化工原理流體習題 (一)

1.當地大氣壓為750mmHg,測得一容器內的肯定壓力為360mmHg,則真空度為

mH。。測得另一容器內的表壓強為980mn）Hg,則其肯定壓強為

KPa。5.3mH。230.66KPa

2.液體在圓形管道中流淌，假如只將流量增加一倍后仍為層流流淌，則

阻力

損失為原來的________倍；假如保持流量不變只將管徑增加一倍，則阻力

損失

為原來的倍。2；1/4

3.已知某油品在圓管中穩(wěn)定流淌，其雷諾數為1600。測得此時管中心處

的點

速度為lm/s,則此管截面上的平均速度為m/so1/2（或0.5m/s）

4.水在內徑肯定的圓形管中穩(wěn)定流淌，若質量流量肯定，當溫度降低時;

Re

值將o減小

5.如圖所示，用離心泵將密封儲槽中的20°C的水通過3100X2mm的管

道送往敞口高位儲槽。兩儲槽液面高度差為16m,密封槽液面上真空表pi

讀數為500mmHg（真空度），泵進口處真空表P2讀數為290nmiHg（真空度）。

泵排出管路上裝有一個孔板流量計，其孔口直徑為70mm,流量系數為0.7,

所接U型水銀壓差計讀數R為170mm。已知全部管路能量損失為36J/kg,

試求：

（1）泵的輸水量（nf/h）。

（2）泵出口處壓力表P3的指示值（KPa）。（已知真空表與壓力表相距0.2m）

(3)包括全部局部阻力的當量長度在內的管路長度。(已知摩擦系數為

0.01)

(1)

0Ao

cr兀ci"xC

=0.7x—x0.07x/-----

4V

=0.7x0.785x0.072xJ

=0.0174m3/s=62.84m3

(2)

V0.0174

f=-------=--------------------

為20.785x0.0962

46

02G

選低槽

液面IT和高液面4-4之間列伯努利方程:

4+且+尤+"=24+區(qū)+或+2”.

pg2gPg2gJ6

p.二迎x101.33=66.663。

1760

〃,=—x101.33=38.66^

-760

〃/7八Pi十〃/66.66xlO336”匕??

H=(Z.—Z.)-----+/H=16H-------------1-----=26.46，〃//Q

4'pg乙,rI8x9.819.81

選泵進出口為2-2和3-3截面列伯努利方程

Z.+—+—+//=Z3+—+—+\'//

-pg2g■pg2g小

38.66x1()'

=(0-0.2)++26.46=22.32〃也。

103X9.81

3

p3=22.32x10x9.81=218.96kPa

(3)

/+/=%/2xJ36x2x0.096

=119.5/??

'Au20.01x2.4052

1.當地大氣壓強為750mmHg,測得一容器內的肯定壓強為350mmHg,則

真空度為mmllgo測得另一容器內的表壓強為1340mmHg,則其絕壓

為_____________

mmHg。

400；2090

2.某水平直管輸水量為外，今改為輸送2金的有機物，且

4=2〃水,p—0.5。水。

設兩種輸液下，流體均在層流下流淌，則管路兩端壓差為水的倍。

4

3.層流底層越薄，刻以下結論正確的是。C

A、近壁處速度梯度越小B、流淌阻力越小

C、流淌阻力越大D、流體湍動程度越小

4.如圖所示，水流經一擴大管段d尸40mm,d2=80mm,已知d1中水的流速

為2.4m/s,倒U形壓差計中水位差R=150mm。

試求：1）水流經兩測壓點間的阻力損失h「（J/kg）；

2）如將粗管端抬高，使管段傾斜放置，而流量不變，問此時R的

讀數如何變更？（定性說明，不必計算）

在兩測壓點間列伯努利方程，以管子軸線為基準面，化簡得,

乙+以=莊+%

。2夕2,

由靜力學方程,-Pi=（P水-入）8/?“水"

