当前位置：文档库 › 新版化工原理习题答案(01)第一章流体流动

新版化工原理习题答案(01)第一章流体流动

第一章流体流动

流体的重要性质

1．某气柜的容积为6 000 m 3

，若气柜内的表压力为 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。

解：气柜满载时各气体的总摩尔数

()mol 4.246245mol 313

314.86000

0.10005.53.101t =???+==

RT pV n 各组分的质量：

kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =??=?=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =??=?=M n m

kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =??=?=M n m

2．若将密度为830 kg/ m 3

的油与密度为710 kg/ m 3

的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。

解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m

122

21t m 157.0m 7106083060=???

? ??+=+

+=ρρm m V V V 3

3t t m m kg 33.764m kg 157

.0120===

V m ρ 流体静力学

3．已知甲地区的平均大气压力为 kPa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同解：（1）设备内绝对压力

绝压=大气压-真空度= ()

kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数

真空度=大气压-绝压=()

kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-?

4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3

的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为×106

Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为×103

Pa ）

解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为

[]

（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133?=-??+?=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为

N 10627.3N 76.04

π103

.10110813.1)(4

233a ?????-=＝）－＝（A p p F

每个螺钉所受力为

N 10093.6N 014.04

105.39321?=÷??=F

因此

()（个）695.5N 10093.610627.3341≈=??==F F n

5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入

习题5附图

习题4附图

一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。解：（1）A 点的压力

()（表）

Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ?=??+??=+=gR gR p ρρ

（2）B 点的压力

()（表）

Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441

汞A B ?=??+?=+=gR p p ρ

6．如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U 管压差计，指示液为水银，读数R =100 mm ，

h =800 mm 。为防止水银扩散至空气中，在水银面上方充入少量水，

其高度可以忽略不计。已知当地大气压力为 kPa ，试求管路中心处流体的压力。

解：设管路中心处流体的压力为p 根据流体静力学基本方程式，A A p p '= 则 a ++p gh gR p ρρ=汞水

()80.132kPa

Pa 1.08.9136008.08.91000103.1013

=??-??-?=--=gR

gh p p a 汞水ρρ

7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。

解：3.13=gh 水ρ

()()m 36.1m 8.9100010003.133.13=??==g h 水ρ

流体流动概述

8. 密度为1800 kg/m 3

的某液体经一内径为60 mm 的管道输送到某处，若其平均流速为0.8

习题7附图

习题6附图

m/s ，求该液体的体积流量（m 3/h ）、质量流量（kg/s ）和质量通量[kg/(m 2

·s)]。

解： m 14.8s m 360006.0414

.38.04π3322h =???===d u

uA V s kg 26.2s kg 100006.04

.38.04π22s =???===ρρd u uA w

()()s m kg 800s m kg 10008.022?=??==ρu G

9．在实验室中，用内径为1.5 cm 的玻璃管路输送20 ℃的70%醋酸。已知质量流量为10 kg/min 。试分别用用SI 和厘米克秒单位计算该流动的雷诺数，并指出流动型态。解：（1）用SI 单位计算

查附录70%醋酸在20 ℃时，s Pa 1050.2m kg 106933??==-μρ， 0.015m cm 5.1==d

()m 882.0s m 1069015.04π60102b =???=u

()5657105.21069882.0015.03b =???==

-μ

du Re 故为湍流。

（2）用物理单位计算

()s cm g 025.0cm g 10693?==μρ， cm 5.1=d ，s m c 2.88b ==u 5657025.0069.12.885.1b =??==

du Re

10．有一装满水的储槽，直径1.2 m ，高3 m 。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4 cm ，测得水流过小孔的平均流速u 0与槽内水面高度z 的关系为：

zg u 262.00=

试求算（1）放出1 m 3

水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m 3

）；（2）又若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m 3

煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m 3

）解：放出1m 3

水后液面高度降至z 1，则 ()m 115.2m 8846.032.1785.01

01=-=?-=z z

由质量守恒，得

21d 0d M w w θ

-+=，01=w （无水补充）

20000.62w u A A A ρρ==（为小孔截面积）

AZ M ρ= (A 为储槽截面积) 故有 0262.00=+θρρd dz A gz A

即 θd A

A gz

dz 062.02-=

上式积分得 ))((

262.02

112100

z z A A g -=

θ ()min 1.2s 4.126s 115.2304.0181.9262.02

1212

==-??

? ???=

11．如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m ，水从φ108 mm ×4 mm 的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m 。已知水流经系统的能量损失可按∑h f =计算，其中u 为水在管内的平均流速（m/s ）。设流动为稳态，试计算（1）A -A '截面处水的平均流速；（2）水的流量（m 3

/h ）。

解：（1）A - A '截面处水的平均流速

在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得

22121b12b2f 1122p p gz u gz u h ρρ

++=+++∑

（1）式中 z 1=7 m ，u b1～0，p 1=0（表压） z 2=1.5 m ，p 2=0（表压），u b2 = u 2

代入式（1）得

22b2

19.8179.81 1.5 5.52

u u ?=?++ m 0.3b =u

（2）水的流量（以m 3

/h 计）

()h m 78.84s m 02355.0004.02018.04

14.30.3332

b2s ==?-??

==A u V

12．20 ℃的水以2.5 m/s 的平均流速流经φ38 mm ×2.5 mm 的水平管，此管以锥形管与另一φ53 mm ×3 mm 的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A 、B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压力。若水流经A 、B 两截面间的能量损失为 J/kg ，求两玻璃管的水面差（以mm 计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。解：在A 、B 两截面之间列机械能衡算方程

22121b12b2f 1122p p gz

u gz u h ρρ

++=+++∑

式中 z 1=z 2=0，s m 0.3b1=u

s m 232.1s m 2003.0053.020025.0038.05.22

21b12

b1b2=???

???-?-=???

? ??=???? ??=d d u A

A u u ∑h f = J/kg kg J 866.0kg J 5.125.2232.12

22f 2

2b2b22

1-=???

??+-=+

-=-∑

h u u u p p ρ

故

mm 3.88m 0883.0m 81.9866.02

1===-g

p p ρ 13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为?

Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ?4 mm ，进料量为20 m 3

/h 。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。

解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得

习题11附图习题12附图

习题13附图

1221e 2f 22

p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑ ()s m 966.1s m 004.02068.04

14.33600204πkg

J 700m 0.8Pa 1021.1Pa 100133.12

22f

1125251=?-?===

=≈=-?=?=∑d V

A V u h

u Z Z p p ；；；；

()22

2121e 21f 2

p p u u W g Z Z h ρ--=++-+∑

()()768.9W

W 173800360020kg J 175kg J 704.7893.146.2kg

J 700.88.92966.1800100133.121.1e s e 25=??===+++=???

???+?++?-=W w N W e 14．本题附图所示的贮槽内径D =2 m ，槽底与内径d 0为32 mm 的钢管相连，槽内无液体补充，其初始液面高度h 1为2 m （以管子中心线为基准）。液体在管内流动时的全部能量损失可按∑

h f =20 u 2计算，式中的u 为液体在管内的平均流速（m/s ）。试求当槽内液面下降1 m 时所需的

时间。

解：由质量衡算方程，得

12d d M W W θ=+ （1） 2120b π04

W W d u ρ==，（2）

2d πd d 4d M h D ρθθ

= （3）

将式（2），（3）代入式（1）得 220b πd 044d h d u D πρρθ

+= 即 2b 0d ()0d D h u d θ

+= （4）

在贮槽液面与管出口截面之间列机械能衡算方程

b1b21212f 22u u p p gz gz h ρρ

++=+++∑

即 2222b b f b b 2020.522

u u gh h u u =+∑=+= 或写成 2b 20.59.81

h u =

习题14附图

b u =（5）式（4）与式（5）联立，得

22d ()00.032d h θ=

即 θd h

h =-d 5645

. θ=0，h =h 1=2 m ；θ=θ，h =1m 积分得 [] 1.3h s 4676s 212564521==-?-=θ 动量传递现象与管内流动阻力

15．某不可压缩流体在矩形截面的管道中作一维定态层流流动。设管道宽度为b ，高度2y 0，且b >>y 0，流道长度为L ，两端压力降为p ?，试根据力的衡算导出（1）剪应力τ随高度

y （自中心至任意一点的距离）变化的关系式；（2）通道截面上的速度分布方程；（3）平均流

速与最大流速的关系。

解：（1）由于b>>y 0 ,可近似认为两板无限宽，故有 y L

yb p bL ?-=??-=

)2(21τ （1）（2）将牛顿黏性定律代入（1）得 d d u y τμ=- d d u p y y L μ?=

上式积分得

C y L

p u +?=22μ （2）

边界条件为 y =0，u =0，代入式（2）中，得 C =-2

02y L

p C μ?=

因此 )(2202y y L

p u -?=μ （3）

（3）当y =y 0，u =u max 故有 2

0max 2y L

p u μ?-

= 再将式（3）写成

2max 01()y u u y ??=-?

???

（4）根据u b 的定义，得

2b max max

112d 1()d 3

A A y u u A u A u A A y ??==-=???

????

16．不可压缩流体在水平圆管中作一维定态轴向层流流动，试证明（1）与主体流速u 相应的速度点出现在离管壁处，其中r i 为管内半径；（2）剪应力沿径向为直线分布，且在管中心为零。

解：（1）22max b i i 1()21()r r u u u r r ????=-=-???????

? （1）

当u =u b 时，由式（1）得 2i

1()12

r r =-

解得 i 707.0r r =

由管壁面算起的距离为i i i i 293.0707.0r r r r r y =-=-= （2）由d d u

τμ

=- 对式（1）求导得 max 2

2d d u u r r r = 故 max b 22

i i 24u u r r

r r μμτ== （3）在管中心处，r =0，故τ=0。

17．流体在圆管内作定态湍流时的速度分布可用如下的经验式表达

1max z 1??

? ??

-=R r u u 试计算管内平均流速与最大流速之比u /u max 。

解：17

z max 2

2πd 12πd ππr u u r r u r r R R

R ??

=- ???

令

R 1

1721787z max max max

1(1)112πd 2π(1)d 2()d 0.817ππr

y r R y R

u u r r y u R y y u y y y u R R

==-==-=-=??

?，则

18．某液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。若管长及液体物性不变，将管径减至原来的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时 f p ?=f h ρ∑ 或

f h ∑

=f p ?/ρ=λ

b 2

u L d ρ ∑∑

h =（

b22112))()(u u d d λλ 式中 2

1d d =2 ，b2b1u u =（21d d ）2

因此 ∑∑

h =221

(

)(2)(4)λλ=3212λλ

又由于 25

.0Re

316.0=λ

12λλ=（25021.)Re Re =（0.251b12b2

)d u d u =（2×25041

.)=（）=

故

∑∑f1

f2h

=32×=

19．用泵将2×104

kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持×103

Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管，总长为35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管

路出口的距离为17 m 。若泵的效率为，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m 3

，黏度为?

Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm 。）

解：在反应器液面1-1，

与管路出口内侧截面2-2，

间列机械能衡算方程，以截面1-1，

为基

习题19附图

准水平面，得

b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ

+++=+++∑ （1）

式中 z 1=0，z 2=17 m ，u b1≈0 m 43.1m 1073

068.0785.036001024

2b2=????==

d w

u p 1=×103

Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得

b221e 21f ()2u p p W g z z h ρ

-=-+++∑

=×17+24312.+1073

109.253

h ∑=+f

h ∑

其中

h ∑=（λ+

L L d

+∑+∑ζ）2

b22

=Re b du ρμ

0.068 1.4310730.6310-???=×105

0044.0=d e

根据Re 与e /d 值，查得λ=，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为闸阀（全开）： ×2 m =0.86 m 标准弯头： ×5 m =11 m

故 f h ∑=×350.8611

0.068

++++4)kg J 243.12=kg

于是 ()kg J 217.7kg J 74.250.192e =+=W 泵的轴功率为

s N =e W η/w =W 7

.036001027.2174

???=

流体输送管路的计算

20．如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100 mm 的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15 m 处安有以水银为指示液的U 管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m 。

