化工原理題庫練習與解答

1、1 一、單選題.單位體積流體所具有的（）稱為流體的密度。AA質量；B粘度；C位能；D動能。2 .單位體積流體所具有的質量稱為流體的（）。AA密度；B粘度；C位能；D動能。.層流與湍流的本質區(qū)別是（）。DA湍流流速層流流速；B流道截面大的為湍流，截面小的為層流；C層流的雷諾數V湍流的雷諾數；D層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動。4. 氣體是（）的流體。BA可移動；B可壓縮；C可流動；D可測量。5. 在靜止的流體內，單位面積上所受的壓力稱為流體的（）。CA絕對壓力；B表壓力；C靜壓力；D真空度。6.以絕對零壓作起點計算的壓力，稱為（）。AA絕對壓力；B表壓力；C靜壓力；D真空度。7.當被測流體的（）

2、大于外界大氣壓力時，所用的測壓儀表稱為壓力表。DA真空度；B表壓力；C相對壓力；D絕對壓力。8.當被測流體的絕對壓力（）外界大氣壓力時，所用的測壓儀表稱為壓力表。A大于；B小于；C等于；D近似于。9.（）上的讀數表示被測流體的絕對壓力比大氣壓力高出的數值，稱為表壓力。AA壓力表；B真空表；C高度表；D速度表。10.被測流體的（）小于外界大氣壓力時，所用測壓儀表稱為真空表。DA大氣壓；B表壓力；C相對壓力；D絕對壓力。流體在園管內流動時，管中心流速最大，若為湍流時，平均流速與管中心的最大流速的關系為（）。BA. Um=1/2Umax;B.Um=0.8Umax;C.Um=3/2Umax。11. 從

3、流體靜力學基本方程了解到U型管壓力計測量其壓強差是（）。AA. 與指示液密度、液面高度有關，與U形管粗細無關；B. 與指示液密度、液面高度無關，與U形管粗細有關；C. 與指示液密度、液面高度無關，與U形管粗細無關。12. 層流底層越薄（）。CA.近壁面速度梯度越小；B.流動阻力越小；C.流動阻力越大；D.流體湍動程度越小。13. 雙液體U形差壓計要求指示液的密度差（）CA.大；B.中等；C.??；D.越大越好。14. 轉子流量計的主要特點是（）。CA.恒截面、恒壓差；B.變截面、變壓差；C.恒流速、恒壓差；D.變流速、恒壓差。15. 層流與湍流的本質區(qū)別是：（）。DA.湍流流速>層流流速；

4、B.流道截面大的為湍流，截面小的為層流；C.層流的雷諾數湍流的雷諾數；D.層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動。16. 圓直管內流動流體，湍流時雷諾準數是（）。BA. Re<2000;B.ReA4000;C.Re=20004000。某離心泵入口處真空表的讀數為200mmHg,當地大氣壓為101kPa,則泵入口處的絕對壓強為（A. 74.3kPa;B.101kPa;C.127.6kPa。在穩(wěn)定流動系統中，水由粗管連續(xù)地流入細管，若粗管直徑是細管的2倍，則細管流速是粗管的（）倍。CA. 2;B.8;C.4。17. 流體流動時產生摩擦阻力的根本原因是（）。CA.流動速度大于零；B.管邊不夠光滑；C

5、.流體具有粘性。18. 在相同條件下，縮小管徑，雷諾數（）。AA.增大；B.減小；C.不變。19. 水在園形直管中作滯流流動，流速不變，若管子直徑增大一倍，則阻力損失為原來的（）。AA. 1/4;B.1/2;C.2倍。23.單位時間內流過管道任意截面的流體量稱為（）。CA流速；B流線；C流量；D流函數。24.單位時間內流體在流動方向上所流過的（）稱為流速。A寬度；B高度；C距離；D直線。.柏努利方程式中的（）項表示單位質量流體所具有的位能。A史PAgz;B2；CP;Dwe。ua25 .柏努利方程式中的項表示單位質量流體所具有的（）。BA位能；B動能；C靜壓能；D有效功。.柏努利方程式中的（）項

6、表示單位質量流體所具有的靜壓能。C史PAgz;B2;CP;DWe。28.柏努利方程式中的（）項表示單位質量流體通過泵（或其他輸送設備）所獲得的能量，稱為有效功。D史PAgz;B2;CF1;DWe。29.柏努利方程式中的）項表示單位質量流體因克服流動阻力而損失的能量。史EAgz;B2;CP;DEhf。30.流體在直管中流動，當（）2000時，流體的流動類型屬于層流。AARe;BPr；CNu;DGr。31 .流體在直管中流動，當Re（）4000時，流體的流動類型屬于湍流。Av；BA；Cv;D乒。.流體在直管中流動，當2000V（）V4000時，流體的流動類型屬于不穩(wěn)定的過渡區(qū)。AARe;BPr；C

7、Nu;DGr。32 .流體在管內作（）流動時，其質點沿管軸作有規(guī)則的平行運動。AA層流；B湍流；C過渡流；D漩渦流。33 .流體在管內作（）流動時，其質點作不規(guī)則的雜亂運動。BA層流；B湍流；C過渡流；D漩渦流。34 .流體在圓管內（）流動時，平均速度是最大速度的一半。AA層流；B湍流；C過渡流；D漩渦流。35 .對于（），當量直徑等于四倍的流通截面積除以潤濕周邊。BA圓形管；B非圓形管；C矩形管；D直管。二、填空題流體靜力學基本方程式P2=Pl3（乙Z2）p=Po的h定態(tài)流動的柏努利方程式能量衡算式P1u1P2u21kg流體:昭七十+We*2+下+項叫四3.單位體積流體所具有的質量稱為流體的

