h)p水・g以上相加p=(h-h+h-h)p汞・g-(h-h+h-h)p水・g=(2・6-0・3+1・5-0・5)X13・6X10g-(1・5-0・3+3-0・5)1000g=404KN/m密度为lOOOkg.m,粘度为lcP的水,以10m/h的流量在®51X3mm的水平管道内流过,在管路上某处流体静压强为1.5kgf.cm(表压),若管路的局部阻力可略去不计,问距该处100m同一水平线下游处流体静压强为多少Pa?(Re=3X10--1X10时,入=0.3164/Re)u=V/(nd/4)=10/(3600XnX0.045/4)=1・75m・sRe=dup/p=0・045X1.75X1000/(1X10)=78750入=0・3164/Re=03164/78750=0・0189由柏式:Z=Zu=u•'•P/p=p/p+入(l/d)(u⑵p=p■入(l/d)(pu/2=1.5X9.81X10-0.0189X(100/0.045)X(1.75/2)X1000=8.3X10N・m(表压)3•用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油,流量为38・4T・h,高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为9108X4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率n=50%。对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程:He="+入[(l+Zle)/d](u/2g)△Z=20ml+Zle=430md=108-2X4=100mm=0.1mu=Q/0・785d=38400/3600X0.785X0.1X960=1・415m・sRe=dup/p=0.1X1.415X960/3430X10=39.6<2000九=64/Re=64/39.6=1.616He=20+1.616x(430/0.1)x(1.415/2X9.81)=729.2mN=Q・He・pg/n=38400x729.2x9・81/(3600xO.5x1OOO)=152.6kw4•用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807X10N.m冰槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为317.7J・kg,管内摩擦系数为0.018,吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为9108X4mm,水的密度为1000kg・m。求输水量为多少m.h/p)+(u⑵+W=Zg+(p/p)+(u/2)+Zhf已知数据:Z=0;P(表)=0;u0;W=317・7[J・kg];Z=20[m];p=9・807X笳[N.m](表);p=1000[kg・m]简化上式:W=Zg+(p/p)+(u/2)+Zhf又£hf=Alu/2d=9.9u•••317.7=9.81X20+9.807X10/1000+u/2+9.9u10・4u=23.43••u=1・5[m.s]V=(n/4)DuX3600=0.785X0.12X1.5X3600=42・41[m.h_X5.如图所示,D=100mm,d=50mm,H=150mm,p气体=1.2kg.m。当R=25mm时,将水从水池中吸入水平管中间,问此时V气体=?m.s(阻力可忽略)1选1-1、2-2截面与基准面0-0,如图所示。在两截面之间列柏方程并简化得到:(p/p)+(u/2)=(p/p)+(u/2)(1)由已知数据:p=0.025X13600X9・81=3335N・mp=-0.15X1000X9・81=-1472N・mu=(100/50)u=4u代入(1)可得:15u=2(p-p)/p=8012u=23・11m・sVs=(n/4)Du=0・1814m・s或V=653m・h6•图示为水泵进水管的装置。管子尺寸为957X3・5mm;管的下端位于储水池水面下2m,并装有底阀及滤网,该处之局部阻力压头损失为12u/(2g);截面2—2处的真空度为4m水柱;由1—1至2—2截面的沿程压头损失为9u/(2g)o试求:(1)进水管的流量为多少m・h,2)进水口1—1处的表压为若干N・m?列水面与2—2截面列柏努利方程:(1),/2g+P/pg=Z|/2g+P/pg+LH+u+uZ0,u0,P0,Z3m,P/pg=—4mHOLH=12uFg+9u/2g=21u/2g=21u/2g21u—/2g+u/2g=22u/2g=4—3=1m•••UZ2X9.81/22)0・94m・s=(•••V=3600X0.785(0.05)0.94=6.64m・hX(2)进水口1一1处的表压P3—3截面为大槽距水面2m深处的大槽截面,3-3及1-1截面间的柏努利方程Z=Z=0p/pg=2p/pgu0u=0.94msH=12u/2g2=p〜/1000g+0.94/2g+12X0.94/2gp=13・88X10P=13.88KP=1.415m水7•—直立煤气管,在底部测压管测得水柱差h100mm,在H=20m高处的测压管中测得水柱差h115mm,管外空气的密度p1.29kg.m,求管中静止煤气的密度pPP.,p水g+hPP.pH)+hp水g=(+又PPHp&・・・(PHpp水呂=(P*p水g)+Hp+hHpp*=Hpp水+h+hpp-p水(h_h)/H=1.29-1000X(0.115一0・1)/20=0・54kg・m&水从蓄水箱,经过一水管流出,如附图所示。假如,Z12m,Z6.5m,d20mm,d10mm,水流经d管段的阻力损失为2m=HO,流经d禧段的阻力损灵为1mHO,求:(1)管嘴出口处的流速U(2)接近管口2—2截面处的流速u及压强P(1)列1—1与3—3截面柏努利方程式ZP/pg+u/2g=ZP/pg+u/2g+hu0,PP0(表压).•.12—6.5=u=/2g+(2+1)解得u/z2.5X2X9.81)=7m.s=V((2)u,d/d、7X(10/20)=u()==1.75m.s由1—1与2—2截面列柏努利方程式可得P/pg=(ZZ、/2g—h=(12—6.5)—1.75/(2X9.81)—2=3.344m水柱(表压)•••P3.344X1000X9.81=32804Pa9.密度为1000kg・m,粘度为1cp的水,以5m・h的流量在W51X3mm的水平管道内流过,在管路上某处流体静压强为1・5kgf・cm俵压),若管路的局部阻力可略去不计,问距该处100m下游处流体静压强为多少Pa?(Re=3X10-1X10时,入=0.3164/Re)u=V/(nd/4)=5/(3600XnX0.045/4)=0・874m・sRe=dup/p=0.045X0.874X1000/(1X10)=39375入=0.3164/Re=0.3164/78750=0.0225由柏式:Z=Zu=u・°・p/p=p/p+入(l/d)(u/2)p=p-入(l/d)(pu/2)=2.5X9.81X10-0.00225X(100/0.045)X(0.874/2)X1000=1.28X10N.m(表压)10•用泵自贮油池向高位槽输送矿物油,流量为38・4T・h,高位槽中液面比油池中液面高30m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为❾108X4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率n=50%。***答案***对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程:He=^Z+A[(l+Zle)/d](u/2g)△Z=30ml+Zle=430md=108-2X牡100mm=0.1mu=Vs/0.785d=38400/(3600X0.785X0.1960)X=1.415m.sRe=dup/p=0.1X1.415X960/3430X10=39.6v2000入=64/Re=64/39.6=1.616He=30+1.616x(430/0.1)x(1.415/2X9.81)=739・13mN=Q・He・pg/n=38400x739・13x9・81/(360Ox0・5x1O00)=154・7kw11.用离心泵将水由水槽送至水洗塔中冰洗塔内的表压为9,807X10N・m,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为340J.kg,管内摩擦系数为0.018,吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为❾108X4mm,水的密度为1000kg・m。求输水量为多少m.hZg+(p/p)+(u/2)+W=Zg+(p/p)+(u/2)+Zhf已知数据:Z=0;P(表)=0;u0;W=340[J.kg];Z=20[m];p=9.807X10[N.m](表);p=1000[kg.m]简化上式:W=Zg+(p/p)+(u/2)+Zhf又近hf=Alu/2d=9.9u・•・340=9.81X20+9.81X10/1000+u/2+9.9u10.4u=45.7:、u=2・1[m・s]V=(n/4)DuX3600=0.785X(0.1)X2.1X3600=59.3[m.h]X