（1）当闸阀关闭时，测得R =600 mm 、h =1500 mm ；当闸阀部分开启时，测得R =400 mm 、

h =1400 mm 。摩擦系数λ可取为，管路入口处的局部阻力系数取为。问每小时从管中流出多少

水（m 3

）

（2）当闸阀全开时，U 管压差计测压处的压力为多少Pa （表压）。（闸阀全开时L e /d ≈15，摩擦系数仍可取。）

解：（1）闸阀部分开启时水的流量

在贮槽水面1-1，与测压点处截面2-2，间列机械能衡算方程，并通过截面2-2，

的中心作基准水平面，得

b1b21212f 12

22u u p p gz gz h ρρ

++=+++∑，－（a ）式中 p 1=0(表)

()（表）Pa 39630Pa 4.181.910004.081.913600O H Hg 22=??-??=-=gR gR p ρρ u b2=0，z 2=0

z 1可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知

H O 1Hg ()g z h gR ρρ+= （b ）

式中 h =1.5 m, R =0.6 m 将已知数据代入式（b ）得

m 66.6m 5.110006.0136001=??

??-?=z

习题20附图

222

2b b f,1-2

c b b 15() 2.13(0.0250.5) 2.1320.12

u u L h u u d λζ∑=+==?+=

将以上各值代入式（a ），即 ×=2

b 2

u +

1000

39630+ u b 2

解得 s m 13.3b =u 水的流量为 ()s m 43.1s m 13.31.0785.036004

π3600

332b 2

s =???==u d V （2）闸阀全开时测压点处的压力

在截面1-1，与管路出口内侧截面3-3，

间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得

b1b33113f 13

22u u p p gz gz h ρρ

++=+++∑，－（c ）式中 z 1=6.66 m ，z 3=0，u b1=0，p 1=p 3 2e b f,13

c ()2L L u h

d λζ-+∑∑=+=2

b 350.025(15)0.5 4.810.12

u u ??++=???? 将以上数据代入式（c ），即 ×=2

b 2

u + u b 2

解得 s m 13.3b =u

再在截面1-1，与2-2，

间列机械能衡算方程，基平面同前，得

b1b21212f 12

22u u p p gz gz h ρρ

++=+++∑，－（d ）式中 z 1=6.66 m ，z 2=0，u b1≈0，u b2=3.51 m/s ，p 1=0（表压力）

kg J 26.2kg J 251

.35.01.05.1025.02

f,1=??

? ??+=∑-h

将以上数值代入上式，则

2.261000

251.366.681.922

++=?p

解得 p 2=×104

Pa （表压）

21．10 ℃的水以500 l/min 的流量流经一长为300 m 的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm 。有6 m 的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。解：由于是直径均一的水平圆管，故机械能衡算方程简化为

12f p p h ρ-=∑

上式两端同除以加速度g ，得 g

p p ρ21-=

h ∑/g=6 m （题给）

即

f h ∑

b 2

u L d λ=6× J/kg = J/kg （a ） 223

2s b 01062.04

π60105004π--=??==d d d V u 将u b 代入式（a ），并简化得

λ4510874.2-?=d （b ） λ与Re 及e /d 有关，采用试差法，设λ=代入式（b ），求出d =0.0904m 。下面验算所设的λ值是否正确：

000553.00904.01005.03=?=-d e s m 3.1s m 0904.001062.02b ==u 10 ℃水物性由附录查得

ρ=1000 kg/m 3

，μ=×10-5

Pa s ?

()45b 1099.81077.130100003.10904.0?=???=-μρdu Re 由e /d 及Re ，查得λ= 故 m m 4.90m 0904.0==d

22．如本题附图所示，自水塔将水送至车间，输送管路用114mm 4φ?mm 的钢管，管路总长为190 m （包括管件与阀门的当量长度，但不包括进、出口损失）。水塔内水面维持恒定，并高于出水口15 m 。设水温为12 ℃，试求管路的输水量（m 3

/h ）。

解：在截面11'-和截面22'-之间列柏努利方程式，得

习题22附图

12212f 22

p u p u gZ gZ h ρρ++=+++∑

55122111.013310Pa 1.013310Pa 15.0m 0p p Z Z u =?=?-=≈；；；

()22

e 2

212f 9.8150.522l l u u g Z Z h d λ??+=--=?-+ ? ???

∑∑ e 2

2 1.5294l l u d λ??++= ? ???

∑ ()

22941792.45 1.5u λ=

+ （1）

采用试差法，2 2.57m s u =假设 55

0.106 2.57999.8

2.1910124.2310

du R ρ

-??=

=??则 0.2

0.0019

106e d =≈取管壁的绝对粗糙度为0.2 mm ，

则管壁的相对粗糙度为 0.024

λ=查图1-22，得代入式（1）得， 2 2.57m s u =

故假设正确，2 2.57m s u = 管路的输水量

()h m 61.81h m 3600004.02114.04

.357.23322=??-??

==A u V 23．本题附图所示为一输水系统，高位槽的水面维持恒定，水分别从BC 与BD 两支管排出，高位槽液面与两支管出口间的距离均为11 。AB 管段内径为38 m 、长为58 m ；BC 支管的内径为32 mm 、长为12.5 m ；BD