8、密度。雷諾準數的表達式為Re=du"。當密度。=lOOOkg.m，粘度廣1厘泊的水，在內徑為d=1OOmm,以流速為1m.s在管中流動時，其雷諾準數等于四，其流動類型為湍流。當地大氣壓為75OmmHg時，測得某體系的表壓為1OOmmHg,則該體系的絕對壓強為85OmmHg,真空度為-1OOmmHg。當地大氣壓為75OmmHg時，測得某體系的表壓為1OOmmHg,則該體系的絕對壓強為1134O4Pa,真空度為-1334O2_Pa。4. 某物的比重為O.879,其密度為879kg/m3,其比容為O.OO114m3/kg_。圓管中有常溫下的水流動，管內徑d=1OOmm,測得其中的質量流量為

9、15.7kg./s,其體積流量為O.O157m3/s,平均流速為2.Om/s。當2OC的甘油（定1261kg/m3,1499厘泊）在內徑為1OOmm的管內流動時，若流速為1.Om/s時，其雷諾準數Re為84.1,其摩擦阻力系數入為O.761。5. 某長方形截面的通風管道，其截面尺寸為30>20mm,其當量直徑de為_24mm。6. 測量流體流量的流量計主要有如下四種：_轉子流量計,孔板流量計,_文丘里流量計,_濕式氣體流量計_,測量管內流體點的速度，貝惆_皮托管。7. 管出口的局部阻力系數等于_1.0_,管入口的局部阻力系數等于_0.5q化工生產中，物料衡算的理論依據是質量守恒定律熱量衡

10、算的理論基礎是能量守恒定律流體體積流量一定時，有效截面擴大，則流速減少_,動壓頭減少,靜壓頭增_加_。8. 理想流體在變徑管路中作穩(wěn)定的連續(xù)流動時，在管子直徑縮小的地方，其靜壓力減少。套管由（）57>2.5mm和（j）25>2.5mm的鋼管組成，則環(huán)隙的流通截面積等于1633mm2，潤濕周邊等于242mm,當量直徑等于27mm。9. 流體在等徑管中作穩(wěn)定流動，流體由于流動而有摩擦阻力損失，流體的流速沿管長_不變。液柱壓力計量是基于流體靜力學原理的測壓裝置,用U形管壓差計測壓時，當一端與大氣相通時，讀數R表示的是表壓或真空度。米糠油在管中作流動，若流量不變，管徑不變，管長增加一倍，則

11、摩擦阻力損失為原來的_J倍。米糠油在管中作層流流動，若流量不變，管長不變，管徑增加一倍，則摩擦阻力損失為原來的_1/16_倍。當Re為已知時，流體在圓形管內呈層流時的摩擦系數入=_64/Re,在管內呈湍流時,摩擦系數入與Re、s/d有關。10. 液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度隨溫度的升高而增大。某流體在圓形直管中作滯流流動時，其速度分布是拋物線型曲線，其管中心最大流速為平均流速的2倍倍，摩擦系數入與Re的關系為入=64/Re。11. 牛頓型流體與非牛頓型流體的主要的區(qū)別是頓型流體符合牛頓粘性定律_。12. 穩(wěn)定流動的定義是流動狀況不隨時間而變。三、計算題1.一套管換熱器的內管外徑為80

12、mm,外管內徑為150mm,其環(huán)隙的當量直徑為多少？流通截面積解：de=4X潤濕同邊=4X神5。+8。）=150-80=70mm2.某液體在一管路中穩(wěn)定流過，若將管子直徑減小一半，而流量不變，則液體的流速為原流速的多少倍？解：V=uA,U1A1=u2A2,A=4,當d1=2d2時U14=U24,有U1A1=U2A2可得U2=4u1,滯流時R它dup,32>1udpd1. 得U2=4u1一定量的液體在圓形直管內作滯流流動。若管長及液體物性不變，而管徑減至原有的一半，問因流動阻力產生的能量損失為原來的多少倍？2. Shf=1-解：流動阻力d2,設管徑改變后砧矽，皿才礦.劉遍l=16某設備上真

13、空表的讀數為13.3X103Pa,計算設備內的絕對壓強與表壓強。已知該地區(qū)大氣壓強為98.7X103Pa。13.3X103=85.4刈03Pa3. 解：絕對壓強=大氣壓一真空度=98.7X103表壓強=一真空度=13.3X103Pa甲乙兩地的平均大氣壓強分別為85.3刈03Pa和101.33X103Pa,在甲地操作的真空精儲塔塔頂的真空表讀數為80X103Pa,在乙地操作時，若要求塔內維持相同的絕對壓強，真空表讀數應為多少？解：在甲地絕對壓強=大氣壓一真空度=85.3X10380X103=5.3刈03Pa4. 在乙地真空度=大氣壓一絕對壓強=101.33X1035.3刈03=96.03X103

14、Pa在蘭州操作的苯乙烯真空精儲塔頂的真空表讀數為80X103Pa,在天津操作時，若要求塔內維持相同的絕對壓強，真空表的讀數應為多少？蘭州地區(qū)的平均大氣壓強為85.3X103Pa,天津地區(qū)的平均大氣壓強為101.33X103Pa。解：在蘭州絕對壓強=大氣壓一真空度=85.3X10380X103=5.3刈03Pa在天津真空度=大氣壓一絕對壓強=101.33X1035.3刈03=96.03X103Pa某設備的進、出口壓強分別為1200mmH2O（真空度）和1.6kgf/cm2（表壓）。若當地大氣壓為760mmHg,求此設備進、出口的壓強差。（用SI制表示）解：進口Pi（絕壓）=P（大氣壓）-P（真空