PJP'=4=9.81X0.15=1.47

P水

即，2.7-%=1.47n%=2.7-1.47=1.23//^

2）粗管端抬高后，管段傾斜，設抬高AZ,

由靜力學方程得，

由伯努利方程有以B-AZg=-%=2.7f

在水的流量不變狀況下，該管段的流淌阻力損失不變，因此R不變。

1.流體在變徑管中作穩(wěn)定流淌，在管徑縮小的地方其靜壓能

減小

2.氣體的粘度隨溫度上升而，水的粘度隨溫度上升而o

增加；降低

3.測流體流量時，隨流量增加孔板流量計兩側壓差值將，若改

用轉子流量計，隨流量增加轉子（穩(wěn)定時）兩側壓差值將。增

加；不變

4.用泵將20℃水從敞口貯槽送至表壓為L5X105pa的密閉容器，兩槽液

面均恒定不變，各部分相對位置如圖所示。輸送管路為f108義4mm的無縫

鋼管，吸入管長為20m,排出管長為100m（各段管長均包括全部局部阻力

的當量長度）。當閥門為3/4開度時，真空表讀數為42700Pa,兩測壓口的

垂直距離為0.5m,忽視兩測壓口之間的阻力，摩擦系數可取為0.02。試

求：

（1）閥門3/4開度時管路的流量（一/h）；

（2）壓強表讀數（Pa）；

（3）外加壓頭（m）；

（4）若泵的軸功率為10kW,求泵的效率；

（5）若離心泵運行一年后發(fā)覺有氣縛現象，

試分析其緣由。

-16m

解：（1）閥門3/4開度時管路的流量（m'/h）；

在貯槽液面0-0'與真空表所在截面1T'間列柏努利方程。以0-0'截面為

基準水平面

2gpg2gPg

其中,=0.204M：,

5??他"d2g0.12x9.81

zo=O,uo=0,po=O（表壓），Zi=3m,pi=-42700Pa（表壓）

代入上式，得：Ui=2.3m/s,Q=

⑵壓強表讀數（Pa）；

在壓力表所在截面2-2'與容器液面3-3'間列柏努利方程。仍以0-0'截面

為基準水平面

z,+或++江+三+

2gpg2gpg

c1.5X105…1002.32

3.5+—+=164-0+-------+0.02x——x-------

2g1000g1000xg0.12x9.81

解得，p2=3.23X10Pa（表壓）

⑶外加壓頭（m）；

在真空表與壓力表所在截面間列柏努利方程，可得,

3.23xIO5+0.427xlO5八

"=+H=0.5+---------------------+0

PgKXX)x9.81

=37.8/n

(4)泵效率

..HQp37.8x65x1000,,..

Ne=----=--------------=6.68o7kw

1023600x102

故，7=Ne/N=66.87%

(5)若離心泵運行一年后發(fā)覺有氣縛現象，緣由是進口管有泄露。

1、流體在等徑水平直管的流淌系統(tǒng)中，層流區(qū)：壓強降與速度的一

次方成正比；完

全湍流區(qū)：壓強降與速度的次方成正比。一次方，平方

2、當地大氣壓為745mmHg,測得一容器內的肯定壓強為345mmHg,則真

空度為______mmHgo測得另一容器內的表壓強為1355mniHg,則其肯定壓

強為mmHgo400mmHg,2100mmHg

3、水力半徑的定義是n尸o流道面積/浸

潤周邊

4、某流體在直管中作層流流淌，在流速不變的狀況下，管長、管徑同

時增加倍，其

阻力損失為原來的倍。0.5

5、轉子流量計的主要特點是（）oC

（A）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。

6、層流與湍流的木質區(qū)分是（）。D

（A）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〈湍流的雷諾數；(D)層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈

動。

7.用泵將密度為850kg/m\粘度為190cp的重油從貯油池送至敞口高位

槽中，升揚高度為20m。輸送管路為6108X4mm的鋼管，總長為1000m(包

括直管長度與全部局部阻力的當量長度)。管路上裝有孔徑為80mm的孔板

以測定流量，其油水壓差計的讀數R=500mmo孔流系數Co=0.62,水的密

度為1000/iA孔板流量計的計算公式為：u—C」2gR(p'-p)/p]05.試

求：

(1)輸油量是多少n?/h?

(2)若泵的效率為0.55,計算泵的軸功率。

解：(1)uo

=Co[2gR(P7-P)/P]o,5=O.62[2X9.81X0.5X(1000-850)/850]