支管的内径为26 mm 、长为14 m ，各段管长均包括管件及阀门全开时的当量长度。AB 与BC 管段的摩擦系数λ

均可取为。试计算（1）当BD 支管的阀门关闭时，BC 支管的最大排水量为多少（m 3

/h ）；（2）

习题23附图

当所有阀门全开时，两支管的排水量各为多少（m 3

/h ）（BD 支管的管壁绝对粗糙度，可取为0.15 mm ，水的密度为1000 kg/m 3

，黏度为0.001Pa s ?。）

解：（1）当BD 支管的阀门关闭时，BC 支管的最大排水量

在高位槽水面1-1，

与BC 支管出口内侧截面C-C ,

间列机械能衡算方程，并以截面C-C ,

为基准平面得

b1b 11f 22C C C u u p p gz gz h ρρ

++=+++∑

式中 z 1=11 m ，z c =0，u b1≈0，p 1=p c

故 2

b f 2

C u h +∑=×11=kg （a ）

f f ,f ,AB BC h h h ∑=∑+∑ （b ）

b,e

f,c ()2

AB AB u L L h d λζ+∑∑=+

2b,2

b,58(0.030.5)23.150.0382

AB AB

u u =?+= （c ） 2b,2

f,b,12.5(0.03) 5.860.0322

BC BC BC

u h u ∑=?= （d ） 2

2422b,b,b,b,b,32(

)(

)0.538

BC AB BC AB BC BC

d u u u u u d =∴

==Q

（e ）将式（e ）代入式（b ）得

f,b,b,23.150.511.58AB BC BC

h u u ∑=?= （f ）将式（f ）、（d ）代入式（b ）,得

222f b,b,b,11.58 5.8617.44BC BC BC

h u u u ∑=+= u bC =u b,BC ，并以∑h f 值代入式（a ），解得 u b,BC =2.45 m/s 故 V BC =3600×

π4

××2.45 m 3/h=7.10 m 3

/h （2）当所有阀门全开时，两支管的排水量根据分支管路流动规律，有

b,b f,f,22D C C D C BC D BD

u u p p gz h gz h ρρ

+++∑=+++∑ （a ）

两支管出口均在同一水平面上，下游截面列于两支管出口外侧，于是上式可简化为

f,f,BC BD h h ∑=∑

b,e

f,c ()2

BC BC D u L L h d λζ+∑∑=+

2b,2

b,12.5(0.031) 6.360.0322

BC BC

u u =?+= 2b,2

f,b,14(1)(269.20.5)0.0262BD BD BD

u h u λλ∑=+=+ 将f,f,BC BD h h ∑∑、值代入式（a ）中，得

b,b,6.36(269.20.5)BC BD

u u λ=+ （b ）分支管路的主管与支管的流量关系为 V AB =V BC +V BD

222b,b,b,AB AB BC BC BD BD d u d u d u =+

222b,b,b,0.0380.0320.026AB BC BD u u u =+ 上式经整理后得

b,b,b,0.7080.469AB BC BD u u u =+ （c ）

在截面1-1，与C-C ’间列机械能衡算方程，并以C -C ’

为基准水平面，得

b,b111f

22C C C u u p p gz gz h ρρ

++=+++∑ （d ）

上式中 z 1=11 m ，z C =0，u b1≈0，u b, C ≈0 上式可简化为

f f,f,107.9J k

g AB BC

h h h ∑=∑+∑=

前已算出 2

f,b,

f,b,23.15 6.36AB AB

BC BC

h u h u ∑=∑= 因此 22

b,b,23.15 6.36107.9

AB BC u u += 在式（b ）、（c ）、（d ）中，u b,AB 、u b,BC 、u b,BD 即λ均为未知数，且λ又为u b,BD 的函数，可采用试差法求解。设u b,BD =1.45 m/s ，则 3770010

1100045.126.03

b =???=

=-μρdu Re 0058.02615

.0==d e 查摩擦系数图得λ=。将λ与u b,BD 代入式（b ）得

()2BC

45.15.0034.02.26936.6?+?=b u

解得 m 79.1BC b,=u 将u b,BC 、u b,BD 值代入式（c ），解得

()s m 95.1s m 45.1469.079.1708.0AB b,=?+?=u 将u b,AB 、u b,BC 值代入式（d ）左侧，即 4.10879.136.695.115.2322=?+?

计算结果与式（d ）右侧数值基本相符（≈），故u b,BD 可以接受，于是两支管的排水量分别为

m 18.5m 79.1032.04π

3600332BC =???=V m 77.2h m 45.1026.04

3600332BC

=???=V

24．在内径为300 mm 的管道中，用测速管测量管内空气的流量。测量点处的温度为20 ℃，真空度为500 Pa ，大气压力为×103

Pa 。测速管插入管道的中心线处。测压装置为微差压差计，指示液是油和水，其密度分别为835 kg/m 3

和998 kg/m 3

，测得的读数为100 mm 。试求空气的质量流量（kg/h ）。

解： ()()Pa 74.159Pa 1.08.9835998C A =??-=-=?gR P ρρ

查附录得，20 ℃， kPa 时空气的密度为1.203 kg/m 3

，黏度为×10-5

Pa s ?，则管中空气

的密度为

33m kg 166.1m kg 3.1015

.066.98203.1=-?

=ρ

s m 55.16s m 166.174.15922max =?=?=ρ

u 5max max -5

0.316.55 1.166

e 3.198101.8110

du R ρ

??=

=?? 查图1-28，得

max

0.85u u =

m 07.14m 55.1685.085.0max =?==u u h kg 159.11h kg 166.13.0785.007.1422h =???=?=ρ

uA W

25．在5.2mm 38?φmm 的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4 mm ，管中流动的是20 ℃的甲苯，采用角接取压法用U 管压差计测量孔板两侧的压力差，以水银为指示液，测压连接管中充满甲苯。现测得U 管压差计的读数为600 mm ，试计算管中甲苯的流量为多少（kg/h ）

解：已知孔板直径d o =16.4 mm ，管径d 1=33 mm ，则 ()()247.0033.00164.02

1o 1o ===d d A A

设Re >Re o ，由教材查图1-30得C o =，查附录得20 ℃甲苯的密度为866 kg/m 3

，黏度为×10-3

Pa·s 。甲苯在孔板处的流速为 ()

()s m 24.8s m 866

866136006.081.92626

.02A o

o =-???=-=ρ

ρρgR C u

甲苯的流量为 h kg 5427h kg 0164.04

24.8360036002o o s =???==ρA u V 检验Re 值，管内流速为

s m 04.2s m 24.8334.162

b1=???

??=u

c 43

b11Re 1072.910

6.0866

04.2033.0>?=???==-μρu d Re

原假定正确。非牛顿型流体的流动

26．用泵将容器中的蜂蜜以×10-3 m 3

/s 流量送往高位槽中，管路长（包括局部阻力的当量长度）为20 m ，管径

为 m ，蜂蜜的流动特性服从幂律5

.0d d 05.0???

? ?

?=y

u z τ，密度ρ=1250 kg /m 3，求泵应提供的能量（J /kg ）。

解：在截面11'-和截面22'-之间列柏努利方程式，得

1221e 2f 22

p u p u gZ W gZ h ρρ+++=+++∑

55122111.013310Pa 1.013310Pa 6.0m 0p p Z Z u =?=?-=≈；；；；02≈u

习题26附图

()2

e 2e 21

f 6.28103.140.12049.8658.820.12

l l u W g Z Z h d λλ-??