15、度）出口P2（絕壓）=P（大氣壓）+P（表壓）Pi（真空度）=1200mmH2O=0.12kgf/cm2Pl（絕壓）-P2（絕壓）=-Pl（真空度）+P2（表壓）=-（0.12+1.6）=-1.72kgf/cm2=-1.72X9.81X104=-1.687X105N/m211.有一內徑為25mm的水管，如管中水的流速為1.0m/s,求：（1）管中水的流動類型；（2）管中水保持層流狀態(tài)的最大流速（水的密度p=1000kg/m3,粘度=1cp）。解：（1）Re=du涉氏0.025X1X1000/0.001=25000>4000流動類型為湍流。12. （2）層流時，Re<2000,流速最

16、大時，Re=2000，即dup/由2000.u=2000函定2000X0.001/（0.025X1000）=0.08m/s密度為850kg/m3、粘度為8X10-3Pas的液體在內徑為14mm的鋼管內流動，液體的流速為1m/s。計算：（1）雷諾準數，并指出屬于何種流型；（2）若要使該流動達到湍流，液體的流速至少應為多少？解：（1）Re=du涉氏0.014X1X850/8X10-3=1487.5<2000流動類型為層流13 （2）湍流時，Re>4000,流速最小時，Re=4000，即du涉4000.u=4000p/d定4000>0.008/(0.014X850)=2.69m/s

17、.用噂108X4mm的鋼管從水塔將水引至車間，管路長度150m(包括管件的當量長度)。若此管路的全部能量損失為118J/kg,此管路輸水量為若干m3/h?(管路摩擦系數可取為0.02，水的密度取為1000kg/m3)Shf=11=解：能量損失._118J/kg2118x2x0,1u=7.867002x150u=2.8m/s-x0.1!x3600=14 流量V=uA=2.8x479.13m3/h.用168>9mm的鋼管輸送原油。管線總長100km,油量為60000kg/h，油管最大抗壓能力為1.57X107Pa。已知50C時油的密度為890kg/m3,粘度為181cp。假定輸油管水平放置，

18、其局部阻力忽略不計。問：為完成上述輸油任務，中途需設幾個加壓站？解：ui=u2,Zi=Z2,Pd2u=V/A=(60000/890)/(3600X0.785X0.152)=1.06m/sRe=du30.15X1.06X890/(181X10-3)=782層流Z=64/Re=64/782=0.0818AP=洲/d)(u2/2)p=0.0818><105/0.15)X1.062/2)X890=2.72刈07Pan=2.72X107/(1.57X107)=1.7315 中途應設一個加壓站.在附圖所示的儲油罐中盛有密度為960kg/m3的油品。油面高于罐底9.6m，油面上方為常壓。在罐側壁

19、的下部有一直徑為760mm圓孔，其中心距罐底800mm，孔蓋用14mm的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應力取為39.23X106Pa,問：至少需要幾個螺釘?解：設通過孔蓋中心的水平面上液體的靜壓強為p,則p就是管內液體作用與孔蓋上的平均壓強。由流體靜力學基本方程式知F=&+呻作用在孔蓋外側的是大氣壓強pa,故孔蓋內外兩側所受壓強差為Apupm+pgji-kpgjiAp=960x5.81(9.6-08)=8.29x10*作用在孔蓋上的靜壓力為JT*魚P=Apx一=8.29x10*x-x0.762-3.76xlON44每個螺釘能承受的力為400xlSlxlO*xxO.0141=6,04x1

20、/N4螺釘的個數=3.76X104/6.04X103=6.23個即至少需要7個螺釘。16 .某流化床反應器上裝有兩個U管壓差計，如本題附圖所示。測得Ri=400mm,R2=50mm,指示液為水銀。為防止水銀蒸氣向空間擴散，在右側的U管與大氣連通的玻璃管內灌入一段水，其高度R3=50mm。求A、B兩處的表壓強。解：U管壓差計連接管中是氣體，其密度遠遠小于水銀及水的密度，由氣柱高度所產生的壓強差可以忽略。設R2下端為C點，Ri下端為D點，因此可認為PAWC,PBPDoPa中c=pH2ogR3+pHggR2=1000X9.81X0.05+13600>9.81X0.05=7161N/m2（表壓）

21、PbPd=Pa+pHggR117 =7161+13600>9.81>0.4=6.05X104N/m2（表壓）.根據本題附圖所示的微差壓差計的讀數，計算管路中氣體的表壓強p。壓差計中以油和水為指示液，其密度分別為920kg/m3及998kg/m3,U管中油、水交界面高度差R=300mm。兩擴大室的內徑D均為60mm,U管內徑d為6mm。（當管路內氣體壓強等于大氣壓強時，兩擴大室液面平齊。）解：當管路內的氣體壓強等于大氣壓強時，兩擴大室的液面平齊，則兩擴大室液面差Ah與微差壓差計讀數R的關系為當壓差計讀數R=300mm時，兩擴大室液面差為Ah=R0.003m則管路中氣體的表壓強為p=（

