化工原理流体流动01习题

《化工原理流体流动01习题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理流体流动01习题（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章第一章流体流动习题流体流动习题 一、概念题 1某封闭容器内盛有水，水面上方压强为 p0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为 R1、R2和 R3，试判断： 1）R1 R2（，） ； 2）R3 0（，） ； 3）若水面压强 p0增大，则 R1 R2 R3 有何变化？（变大、变小，不变） 2如图所示，水从内径为 d1的管段流向内径为 d2管段，已知122dd，d1管段流体流动的速度头为 0.8m，mh7 . 01，忽略流经 AB 段的能量损失，则2hm，3hm。 3如图所示，管中水的流向为 AB，流经 AB 段的能量损失可忽略，则 p1与p2的关系为 。 21)

2、ppAmppB5 . 0)21mppC5 . 0)2121)ppD4 圆形直管内， Vs一定， 设计时若将 d增加一倍， 则层流时 hf是原值的 倍，高度湍流时，hf是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响） 。 5某水平直管中，输水时流量为 Vs，今改为输 2Vs 的有机物，且水水2，水水5 . 0，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的 倍；管路两端压差为水的 倍。 6已知图示均匀直管管路中输送水，在 A、B 两测压点间装一 U 形管压差计，指示液为水银，读数为 R（图示为正） 。则： 1）R 0（，=，） 2）A、B 两点的压差p= Pa。 )()iRgAghRgBi)()

3、()iRgghCghRgDi)()3）流体流经 A、B 点间的阻力损失fh为 J/kg。 4）若将水管水平放置，U 形管压差计仍竖直，则 R ，p，fh有何变化？ 7在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2 两点间阻力可近似等于阀门阻力。如图所示，试讨论： 1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，1p2p（，） ； 2） 当阀门关小，阀门阻力较大时，1p2p（，） ，R （变大，变小，不变） ； 3）若流量不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差p，R； （变大，变小，不变） 。 8图示管路两端连接两个水槽，管路中装有调节阀门一个。试讨论将阀门开大或关小时，管内流量Vq，管内总阻力

4、损失fh，直管阻力损失1fh和局部阻力损失2fh有何变化，并以箭头或适当文字在下表中予以表达（设水槽液位差 H 恒定） 。 总阻力损失fh直管阻力损失1fh局部阻力损失2fh流量Vq阀开大 阀关小 9图示管路，若两敞口容器内液位恒定，试问： 1）A 阀开大，则Vq；压力表读数1p；2p；21/ffhh；21/VVqq。 2）B 阀关小，则Vq；压力表读数1p；2p；21/ffhh；21/VVqq。 10流量 Vs 增加一倍，孔板流量计的阻力损失为原来的 倍，转子流量计的阻力损失为原来的 倍， 孔板流量计的孔口速度为原来的 倍，转子流量计的流速为原来的 倍，孔板流量计的读数为原来的 倍，转子流量

5、计的环隙通道面积为原来的 倍。 11某流体在一上细下粗的垂直变径管路中流过。现注意到安在离变径处有一定距离的粗、细两截面的的压强表读数相同。故可断定管内流体( )。 A. 向上流动； C. 处于静止； B. 向下流动； D. 流向不定 12下面关于因次分析法的说法中不正确的是（ ） 。 只有无法列出描述物理现象的微分方程时，才采用因次分析法； 因次分析法提供了找出复杂物理现象规律的可能性； 因次分析法证明： 无论多么复杂的过程， 都可以通过理论分析的方法来解决； 因次分析法能解决的问题普通实验方法也同样可以解决 1 流 体 在 直 管 内 流 动 造 成 的 阻 力 损 失 的 根 本 原 因

6、是 。 1因次分析法的依据是 。 1在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍；湍流、光滑管（ 0.3164/Re0.25）条件下，上述直管串联时的压降为并联时的 倍；在完全湍流区，上述直管串联时的压降为并联时的 倍。 16如图示供水管线。管长 L，流量 V，今因检修管子，用若干根直径为 1/2d，管长相同于 L 的管子并联代替原管，保证输水量 V 不变，设 为常数， /d 相同。局部阻力均忽略，则并联管数至少 根。 二、问答题 1一无变径管路由水平段、垂直段和倾斜段串联而成，在等长度的 A、B、C 三段两端各安一 U 形管压差计。设指示液和被测流体的密度分别为0和，

7、当流体自下而上流过管路时，试问： （1）A、B、C 三段的流动阻力是否相同？ （2）A、B、C 三段的压差是否相同？ （3）3 个压差计的读数AR、BR、CR 是否相同？试加以论证。 2.下面两种情况，可不可以用泊谡叶方程（232dflup ）直接计算管路两端的压强差？ （1）水平管，管内径为 50mm，流体的密度为 996kg/m3，粘度为 0.894mPa.s,流速为m/s。 （2）垂直管，管内径为 100mm，流体的相对密度为 0.85，粘度为 20mPa.s,流速为 0.4m/s。 1虹吸管将 20的苯（密度为 800kg/m3）从池中吸出，虹吸管用直径为 d的玻璃管制成，装置如图。设