?? ?

??+??=-+=?-=-∑∑ 58.864λ=-

0.5

0.521

0.510.5

3130.510.8648640.058440.512500.1

n n n n u K n d λρ----+?+????==?? ? ??????? 1.50.5

050.8 1.398

3.212.5

8 3.2 3.540.3540.004512501250

--=?=???= ()kg J 51.58kg J 0045.0648.58648.58e =?-=-=λW

(完整版)化工原理流体流动题库..

第一章《流体力学》练习题一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 3．层流与湍流的本质区别是（）。

A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 D 4．气体是（）的流体。 A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 B 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。

C 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 A 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。

A 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 A 10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若

为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。 A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 B 12. 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( )。 A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 A

化工原理试题库答案(上册总)2

化工原理试题库（上册）第一章流体流动一、选择题 1. 连续操作时，物料衡算通式中的过程积累量G A 为（ A ）。 A.零 B.正数 C.负数 D.任意值 2. 热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定（ A ）的焓为零。 A.0℃液体 B.0℃气体 C.100℃液体 D.100℃气体 3. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ D ）。 A.阻力越大，静压强下降就越大 B.流体的粘度越大，阻力越大 C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa ，用基本单位表示是（ C ）。 A.atm B.mmHg C.Kg/m.s 2 D.N/m 2 5. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ B ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 6. 对可压缩流体，满足( C )条件时，才能应用柏努力方程求解。 A.)%(20p p p 121式中压强采用表压表示<- B. )%(01p p p 1 21式中压强采用表压表示<- C.)%(20p p p 121式中压强采用绝压表示<- D. )%(01p p p 1 21式中压强采用绝压表示<- 7. 判断流体的流动类型用（ C ）准数。 A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 8. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为( B )。 A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线 9. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ A ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 10. 流体在管内流动时的摩擦系数与（ B ）有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B. 雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 D. 欧拉准数和相对粗糙度 11. 测速管测量得到的速度是流体（ C ）速度。 A.在管壁处 B.在管中心 C.瞬时 D.平均 12. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。

化工原理选择题题库—流体流动解析

流体流动【当前章节】流体流动内部结构【当前难度】1 1、如下各物理量中，与压强有关的有几个（B ）①压强不太高时气体的黏度； ②压强不太高时气体的运动黏度③压强不太高时气体的流速；④压强不太高时气体的质量流速 A.1 B.2 C.3 D.4 2、流体在管内流动时，如下有几项会使层流内层增厚？（B ）* ①流体黏度变小；②流体流速减小；③如为液体，升高其温度；④如为气体，升高其温度 A.1 B.2 C.3 D.4 3、如下关于定态流动和非定态流动的说法，正确的是（B ） A.定态流动时，流体内各处的流动参数（）均相同 B.定态流动时，流体内各处的流动参数（）均不随时间而变化 C.非定态流动时，流体内各处的流动参数都不相同 D.非定态流动时，流体流量随时间的推移而减小 4、管内流体流动时，如下哪一项不利于形成湍流（B ） A.增大管径 B.减小流体密度 C.增加流体流量 D.减小流体粘度 5、针对圆管内的流体流动，关于层流与湍流的区别，如下表述中正确的是（C ）* A.剪应力沿径向分布的数学规律不同 B.湍流时不存在由于分子热运动而造成的动量传递，而层流时存在 C.同种流体在同样的速度梯度下，湍流剪应力大于层流 D.湍流时流体所有的质点都在脉动，而层流时流体所有质点都不脉动 6、某黏度为50mPa.s的流体在内径为60mm的圆管内做定态流动，管截面上的速度分布服从u=20y-200y*y。式中y为管截面上某一点至管壁的距离，m；u为

该点处流速，m/s。则管内最大剪应力为（A）* A.1.0Pa B.0.4Pa C.0.021 D.条件不足，无法计算 7、某流体在内径为60mm的圆管内做定态流动，管截面上的速度分布服从u=20y-200y*y。式中y为管截面上某一点至管壁的距离，m；u为该点处流速，m/s。则管内最大速度为（C） A.0.5m/s B.0.48m/s C.0.42m/s D.1.0m/s 8、当圆管内流动充分发展时，其边界层的厚度（B ） A.等于管子的内直径 B.等于管子的内半径 C.大于管子的内半径 D.大于管子的内直径 9、在研究流体流动问题时，最小的考察对象通常是（ A） A.流体的质点 B.流体的分子 C.液滴或气泡 D.流体层 10、流体的连续介质假定是指（D ） A.流体分子之间没有间隙 B.液流之中没有气泡，气流之中没有液滴 C.流体层之间没有间隙 D.流体质点之间没有间隙 11、理想气体状态方程中的压强是指气体的（B ） A.表压强 B.绝对压强 C.真空度 D.以上压强都可用于气体状态方程 12、以下哪项为基准的压强称为真空度（A ） A.当地大气压 B.标准大气压 C.绝对0压强 D.其他三个都不是

化工原理实验

《化工原理实验》讲稿二0一四年二月

1.雷诺实验一、实验目的 1.观察层流、湍流的流态及其转化特征； 2.测定临街雷诺准数，掌握圆管流动形态的判别准则； 3.观察紊流（或湍流）产生过程，理解紊流产生机理。二、实验原理 1. 液体在运动时，存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大，质点惯性力也逐渐增大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。这种从层流到紊流的运动状态，反应了液流内部结构从量变到质变的一个变化过程。 2.当初始状态流速较大时，从紊流到层流的过渡流速为下临界流速，对应的雷诺准数为下临界雷诺数，反之为上临界流速和上临界雷诺数。 μ ρu d = Re （1）式中 d ——导管直径，m ； ρ——流体密度，kg ·m 3-； μ——流体粘度，Pa ·s ； u ——流体流速，m ·s 1-；大量实验测得：当雷诺准数小于某一下临界值时，流体流动型态恒为层流；当雷诺数大于某一上临界值时，流体流型恒为湍流。在上临界值与下临界值之间，则为不稳定的过渡区域。对于圆形导管，下临界雷诺数为2000，上临界雷诺数为10000。一般情况下，上临界雷诺数为4000时，即可形成湍流。应当指出，层流与湍流之间并非是突然的转变，而是两者之间相隔一个不稳定过渡区域，因此，临界雷诺数测定值和流型的转变，在一定程度上受一些不稳定的其他因素的影响。三、实验装置 (雷诺实验仪CEA —F01型) 雷诺试验装置主要由稳压溢流水槽、试验导管和转子流量计等部分组成，如图1所示。自来水不断注入并稳压溢流水槽。稳压溢流水槽的水流经试验导管和流量计，最后排入下水道。稳压溢流水槽的溢流水，也直接排入下水道。