22、998-920）X9.81X0.3+920X9.81X0.003=257N/m2（表壓）18 .用泵將水從水池送至高位槽。高位槽液面高于水池液面50m,管路全部能量損失為20J/kg,流量為36m3/h,高位槽與水池均為敞口。若泵的效率為60%,求泵的軸功率。（水的密度取為1000kg/m3)解：設水池液面為1-17截面，高位槽液面為2-2，以水池液面為基準水平面，在兩截面間列柏努利方程式。22hfu1p1u2p2、.gZ15°We=g五r'Zi=0,Z2=50m,uiW,U20,Pi=P2=0(表壓)，Zhf=20J/kgwe=9.81X50+20=510.5J/kg水的質

23、量流率ws=36X1000/3600=10kg/s有效功率Ne=wews=510.5X10=5105W19 軸功率N=5105/0.6=8508.3W.水以2.5m/s的流速流經中38X2.5mm的水平：管，此管以錐形管與另一申38>3mm的水平管也）.J.nLi_i一相連。如附圖所示，在錐形管兩側A、B處各插入1一一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強。若水流經A、B兩截面間的能量損失為1.5J/kg,求兩玻璃管的水面差（以mm記），并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對位置。（水的密度取為1000kg/m3)解：上游截面A-A，,下游截面B-B，,通過管子中心線作基準水平面。在兩截面間列柏努

24、利方程式。式中ZA=ZB=0,uA=2.5m/s,ShfA,B=1.5J/kg根據連續(xù)性方程式，對于不可壓縮流體=123m/s兩截面的壓強差為玄Hie。=868.55N/m即1mmH2O由于Pe=%6+PkpB>pA20.如圖所示，常溫的水在管道中流過，兩個串聯的U形管壓差計中的指示液均為水銀，密度為Adg,測壓連接管內充滿常溫的水，密度為每，兩U形管的連通管內充滿空氣。若測壓前兩U形管壓差計內的水銀液面均為同一高度，測壓后兩U形管壓差計的讀數分別為Ri、R2,試求a、b兩點間的壓力差Pa-Pb解：Pi=Pa+Pwghi,Pa=PiPwghia=p2P2=P3+PHggRiP3=P4P4

25、=P5+Hg9日2P5=Pb，wgh5Pb=P5-，、wgh5=P4-：、HggR2-ghsPaPb=P3：HggRi：wghiP4:Hg9日2一，、wgh5-?HggRiR2)Fwghi*gh5hi=h地h5=h-R2,2所以Pa-Pb=；?HggRiR2-g;g一_i-_一、i,_=HggRiR2-jwgRiR2=:h-rRiR2g2i.在如圖所示的測壓差裝置中，U形管壓差計中的指示液為水銀，其密度為Rg,其他管內均充滿水，其密度為Rw,U形管壓差計的讀數為R,兩測壓點間的位差為h,試求a、b兩測壓點間的壓力差Pa一Pbo解.由Pa-Pi'wghiPi=P2=P3P3=P4：Hgg

26、RP4=P5Pb=P5LgRwgh2所以Pa=P3Lghi=P4fggRJghi=P5fggRLghi所以Pa-Pb=HggRLghi-：wgR-Lgh?=，HggR-"wgR，wghi-h2=七ggR-LgR-Lgh=HggR-，、wgRh=："Hg-：wgR-=gh22.用離心泵將水從儲槽送至水洗塔的頂部，槽內F"T水位維持恒定，各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為由76>2.5mm。在操作條件下，泵入口處真空表的讀數為24.66X103Pa;水流經吸入管與排出管（不包括噴頭）的能量損失可分別按玨勺如與=10計算。由于管徑不變，故式中U為吸入或排

27、出管的流速m/s。排水管與噴頭處的壓強為98.07X103Pa（表壓）。求泵的有效功率。（水的密度取為1000kg/m3)解：（1）水在管內的流速與流量設儲槽水面為上游截面1-1/,真空表連接處為下游截面2-2/,并以截面1-1，為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程。-u?pl-U；p2E-+=咀+Shf!2p2p式中Zi=0,Z2=1.5m,pi=0（表壓），P2=-24.66X103Pa（表壓）uif,£hf=2u將上列數值代入柏努利方程式，解得水在管內的流速U2*=J931x1.5/25=2心唄）m/s2xix0.0711xl000=7.92水的流量ws=uAp=4kg/s（2

28、）泵的有效功率設儲槽水面為上游截面1-1,排水管與噴頭連接處為下游截面2-2,仍以截面1-1為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程。22gz1MBWe=gz2堂蟲、hf'hf2式中Z1=0,Z2=14m,U10,U2=2m/s,p1=0（表壓）P2=98.07X"Pa（表壓），輯+叫=技+1血、"將上列數值代入柏努利方程式，解得W"一11：.一J.，二一J/kg泵的有效功率Ne=wews=285.41X7.92=2260W23.在本題附圖所示的實驗裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置U管壓差計，以測量兩截面之間的壓強差。當水的流量為10800kg/h時,U

29、管壓差計讀數R為100mm。粗、細管的直徑分別為60X3.5mm與42X3mm。計算：（1）1kg水流經兩截面間的能量損失；（2）與該能量損失相當的壓強降為多少Pa?（水的密度取為1000kg/m3)解：（1）1kg水流經兩截面間的能量損失設導管在上游的連接處為截面1-1/,下游的連接處為截面2-2，,并通過管軸作基準水平面。在兩截面間列柏努利方程r叱由r七Plfq+=gZJ+£hf2p2p式中Z1=Z2=0,u=ws/Ap10800闿=2.953600xx00362x1000m/s10800u2=1.363600x-x0053Jx!000m/s.PiWpgR,-=9.81x0.1=