二0.816m/s

2

Vh=0.816X0.785X(0.08)X3600=14.76m7h

(2)在貯油池和高位槽間列柏努利方程，化筒得：

We=hg+Shf

u=0.815X(80/100)2=0.522m/s

Re=O.1X0.522X850/(190X10-3)=234<2300

入=64/Re=64/234=0.274

Shf=0.274X(1000/0.1)X(0.52272)=373.3J/kg

We=20X9.81卜373.3=569.5J/kg

Ne=We?Ws/n=569.5X(14.76X850/3600)/(1000X0.55)=3.61kw

1.測流體流量時，隨著流體流量增加，孔板流量計兩側壓差值將____，

若改用轉子流量計測量，當流量增大時，轉子兩端壓差值將。、增

大；不變

2.空氣的黏度隨溫度上升而(增大，減小，不變)。增大

3.當不行壓縮志向流體在水平放置的變徑管路中作穩(wěn)定的連續(xù)流淌時，

在管子直徑縮小的地方，其靜壓力oB

(A)變大(B)變小(C)不變(D)不確定

4.在完全湍流區(qū)（阻力平方區(qū)），粗糙管的摩擦系數值______C

（A）與光滑管一樣（B）只取決與Re

（C）只取決與相對粗糙度（D）與粗糙度無關

5.常壓下，用水逆流汲取混合氣中氨的流程如圖所示，用泵將敞口水池

3

中的水輸送至汲取塔塔頂，并經噴嘴噴出，水流量35m/ho泵的入口管

為（f）\08mmx4mm無縫鋼管，出口管為076mmx3mm無縫鋼管°池中水深

為1.5m,池底至塔頂噴嘴入口處的垂直距離為20m。水流經全部管路的能

量損失為46J/kg（不包括噴嘴），泵出口管與噴嘴連接處的表壓為34kPa。

設初選泵的效率為60%,試求該初選泵的軸功率（水密度以lOOOkg/n?計）。

解：如圖，取水池液面為i-r截面，塔頂噴嘴入口處為2-2，截面,

并以1T'截面為基準水平面。在『1'和2-2'截面間列伯努利方程

p2Pi

叱=92-Z]）g+；（必一片）+~+ZWf

zP

其中Z]=0,/?）=0（表w（-0壓）,

〃2=34x10；&（表壓）z2=20-1.5=18.5/H

p=1000//府,Z嗎=427/kg

%35/3600

%=------=-----------7=2.53，〃/

噴頭入口處水流速~0.785J;0.785x0.072

將以上各值代入，可得輸送水所需的外加功

134x1O3

W,=18.5x9.81+—x2.53?+------+42=260.7J/奴

e21000

又因水的質量流量4，，，2"35/360。><1。00=9.72叱為

所以泵的有效功率為N,=Wcqm=260.7x9.72=2534W=2.534攵W

當泵效率為60%時，其軸功率為N=jN=-25^Q4=4.22kW

rj().6

1.某設備上方壓力表示數為53kPa,當地大氣壓為102kPa,則該設備的絕

壓為kPa0155

2.當Re=1600時，流體在圓形管內為層流時的摩擦系數人二；

若流體在管內為

完全湍流流淌時，摩擦系數人與無關，只是的函

數。

0.04,Re,管子相對粗糙度

3.某液體在內徑為&的水平管路中穩(wěn)定流淌，其平均流速為u。，當它以相

同的體積流量通過等長的內徑為d2(dLdo/2)的管子時，若流體為層流，則

壓降Dp為原來的倍。C

A.4；B.8；C.16；D.32、

4.如下圖所示，用泵將貯槽A內密度為880kg/m3,粘度為4cP的油用

的管道送至設備B,設備B內液面上方壓力表讀數為29.4

kPa,管路總長度（包括孔板在內全部局部阻力的當量長度）為80m,管

路上裝有孔板流量計，孔口直徑為56nlm,孔流系數C。=0.61,U形管壓差

計指示液為水銀，讀數R=750mm。已知「汞=13600依/〃兒管內流淌的摩擦

系數可按下列式子計算:層流時上=64/Re,湍流時4=0.3164/Re025,求：

⑴流量,m7h；

（2）當泵的效率〃=70%時，求軸功率。

解:⑴匕=3姐藍畫

=3600x0.61x0.785x0,056?xx（13600-880）x9.81x075

V880

=78.84//////

（6分）

78.84

U=---------7=1.22

0.785小3600x0.785x0.1512

Re=^=^?=40528.4湍流

所以衿里=3^=0.0223

Re0254O528.4025

在貯槽液面i-r和管路出口內側截面2-2響列柏努利方程得:

?A\P,Iu2”29400ccecSOxl.222?)