化工原理试题库(含答案)

化工原理试题库试题一一：填空题（18分） 1、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。 3、流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中，由于_________________________________________，其传热效果好。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水试题一答案：一、填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、层流、过渡流和湍流。 2、增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁路阀来调节流量的。 5、分散、连续。 6、过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。试题二

新版化工原理习题答案(01)第一章流体流动

第一章流体流动流体的重要性质 1．某气柜的容积为6 000 m 3 ，若气柜的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。解：气柜满载时各气体的总摩尔数 ()mol 4.246245mol 313 314.86000 0.10005.53.101t =???+== RT pV n 各组分的质量： kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =??=?=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =??=?=M n m kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =??=?=M n m 2．若将密度为830 kg/ m 3 的油与密度为710 kg/ m 3 的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m 3 3122 1 1 21t m 157.0m 7106083060=??? ? ??+=+ = +=ρρm m V V V 3 3t t m m kg 33.764m kg 157 .0120=== V m ρ 流体静力学 3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？解：（1）设备绝对压力绝压=大气压-真空度= () kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=() kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉

化工原理习题第一部分流体流动答案

化工原理习题：第一部分流体流动一、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.牛顿粘性定律的表达式τ=μ，其应用条件是牛顿型流体层（滞）流流体。 5.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????常数=++=g p g u z E ρ22 ??????????????；单位重量流体的机械能衡算式为????? 常数=++=p u gz E 22 ρρ????????????；单位体积流体的机械能衡算式为?????? 常数=++=g p g u z E ρ22???????????； 6.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 z 1ρg+（u 12ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2）。 7.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。 8.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。 9.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。 10 在离心泵工作时，用于将动能转变为压能的部件是____泵壳__________。 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.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

流体流动阻力的测定化工原理实验报告

北京化工大学实验报告课程名称：化工原理实验实验日期： 2008.10.29 班级：化工0602 姓名：许兵兵学号： 200611048 同组人：汤全鑫阮大江阳笑天流体流动阻力的测定摘要 ● 测定层流状态下直管段的摩擦阻力系数（光滑管、粗糙管和层流管）。 ● 测定湍流状态不同（ε/d）条件下直管段的摩擦阻力系数（突然扩大管）。 ● 测定湍流状态下管道局部的阻力系数的局部阻力损失。 ● 本次实验数据的处理与图形的拟合利用Matlab 完成。关键词流体流动阻力雷诺数阻力系数实验数据 Matlab 一、实验目的 1、掌握直管摩擦阻力系数的测量的一般方法； 2、测定直管的摩擦阻力系数λ以及突扩管的局部阻力系数ζ； 3、测定层流管的摩擦阻力 4、验证湍流区内λ、Re 和相对粗糙度的函数关系 5、将所得光滑管的Re -λ方程与Blasius 方程相比较。二、实验原理不可压缩流体（如水），在圆形直管中作稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大和弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。影响流体流动阻力的因素较多，在工程研究中，利用因次分析法简化实验，引入无因此数群雷诺数： μρ du = Re 相对粗糙度： d ε 管路长径比： d l 可导出： 2)(Re,2u d d l p ??=?εφρ 这样，可通过实验方法直接测定直管摩擦阻力系数与压头损失之间的关系： 22u d l p H f ? ?=?=λρ

因此，通过改变流体的流速可测定出不同Re 下的摩擦阻力系数，即可得出一定相对粗糙度的管子的λ—Re 关系。在湍流区内，λ = f（Re ，ε/ d ），对于光滑管大量实验证明，当Re 在3×103至105的范围内，λ与Re 的关系遵循Blasius 关系式，即： 25 .0Re 3163.0=λ 对于层流时的摩擦阻力系数，由哈根—泊谡叶公式和范宁公式，对比可得： Re 64=λ 局部阻力： f H =2 2 u ?ξ [J/kg] 三、装置和流程四、操作步骤 1、启动水泵，打开光滑管路的开关阀及压降的切换阀，关闭其它管路的开关阀和切换阀； 2、排尽体系空气，使流体在管中连续流动。检验空气是否排尽的方法是看当流量为零时候U 形压差计的两液面是否水平； 3、调节倒U 型压差计阀门1、2、3、 4、5的开关，使引压管线内流体连续、液柱等高； 4、打开流量调节阀，由大到小改变10次流量（Re min ＞4000）,记录光滑管压降、孔板压降数据； 5、完成10组数据测量后，验证其中两组数据，确保无误后，关闭该组阀门； 6、测量粗糙管（10组）、突然扩大管（6组）数据时，方法及操作同上； 7、测量层流管压降时，首先连通阀门6、7、8、9、10所在任意一条回流管线，其次打开进入高位水灌的上水阀门11，关闭出口流量调节阀16； 8、当高位水灌有溢流时，打开层流管的压降切换阀，对引压管线进行排气操作； 9、打开倒U 型压差计阀门5，使液柱上升到n 型压差计示数为0的位置附近，然后关闭该阀门，检图1 流体阻力实验装置流程图 1．水箱 2．离心泵 3．孔板流量计 4．管路切换阀 5．测量管路 6．稳流罐 7．流量调节阀

(完整版)《化工原理》试题库答案(2)

《化工原理》试题库答案一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以0.1m/s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11.流体在管内呈湍流流动时B。 A.Re≥2000 B. Re>4000 C. 2000

化工原理第1章--流体流动-习题及答案

一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（）。 D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。4．气体是（）的流体。 B A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。