30、0581-J/kg將以上各數值代入柏努利方程式，解得295J蜀£hf=0.981H4.41J/kg24 (2)與該能量損失相當的壓強降=!=IX1-上、;J血N/m2.在圖示裝置中，水管直徑為57X3.5mm。當閥門全閉時，壓力表讀數為0.3大氣壓，而在閥門開啟后，壓力表讀數降至0.2大氣壓。設管路入口至壓力表處的壓頭損失為0.5mH2O,求水的流量為若干m3/h?解：閥門全閉時，由P2=PgH,H=0.3X1.013X105/(1000X9.81)=3.1m即水槽液面距閥門中心線的高度為3.1m。閥門開啟時，以水槽液面為上游截面1-1/,壓力表處為下游截面2-2z,管路中心線為基準

31、水平面。在兩截面間列柏努利方程式rU：Pi口U；P?1e+=Z;+-Ehf2gPg2gpggZ1=H=3m,Z2=0,P1=0,P2=0.2X1.013X105Pa,uF,Shf/g=0.5mH2O25 代入上式3.1=0.2X1.013X105/（1000>9.81）+（2X9.81）+0.5解得u2=3.24m/sVh=（兀/4）d2uX3600=22.9m3/h.如圖所示，密度為850kg/m3的料液從高位槽送入塔中，高位槽內的液面維持恒定。塔內表壓強為9.81X103Pa,進料量為5m3/h。連接管直徑為中38X2.5mm,料液在連接管內流動時的能量損失為30J/kg（不包括出口

32、的能量損失）。求：高位槽內的液面應比塔的進料口高出多少?1-1解：以高位槽液面為上游截面1-1,連接管出口內側為下游截面2-2z,并以截面為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式。_U?P1-Ujpa.濱+=+£hf2p2pUj=-1.62_人3如0£頑詢式中Zi=0,ui0,4m/sP1=0（表壓），p2=9.81X103Pa（表壓），2hf=30J/kg將上述數值代入柏努利方程，解得/9.31=-437高位槽內的液面應比塔的進料口高4.37m。26 .如圖所示，用泵將儲槽中密度為1200kg/m3的溶液送到蒸發(fā)器內。儲槽內液面維持恒定，其上方與大氣相同。蒸發(fā)器內的操作壓強

33、為200mmHg（真空度），蒸發(fā)器進料口高于儲槽內的液面15m,輸送管道的直徑為噂68X4mm,送料量為20m3/h,溶液流徑全部管道的能量損失為120J/kg,求泵的有效功率。解：以儲槽的液面為上游截面1-1，管路出口內側為下游截面2-2，并以截面1-17為基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式。2u1P1gz112式中Zi=0,2U2P2vWe=gz2；-二hfp=-221x101300=-26670Z2=15m,pi=0（表壓），'咒0Pa（表壓）20-1973600x-xO.061m/s,Shf=120J/kg27 將以上各項數值代入柏努利方程中we2.J.J/kgwskg/sN

34、e=wews=246.9>6.67=1647W.附圖中所示的高位槽液面維持恒定，管路中ab和cd兩段的長度、直徑及粗糙度均相同。某液體以一定流量流過管路，液體在流動中溫度可視為不變。問：（1）液體通過ab和cd兩管段的能量損失是否相等？（2）此兩管段的壓強差是否相等？寫出它們的表達式。解：（1）直管的能量損失Lhf=Ad2管段ab與cd中，長度、直徑均相同；流量不變則流速相同；溫度不變，密度相同，粘度相同，則雷諾數相同；又由于粗糙度相同，則摩擦系數相同，所以兩管段的能量損失相等。（2）兩管段的壓強差不相等。在兩管段上分別列柏努利方程式ab管段P2p式中ua=ub,貝UP%=一溟、一邛質）

35、P記隊-姑PiB+=+EMfiicd管段2p2p式中uc=ud,Zc=Zd,則國煩28.有兩個液面高度相差6m底面出口連接一根直徑為管分別與下槽相通，支路知摩擦系數值均為0.04,的貯槽，其底部彼此用管道連接（本題附圖所示）。A槽600mm、長為3000m的管道BC,在接點C管路分為兩支CD和CE的長度皆為2500m試求A槽向下槽的流量為多少？、直徑均為250mm,若已（忽略所有的局部阻力）解：在分支點C所在截面與F水槽液面之間分別列支路CD二hfCD='hfCE由于dCD=dCE，故可判斷出UCD=UCEVBC=2VCD和CE的機械能衡算式可確定:-206Ubc即42=20.25uc

36、d4Ucd=2.88Ubc在兩水槽液面之間列機械能衡算方程:2Pa.Ua2Pf.UfZFhfA_F:g2g(a)式中：pA=pF=0(表壓),uA=uFW,zA-zF=6m,I2I2hfA廠，虹虹，垃些dBc2gdcD2g2，一、2=00U空xU+004x理I(2.88Ubc)0.62g0.252g2=179.3uBc將以上數據代入（a）式中，并整理解得Ubc=0.183m/s舔233VBC=0.60.183=0.0517m/s=186m/h429.如本題附圖所示用泵將20C水經總管分別打人容器A、B內，總管流量為176m3/h,總管直徑為168x5mm,C點處壓力為1.97kgf/cm2（表