8、管中流动按理想流体处理，假设池的直径很大，流动时液面不变。 （1）水在管中流动时，比较 AA、BB、CC、DD 面压力大小？ (2)管中流速大小与哪些因素有关？欲增加管中流速，可采取什么措施？管中流速的极限值是多少？ 2 用离心泵将蓄水池中 20的水送到敞口高位槽中， 流程如本题附图所示。管路为 573.5mm 的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力（包括孔板）当量长度之和为 250mm。输水量用孔板流量计测量，孔径 d0=20mm，孔流系数为 0.61。从池面到孔板前测压点 A 截面的管长（含所有局部阻力当量长度）为 80mm。U型管中指示液为汞。摩擦系数可近似用下式计算，即25. 0Re/31

9、64. 0当水流量为 7.42m3/h 时，试求： (1)每 kg 水通过泵所获得的净功； (2)A 截面 U 型管压差计的读数 R1； (3)孔板流量计的 U 型管压差计读数 R2。 3用离心泵向 E、F 两个敞口高位槽送水，管路系统如本题附图所示。已知：所有管路内径均为 33mm，摩擦系数为 0.028，AB 管段的长度（含所有局部阻力的当量长度）为 100m，泵出口处压强表读数为 294kPa，各槽内液面恒定。试计算： (1) 当泵只向 E 槽供水，而不向 F 槽供水、F 槽内的水也不向 E 槽倒灌（通过调节阀门 V1 与 V2 开度来实现） ，此时管内流速和 BC 段的长度（包括所有局

10、部阻力当量长度）为若干； (2) 欲同时向 EF 两槽供水，试定性分析如何调节两阀门的开度？ 假设调节阀门前后泵出口处压强表读数维持不变。 4 密度为 900kg/m3的某液体从敞口容器 A 经过内径为 40mm 的管路进入敞口容器 B，两容器内的液面高度恒定，管路中有一调节阀，阀前管长 65m，阀后管长 25m（均包括全部局部阻力的当量长度，进出口阻力忽略不计） 。当阀门全关时，阀前后的压强表读数分别为 80kPa 和 40kPa。现将调解阀开至某一开度，阀门阻力的当量长度为 30m，直管摩擦系数 =0.0045。试求： (1) 管内的流量为多少 m3/h？ (2) 阀前后的压强表的读数为多

11、少？ (3) 将阀门调至另一开度，且液面高度不在恒定（液面初始高度同上） ，试求两液面高度差降至 3m 时所需的时间。 （两容器内径均为 5m，假定流动系统总能量损失为hf=15u2） 。 答案答案 选填题选填题 1. 1）小于，根据静力学方程可知。 2）等于 3）变大，变大，不变 2. mh3 . 12，mh5 . 13guhguh222 2 22 1 1122dd，2)21()(12 1221 12uudduu42 12 2uu，mgu gu2 . 0241 22 12 2mh3 . 12mguhh5 . 122 2 233. C 据伯努利方程 221222pugzpugzB BA A)(

12、2)(22 21ABABuuzzgpp)(25 . 022 21ABuugppABuugpp5 . 0214. 16 倍，32 倍 5. 4，2 222uu dlhfd 不变，VVqq2，uu2ffhh4水平直管，ffhu dlpp225 . 0，ffhh4pp26. 1）0R，U 形管的示数表明 A-B 能量损失，能量损失为正，故0R2）B 静力学方程 gRzhgpRzgpiBA)()()(iBARgghppp3）)(,i BAfRgh列伯努利方程，BAfBB BAA Ahpugzpugz,2222BAfBAfABBAhghhzzgppp,)()(iRggh)(,i BAfRgh4）不变，)

13、(iRg，不变。 7. 1）根据伯努利方程 211pgzp21pp 2）fhpgzp21gzhppf2121pp R 变大，因为流动阻力变大。 3）流向改变，fhgzpp12fhgzpp12p变大，R 不变。 8.不变 变大 变小 变大 不变 变小 变大 变小 9. 1）A 阀开大，Vq变大，1p变小，2p变大，21/ffhh不变，21/VVqq不变。 2）B 阀关小，Vq变小，1p变大，2p变大，21/ffhh不变，21/VVqq变小。 10. 4，1，2，1，4，2 11. B 在 1 截面和 2 截面间列伯努利方程， fhupugzp222 2 22 1 121pp fhuugz2)(2

14、 12 212uu ，0fh，水向下流动。 12. 、 分析：首先，因次分析所要解决的正是那些不能完全用理论分析方法建立关系式或者无法用数学方法求解方程式的复杂问题。 其次，对一些复杂的、影响因素较多的物理现象，普通实验方法是无法解决的。例如流体因内磨擦力而产生的压降fp 与管径、管长、粘度、密度及流速等有关。现在要找出fp与d、l、u中任一变量的关系，如果采用普通的实验方法，假定每个变量只取 10 个实验值，则整个实验要做 10 万次！ 因次分析法将单个变量组成无因次数群后，大大减少了变量的个数和实验次数，使实验和数据处理工作成为可能。实验得出的数群之间的定量关系，在工程上与理论公式具有同等的重要性。 13. 流体具有粘性 14 因次一致性原则 15. 4，6.72，8 由泊谡叶方程知：1 ,2,ff pp=4221212uu ll将表达式代入范宁公式，可知75. 1ulpf，72. 622)(75. 175. 112121 ,2,uu ll ppff故完全湍流区又称阻力平方区， 该区域内压强与阻力的平方成正比。 并联改成串联后，不仅流速加倍，管长也加倍，故此时 822212 2121 ,2, uu llppff16. 6 根 设用 n 根管子