10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 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( )。 A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 13.层流底层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。 16.层流与湍流的本质区别是：( )。 D A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。B A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵

化工原理实验答案

实验四 1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响? 无影响。因为Q=αA△t m，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由于蒸汽的温度不变，故△t m不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响，所以传热效果不变。 2.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么措施？不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。冷凝器必须设置排气口，以排除不冷凝气体。 3.实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷凝水？冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速率。在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k 接近于哪种流体的壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数 5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。

实验五固体流态化实验 1.从观察到的现象，判断属于何种流化？ 2.实际流化时，p为什么会波动？ 3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？ 4流体分布板的作用是什么？实验六精馏 1．精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关? 答（1）因为塔釜压力与塔板压力降有关。塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起，因而塔板压力降与气体流量（即塔内蒸汽量）有很大关系。气体流量过大时，会造成过量液沫夹带以致产生液泛，这时塔板压力降会急剧加大，塔釜压力随之升高，因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。（2）塔釜温度、流体的粘度、进料组成、回流量。 2．板式塔气液两相的流动特点是什么? 答：液相为连续相，气相为分散相。 3．操作中增加回流比的方法是什么，能否采用减少塔顶出料量D的方法? 答：（1）减少成品酒精的采出量或增大进料量，以增大回流比；（2）加大蒸气量，增加塔顶冷凝水量，以提高凝液量，增大回流比。 5．本实验中进料状态为冷态进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象，应如何调节?

流体流动东南大学化工考研复试化工原理考试题库

第一章流体流动一、单项选择题（每小题1分） 1．在SI单位制中，通用气体常数R的单位为( ) A. atm·cm / mol·K B. Pa·m /mol·K C. Kf·m / mol·K D. Ibf·ft / Ibmol·K 2．系统处于稳态指的是 ( ) A. 系统操作参数不随时间改变 B. 系统操作参数不随位置改变 C. 系统操作参数随位置改变,但不随时间改变 D. 系统操作参数随时间改变,但不随位置改变 3.下列流体中，认为密度随压力变化的是 ( ) A．甲烷 B.辛烷 C.甲苯 D. 水 4. 下列关于压力的表述中，正确的是 ( ) A. 绝对压强 = 大气压强 + 真空度 B. 绝对压强 = 大气压强 - 真空度 C. 绝对压强 = 大气压 - 表压强 D. 绝对压强 = 表压强 + 真空度 5．某系统的绝对压力为，若当地大气压为，则该系统的真空度为 ( ) A. 0.1MPa B. C. D. 6. 容器中装有某种液体，任取两点A，B，A点高度大于B点高度，则 ( ) A. p A > p B B. p A < p B C. p A = p B D. 当液面上方的压强改变时,液体内部压强不发生改变 7．在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U型压差计，当流体流过该管时，压差计读数R值反映( )。 A．A、B两截面间的压强差； B．A、B两截面间的流动阻力； C．A、B两截面间动压头变化； D．突然扩大或缩小的局部阻力。 8. 使用U型管压差计测量较小压差时，为了准确读数，下列方法中正确的做法是（） A. 选择较大密度的指示液 B. 选择较小密度的指示液 C. 使用与被测流体密度相近的指示液 D. 加大指示液与被测流体密度的差别 9．用一U型管压差计测定正辛烷在管中两点间的压强差，若两点间的压差较小，为了提高读数精度，你认为较好的指示剂为( ) A. 乙醇 B. 水 C. 汞 D. 甲苯 10．所谓理想流体，指的是（） A. 分子间作用力为零的流体 B. 牛顿流体 C. 稳定的胶体 D. 气体 11．牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈( )。 A．过渡型流动； B．湍流流动； C．层流流动； D．静止状态。12．有两种关于粘性的说法：( ) (1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 (2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。 A．这两种说法都对 B．第一种说法对，第二种说法不对 C．这两种说法都不对 D．第二种说法对，第一种说法不对

化工原理流体流动

化工原理流体流动一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备运算差不多上以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采纳了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判定。 6．单位时刻内过程的变化率称为___________。二咨询答题 7．什么是单元操作？要紧包括哪些差不多操作？ 8．提高过程速率的途径是什么？一填空题 1．单位体积流体的质量称为________，它与________互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为____________。 3．单位时刻内流经管道任一截面的流体量称为________，其表示方法有________和________两种。 4．当管中流体形成稳固流淌时，管中必定充满流体，即流体必定是_________的。 5．产生流体阻力的全然缘故是________；而___________是产生流体阻力的第二位缘故。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_______________。 6．流体在管道中的流淌状态可分为______ 和__________两种类型，二者在内部质点运动方式上的区不是_____________________________________。 7．判定液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_________、___________、________________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是______________________________。 9．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将_______，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值________。一、选择题 10．液体的密度随温度的升高而_________。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不一定

化工原理流体流动章节习题

第一章流体流动一基本概念 1、连续性方程 2、液体和气体混合物密度求取 3、离心泵特性曲线的测定二、核心公式第一章、流体流动与流体输送机械（1）流体静力学基本方程（例1－9） U 型管压差计（2）柏努利方程的应用（例1－14）（3）范宁公式（4）离心泵的安装高度（例2-5）三．问答题 1．（7分）离心泵的特性曲线是如何测定的？其特性曲线主要由哪几条曲线构成? 答:离心泵的特性曲线是在一定转速和常压的清水为工质做实验测得的.主要曲线有:H-Q,N-Q,η-Q 三条曲线,在曲线中要注明泵型号、转速. 2．（8分）试说明层流和湍流的主要区别。答:1.质点的运动运动方式不同,层流只有轴向的运动,没有径向的脉动,而湍流质点是杂乱无章的运动,两个方向的运动都存在. 2. 流体流动速度分布不同:层流为抛物线形式,而湍流则是严格的抛物线,它的速度分布线前端基本是平直的. 3.运动的受力情况不同:层流主要是内摩擦力,服从牛顿粘性定律,而湍流由湍流应力和内摩擦力共同作用,可以仿造牛顿粘性定律写为:dy du ) e (+ν=τ 3．离心泵启动前，为什么要先灌满水？与离心泵安装高度有关的性能指标有那些？ 4．选择输送管路的管径时，从技术经济角度应考虑那些因素？如何选择？ 5．离心泵的实验中，泵启动前与关闭时注意什么问题，为什么？流量调节采用什么方法，其优缺点各是什么？ 6．搞清楚离心泵的扬程与升扬高度、允许吸上高度和安装高度各组概念的区别和联系。（6 分）（1）扬程又称压头，是泵对1N 液体所提供的有效能J/N ；而升扬高度指泵上、下游两液面的垂直高度，它只是扬程中位能差一项。（2）允许吸上高度Hg 是指上游贮槽液面与泵吸入口之间允许达到的最大垂直距离。