37、），求泵供給的壓頭及支管CA、CB的阻力(忽略總管內的阻力)。Uc=V=17?=2.49m/s:.236000.7850.1582白、-=d。解：（1）總管流速4在圖示的O-O與C-C截面之間列機械能衡算方程:22Pc一PoUc-UoHe=；（Zc-Zo）、ho_c'g2g式中：Pc-pO=1.9798100=193257Pa,uO：0,uC=2.49m/s,Zc-Zo=-2m,'hfoq0(2)求支路阻力在C-C和A-A截面之間列機械能衡算方程:Pc2.也2g2,Zc=&業(yè)Za-hfcA;g2g式中：pcPA=193257Pa,uc=2.49m/s,Ua=0,zcZa

38、=16m，故支路cA的阻力為hfcAM3地圣l_16=4.0m100038129.81液柱同理22'hfc/B了（ZcF;g2g(1.97-1)981002.492-08=2.0m1000x9.812乂9.81液柱流體輸送設備一章習題及答案一、選擇題1、離心泵開動以前必須充滿液體是為了防止發(fā)生（）。AA.氣縛現象；B.汽蝕現象；C. 汽化現象；D.氣浮現象。2、離心泵最常用的調節(jié)方法是（）。BA.改變吸入管路中閥門開度；B.改變壓出管路中閥門的開度；C.安置回流支路，改變循環(huán)量的大?。籇.車削離心泵的葉輪。3、離心泵的揚程，是指單位重量流體經過泵后獲得的（）。BA.包括內能在內的總能量

39、；B.機械能；C.壓能；D.位能（即實際的升揚高度）。4、離心泵的揚程是（）。DA.實際的升揚高度；B.泵的吸液高度；C.液體出泵和進泵的壓差換算成液柱高度D. 單位重量液體出泵和進泵的機械能差值。5、某同學進行離心泵特性曲線測定實驗，啟動泵后，出水管不出水，泵進口處真空計指示真空度很高，他對故障原因作出了正確判斷，排除了故障，你認為以下可能的原因中，哪一個是真正的原因（）。CA.水溫太高；B.真空計壞了；C.吸入管路堵塞；D.排出管路堵塞。6、為避免發(fā)生氣蝕現象，應使離心泵內的最低壓力（A）輸送溫度下液體的飽和蒸汽壓。A.大于；B.小于；C.等于。7、流量調節(jié)，離心泵常用（），往復泵常用（）

40、。A;CA.出口閥B.進口閥C.旁路閥8、欲送潤滑油到高壓壓縮機的氣缸中，應采用（）。輸送大流量，低粘度的液體應采用（）。C;AA.離心泵；B.往復泵；C.齒輪泵。9、1m3氣體經風機所獲得能量，稱為（）。AA.全風壓；B.靜風壓；C.揚程。10、往復泵在啟動之前，必須將出口閥（）。AA.打開；B.關閉；C.半開。11、用離心泵從河中抽水，當河面水位下降時，泵提供的流量減少了，其原因是（）。CA.發(fā)生了氣縛現象；B.泵特性曲線變了；C.管路特性曲線變了。12、離心泵啟動前，是為了防止氣縛現象發(fā)生。DA灌水；B放氣；C灌油；D灌泵。13、離心泵裝置中的濾網可以阻攔液體中的固體顆粒被吸入而堵塞管道

41、和泵殼。AA.吸入管路；B.排出管路；C.調節(jié)管路；D.分支管路。14、為提高離心泵的經濟指標，宜采用葉片。BA前彎；B后彎；C垂直；D水平。15、離心泵最常用的調節(jié)方法是（）。BA.改變吸入管路中閥門開度；B.改變排出管路中閥門開度；C.安置回流支路，改變循環(huán)量的大??；D.車削離心泵的葉輪。16、往復泵的調節(jié)是采用回路調節(jié)裝置。CA.容積；B.體積；C.流量；D.流速。二、填空題1、某輸水的水泵系統，經管路計算得，需泵提供的壓頭為H=19m水柱，輸水量為20kgs-1,則泵的有效功率為。3728w2、離心泵的主要部件有如下三部分：,。泵殼；葉輪；泵軸3、調節(jié)泵流量的方法有：,。改變閥門的開度

42、；改變泵的轉速；車削葉輪外徑4、泵起動時，先關閉泵的出口開關的原因是。降低起動功率，保護電機，防止超負荷而受到損傷；同時也避免出口管線水力沖擊5、離心泵的流量調節(jié)閥安裝在離心泵管路上，關小出口閥門后，真空表的讀數，壓力表的讀數。出口；減?。辉龃?、離心泵的工作點是曲線與曲線的交點。離心泵特性；管路特性7、泵的揚程的單位是，其物理意義是。M;泵提供給單位重量流體的能量8、離心泵輸送的液體粘度越大，其揚程,流量，軸功率,效率c越??；越小；越大；越小9、離心泵輸送的液體密度變大，則其揚程，流量，效率,軸功率。不變；不變；不變；變大10、通風機的全風壓是指的氣體通過風機所獲得的能量，單位常用;習慣上以

43、單位表示。單位體積；Pa;mmH2O11、水環(huán)真空泵可以造成的最大真空度為85%，即真空泵能達到的最低壓力（絕壓）是mmHg。11412、啟動往復泵時灌泵。不需要13、齒輪泵的流量而揚程。較小；較高14、石油化工廠常用的壓縮機主要有和兩大類。往復式；離心式15、往復泵常用的方法來調節(jié)流量。回路調節(jié)16、往復泵適用于。流量較小，揚程較高的場合三、計算題1、如圖2-1用離心泵將20C的水由敞口水池送到一壓力為2.5atm的塔內，管徑為4108X4mm管路全長100m（包括局部阻力的當量長度，管的進、出口當量長度也包括在內）。已知：水的流量為56.5m3h-1，水的粘度為1厘泊，密度為1000kgm