H,,=AzH-------FA,------=20-1----------------F0.0223x-------------------=24.3根

pgd2g9.81x8802x9.81x0.151

A,VoH880x78.84x24.3,

N=上-e=---------------=6r.56kW1IZ

102〃3600x102x0.7

1.當地大氣壓為latm,現測得一容器內的肯定壓力為350mmHg,則真空

度為

mH20o又測得另一容器內的表壓強為980imnHg,則其肯定壓強

為kPao5.57n】HO231.99KPa

2.某液體在內徑為d的水平管路中穩(wěn)定流淌，當它以相同體積流量通過

等長的內徑為3d的管子時，則流速為原來的倍；若變更前后均

為層流流淌，則摩擦系數為原來的

倍。1/9；3

3.孔板流量計是。C

A.變壓差流量計，需垂直安裝B.變截面流量計，需垂直安裝

C.變壓差流量計，需水平安裝D.變截面流量計，需水平安

裝

4.孔板流量計的孔流系數C。，當Re數增大時，其值°B

A.總在增大B.減小到肯定程度后保持為某定值

C.總是減小D.不定

5.如圖所示，用離心泵將常溫的水從貯水池輸送到敞口高位槽中，已知

高位槽的水面

離貯水池的水面高度保持為10mo輸送水量用孔板流量計測得?？装灏惭b

在離高位槽水面1m處，孔徑為20mm,孔流系數為0.65,所接U形管中指

示液為水銀，其密度為13600kg/m"管路為①54X2.0mm的鋼管,直管長

度和局部阻力當量長度之和（包括孔板局部阻力當量長度）為250nb其中

貯水池至孔板前測壓點A的直管長度和局部阻力當量長度之和為60m,水

的粘度為lcP,摩擦系數X可取為0.02o當水的流量為6.86m7h時”，試確

定：

（1）水通過泵所獲得的外加能量（J/kg）o

（2）孔板前測壓點A處的表壓強（Pa）。

（3）孔板流量計的U形管中指示液讀數R（mm）o

InA

―1----------rt-

6.86

解:=0.97/??/5

-3600x0.785x0.052

2500.972

⑴Yh=z-------=0.02x----x-----=47.08J/必

/fi-2d20.052

以低位槽液面1-1和高位槽液面2-2間列伯努利方程

gz呼+小*gZ?+骨號

其中：4=0（基準），6=6=0（表壓），u1=0,u2=0.

We=gZ2+^ft,=9.81x10+47.08=145.187/kg

(2)以IT和A點前3-3列伯努利方程

*gZ3+,+苧+Z”3

600.972

y\h-0.02xX---\--l-.3-J/kg

/f|-30X)52

〃3=(他一gZs一"一2/2/)p=(143.26-9.81x9----11.3)x1(XX)=432Kp儀表)

j2gR("一萬

⑶

3600x0.65端85皿05/°?！?/p>

=9.03〃〃〃

2x9.81x(13600-1000)

6.每小時將2Xl（Tkg、45℃氯苯用泵從反應器A輸送到高位槽B（如圖所

示），管出口處距反應器液面的垂直高度為15m,反應器液面上方維持

26.7kPa的絕壓，高位槽液面上方為大氣壓（1個標準大氣壓），管子為⑦

76mmX4mm,長26.6m的不銹鋼管，摩擦系數為0.0293。管線上有兩個全開

的閘閥、5個90°標準彎頭。45c氯苯的密度為1075kg-m-3,粘度為6.5義104

Pa-So泵的效率為70%,求泵的軸功率。

附各局部阻力系數：全開閘閥G1=0.17,90℃標準彎頭C2=0.75o

解：如圖，取1-1、2-2界面，以1-1截面為基準面

21+巴+且十乩=2,+及+互+皿

2gPS-2gpg

Pi=26.7kPa(絕壓)，Zi=0,Ui=0,P2=101.3kPa(絕壓)，z2=15m

WW一、，

u、=——=-----=1A2m/s

J

ir

EHf=入4-Z^-—

2g

1.422

-O0293X^-K?一十(O?5+2Ko.17+5x0.75)x

0.0682x9.812x9.81

=1.6497m

(101.3-26.7)xlQ?1472

H=+15+?+1.6497=23.83/n

e1075x9.8l2x9.81

N=WgHe/r]=\.S6kW

1.流體在管內作湍流流淌時：流淌類型從中心到壁依次

為：、、O湍流；過渡區(qū)；層流

2.氣體的粘度隨溫度的上升而,水的粘度隨溫度的上升

而O

3.增加;降低

4.測流體流量時，隨流量增加孔板流量計兩側壓差值將,若改用

轉了流量計，隨流量增加轉了兩側壓差值將o增大；不變

5.水（=1000kg/m3）^1atm下由泵以0.012n?/s從低位槽送往高位槽,

如圖。泵前的吸入管長和管徑分別為6nl和80mm,管內的摩擦系數為

0.02,泵前吸入管路（包括入口）的局部阻力系數之和為1.25。泵后

的排出管長和管徑分別為13m和60mm,管內的摩擦系數為0.03,泵

后排出管路（包括出口）的局部阻力系數之和為8.15。兩液面的高度

差H=10m,泵的吸入口比低