44、-3，管路摩擦系數可取為0.024,計算并回答：（1）水在管內流動時的流動形態(tài)；（2）管路所需要的壓頭和功率；解：已知：d=108-2X4=100mm=0.1mA=(Tt/4)d2=3.14X1/4)>0.12=0.785刈0-2ml+Sle=100mqv=56.5m3/h.u=q/A=56.5/(3600X0.785刈0-2)=2m/s=1cp=10-3PaSp=1000kg.m-3,入=0.024.Re=dup/四=0.1X2X1000/10-3=2刈05>4000水在管內流動呈湍流以1-1面為水平基準面，在1-1與2-2面間列柏努利方程:Z1+(u12/2g)+(p1/pg)

45、+H=Z2+(U22/2g)+(p2/pg)+2Hf.Z1=0,u1=0,p=0(表壓),Z2=18m,U2=0p2/pg=2.5X9.81X104/(1000X9.81)=25mSHf=?(l+2le)/d(u2/2g)=0.024X(100/0.1)><22/(2X9.81)=4.9mH=18+25+4.9=47.9mNe=Hqvpg=47.9刈000X9.81>56.5/3600=7.4kw2、擬用泵將堿液由敞口堿液槽大入位差為10m高的塔中，塔頂壓強(表壓)為0.06Mpa.全部輸送管均為*fe7mmX3.5mm無縫鋼管。管長50m(包括局部阻力的當量長度)。W液的密

46、度P=1200kg/m3,粘度為卜=2mPas。管路粗糙度為0.3mm。試求：(1) 流動處于阻力平方區(qū)時的管路特性曲線；(2) 流量為30m3/h時的He和Pe。解：(1)在阻力平方區(qū)，兀=f(明)=0.033s/d=0.006,查圖得：管路特性方程：uu+座曷+8抓2HF=H?/一q礦:ggd50.0610680.033502=10:精品貴q1/12009.819.813.1420.052'52=154.4105q礦(2)qv=30m3/h時,525302H。=154.4105q：,2=154.4105（）2=45.6J/N'3600P=H即：,：g=45.6-312009

47、.81=4.5103W3、柔用IS80-65-125水泵從36阿水槽輸送60C熱水。最后槽內液面將降到泵人口以下2.4m。已知該泵在額定流量60m3/h下的（NPSH）r為3.98m,60C水的飽和蒸汽壓Pv為19.92kpa、p為983.2kg/m3,泵吸入管路的阻力損失為3.0m,問該泵能否正常工作。解：小許駕號-Npsh"e1.013105983.29.8119.92103983.29.81一3.98-3.0=1.46m2.4m該泵不能正常工作。說明安裝局度偏局。4、擬用一臺IS65-50-160A型離心泵將20oC的某溶液由溶液罐送往高位槽中供生產使用，溶液罐上方連通大氣。已

48、知吸入管內徑為50mm,送液量為20m3/h,估計此時吸入管的阻力損失為3m液柱，求大氣壓分別為101.3kPa的平原和51.4kPa的高原地帶泵的允許安裝高度，查得上述流量下泵的允許汽蝕余量為3.3m,20oC時溶液的飽和蒸汽壓為5.87kPa,密度為800kg/m3。解：1101.3-5.87103Zi1=3-3.3=5.86m8009.813r'51.45.8710Z21=-3-3.3=-0.5m8009.81才能保證正常操0.5m,變成其中Z2為為負值，表明在高原安裝該泵時要使其入口位于液面以下，作。同時考慮實際操作的波動一般還應給予適當的裕量，比如安裝高度再降低-1m。5、今

49、選用IS型水泵將水從低位水池向高位槽送水，要求送水量為40t/h，槽內壓強（表壓）為0.03Mpa，槽內水面離低位水池水面16m，管路總阻力為4.1J/N。試確定選用哪一種類型為宜？解：在槽內水面和低位水池水面之間列柏努利方程：p0.03106H=z,業(yè)'Hr=164.1=23.2m:g'1000精品9.8123.2m。340103-1000一3=40m/h即管路所需壓頭為q沖qw=7查課本附錄9，選IS-80-65-160型合適。6、用泵將5C的水從水池吸上，經換熱器預熱后打入某容器。已知泵的流量為1000kg/h,加熱器的傳熱速率為11.6W，管路的散熱率為2.09kw，泵

50、的有效功率為1.2kw。設池面與容器的高度不變，求水進入容器時的溫度。分析：本系統對水提供能量的來源有二：泵和加熱器。泵所提供的能量除使水的機械能增加外，其余部分則因克服流動阻力而轉化為熱能。這部分熱能和加熱器加入的熱能，一部分散失到環(huán)境中，-該問題就迎刃而解。部分被水吸收轉化為內能使水溫升高。如果設法求出水的內能增加值,2=210m圖2-2解：(1)水的內能增加值如圖2-2，以0-0'面為基準面，列1-1'.2-2'截面間的柏努利方程式，以表壓計。22Zg均頭haQUgZ2與U2式中U1,U2截面1,2水的內能，J/Kg;Q加熱器加入的熱量，J/Kg。已知U1=U2o

51、P1=p2=0Z=4mZ2=10m將其代入上式，整理得U2-U1=g(z_Z2)蝕Q傳熱速率：Q=11.6-2.09=9.51kW3=3.42104J/kg八9.51103600Q=可寫成1000泵對水加入的能量:1.2103360010004=4.32104J/kg水的內能增加值:344.：U=9.81(-4-10)4.32103.4210=3.8410J/kg=38.4kJ/kg(2)水溫取水的比熱容為4.19kJ/(kg"C),則水進入容器時的溫度為_4=14.2C3.841034.1910沉降與過濾一章習題及答案一、選擇題1、一密度為7800kg/m3的小鋼球在相對密度為1.

52、2的某液體中的自由沉降速度為在20C水中沉降速度的1/4000，則此溶液的粘度為(設沉降區(qū)為層流)。DA4000mPas；B40mPas;C33.82Pas;D3382mPas2、含塵氣體在降塵室內按斯托克斯定律進行沉降。理論上能完全除去30期的粒子，現氣體處理量增大1倍，則該降塵室理論上能完全除去的最小粒徑為。DA2湖鳳；b。1/2伯岫；c。3°娜；d。扼"°53、降塵室的生產能力取決于。BA.沉降面積和降塵室高度；B.沉降面積和能100%除去的最小顆粒的沉降速度；C.降塵室長度和能100%除去的最小顆粒的沉降速度；D.降塵室的寬度和高度。4、降塵室的特點是。D

53、A結構簡單，流體阻力小，分離效率高，但體積龐大;B.結構簡單，分離效率高，但流體阻力大，體積龐大;C.結構簡單，分離效率高，體積小，但流體阻力大；D結構簡單，流體阻力小，但體積龐大，分離效率低5、在降塵室中，塵粒的沉降速度與下列因素無關。CA.顆粒的幾何尺寸B. 顆粒與流體的密度C.流體的水平流速;D.顆粒的形狀6、在討論旋風分離器分離性能時，臨界粒徑這一術語是指。CA.旋風分離器效率最高時的旋風分離器的直徑；B.旋風分離器允許的最小直徑；C.旋風分離器能夠全部分離出來的最小顆粒的直徑；D.能保持滯流流型時的最大顆粒直徑7、旋風分離器的總的分離效率是指。DA.顆粒群中具有平均直徑的粒子的分離效

54、率；B.顆粒群中最小粒子的分離效率；C.不同粒級（直徑范圍）粒子分離效率之和；D.全部顆粒中被分離下來的部分所占的質量分率8、對標準旋風分離器系列，下述說法哪一個是正確的。CC. A.尺寸大，則處理量大，但壓降也大；B.尺寸大，則分離效率高，且壓降??；尺寸小，則處理量小，分離效率高；D.尺寸小，則分離效率差，且壓降大。9、恒壓過濾時，如濾餅不可壓縮，介質阻力可忽略，當操作壓差增加1倍，則過濾速率為原來的。B1倍；B.2倍；C.7'2倍；D.1/2倍10、助濾劑應具有以下性質。BA.顆粒均勻、柔軟、可壓縮；B.顆粒均勻、堅硬、不可壓縮；C.粒度分布廣、堅硬、不可壓縮；D.顆粒均勻、可壓縮

55、、易變形11、助濾劑的作用是。BA.降低濾液粘度，減少流動阻力；B.形成疏松餅層，使濾液得以暢流；C.幫助介質攔截固體顆粒；D.使得濾餅密實并具有一定的剛性12、下面哪一個是轉筒真空過濾機的特點。BA.面積大，處理量大；B.面積小，處理量大；C.壓差小，處理量??；D.壓差大，面積小13、以下說法是正確的。BA.過濾速率與A（過濾面積）成正比；B.過濾速率與A2成正比；C.過濾速率與濾液體積成正比；D.過濾速率與濾布阻力成反比14、恒壓過濾，如介質阻力不計，過濾壓差增大一倍時，同一過濾時刻所得濾液量cA.增大至原來的2倍;B.增大至原來的4倍;C.增大至原來的成倍;D.增大至原來的1.5倍15、

56、過濾推動力一般是指。BA.過濾介質兩邊的壓差；B.過濾介質與濾餅構成的過濾層兩邊的壓差；C.濾餅兩面的壓差；D.液體進出過濾機的壓差16、恒壓板框過濾機，當操作壓差增大1倍時，則在同樣的時間里所得濾液量將（忽略介質阻力）。AA.增大至原來的J2倍；B.增大至原來的2倍；C.增大至原來的4倍；D.不變二、填空題1、一球形石英顆粒，分別在空氣和水中按斯托克斯定律沉降，若系統溫度升高，則其在水中的沉降速度將，在空氣中的沉降速度將。下降，增大2、在滯流（層流）區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的次方成正比。23、降塵室的生產能力與降塵室的和（）有關。長度寬度4、已知某沉降室在操作條件下的氣體流率為3600m3/h,沉降室長、寬、高尺寸為LbxH=5乂32，則其沉降速度為m/S。0.0675、在除去某粒徑的顆粒時，若降塵室的高度增加一倍，氣流速度。減少一倍6、若降塵室的高度增加，則沉降時間，氣流速度，生產能力。增加；下降；不變7、一降塵室長8m,寬4m,高1.5m，中間裝有14塊隔板，隔板間距為0.1m。現顆粒最小直徑為12*m，其沉降速度為0.02m/s,欲將最小直徑的顆粒全部沉降下來，則含塵氣體的最大流速不能超過m/s。1.68、在旋風分離器中，某球形顆粒的旋轉半徑為0.4m,切向速度為15m/s