化工原理实验思考题答案汇总

流体流动阻力的测定 1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样才能迅速地排尽？为什么？如何检验管路中的空气已经被排除干净？答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U 形管顶部的阀门，利用空气压强使U 形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 2.以水为介质所测得的？~Re关系能否适用于其他流体？答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、、变化 3?在不同的设备上（包括不同管径），不同水温下测定的?~Re数据能否关联在同一条曲线上？答:不能，因为Re二du p仏与管的直径有关离心泵特性曲线的测定 1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？本实验中，为了得到较好的实验效果，实验流量范围下限应小到零，上限应到最大，为什么？答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机（2）启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？答：离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。（3）泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？随着流量的增大，泵进、出口压力表分别有什么变化？为什么？答：当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受

外网特性曲线影响造成的恒压过滤常数的测定 1.为什么过滤开始时，滤液常常有混浊，而过段时间后才变清？答：开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，使滤液浑浊，但当形成较密的滤饼后，颗粒无法通过，滤液变清。? 2.实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？答：一般来说，第一组实验的第一点△ A A q会偏高。因为我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时，在计量桶上升1cm 时停止计时，但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液，而试验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算，从而造成所得曲线第一点往往有较大偏差。 3?当操作压力增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样重量的过滤液，其过滤时间是否缩短了一半？答：影响过滤速率的主要因素有过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的颗粒特性，滤饼的厚度。由公式K=2I A P1-s, T=qe/K可知，当过滤压强提高一倍时，K增大，T减小，qe是由介质决定，与压强无关。传热膜系数的测定 1.将实验得到的半经验特征数关联式和公认式进行比较，分析造成偏差的原因。答：答：壁温接近于蒸气的温度。可推出此次实验中总的传热系数方程为其中K是总的传热系数，a是空气的传热系数，02是水蒸气的传热系数，3是铜管的厚度，入是铜的导热系数，R1、R2为污垢热阻。因R1、R2和金属壁的热阻较小，可忽略不计，则Tw- tw,于是可推导出，显然，壁温Tw接近于给热系数较大一侧的流体温度，对于此实验，可知壁温接近于水蒸气的温度。

化工原理试题库(上册)答案

1.在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 2.流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数α与雷诺准数的n 次方成正比，其中的n 值为（ B ） A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 3.计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为（ C ） A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速 4.阻力系数法将局部阻力表示成局部阻力系数与动压头的乘积，管出口入容器的阻力系数为( A ) A.1.0 B.0.5 C.0.35 D.0.75 5.有两种关于粘性的说法：( A ) ①无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 ②粘性只有在流体运动时才表现出来。 A.这两种说法都对； B.这两种说法都不对； C.第一种说法对，第二种说法不对； D.第二种说法对，第一种说法不对。

第二章流体输送机械 1.往复泵在操作中( A ) 。 A.不开旁路阀时，流量与出口阀的开度无关 B.允许的安装高度与流量无关 C.流量与转速无关 D.开启旁路阀后，输入的液体流量与出口阀的开度无关 2.一台试验用离心泵，开动不久，泵入口处的真空度逐渐降低为零，泵出口处的压力表也逐渐降低为零，此时离心泵完全打不出水。发生故障的原因是( D ) A. 忘了灌水 B. 吸入管路堵塞 C. 压出管路堵塞 D. 吸入管路漏气 3.离心泵吸入管路底阀的作用是（ B ）。 A.阻拦液体中的固体颗粒 B.防止启动前充入的液体从泵内漏出 C.避免出现气蚀现象 D.维持最低的允许吸上高度 4.为了安全起见，离心泵的实际安装高度应比理论安装高度（ B ）。 A.高 B.低 C.相等 C.不确定 5.齿轮泵的流量调节采用（ C ）。 A.出口阀 B.进口阀 C.回流装置 D.以上三种均可 6.离心泵启动时，应把出口阀关闭，以降低起动功率，保护电机，不致超负荷工作，这是因为（ A ）。 0≈0 B. >0>0 C. <0<0 7.离心泵的调节阀开大时，则（ B ）。 A.吸入管路的阻力损失不变 B.泵出口的压力减小

化工原理实验三单相流体阻力测定实验

实验三单相流体阻力测定实验一、实验目的 ⒈ 学习直管摩擦阻力△P f 、直管摩擦系数的测定方法。 ⒉ 掌握不同流量下摩擦系数与雷诺数Re 之间关系及其变化规律。 ⒊ 学习压差传感器测量压差，流量计测量流量的方法。 ⒋ 掌握对数坐标系的使用方法。二、实验内容 ⒈ 测定既定管路内流体流动的摩擦阻力和直管摩擦系数。 ⒉ 测定既定管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数Re 之间关系曲线和关系式。三、实验原理流体在圆直管内流动时，由于流体的具有粘性和涡流的影响会产生摩擦阻力。流体在管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。 h f = ρf P ?=2 2 u d l λ （3-1） λ= 22u P l d f ?? ?ρ （3-2） Re = μ ρ ??u d （3-3）式中：-d 管径，m ； -?f P 直管阻力引起的压强降，Pa ； -l 管长，m ； -u 管内平均流速，m / s ； -ρ流体的密度，kg / m 3 ； -μ流体的粘度，N ·s / m 2 。摩擦系数λ与雷诺数Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△P f 与流速u （流量V ）之间的关系。根据实验数据和式3-2可以计算出不同流速（流量V ）下的直管摩擦系数λ，用式3-3计算对应的Re ，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。

四、实验流程及主要设备参数： 1.实验流程图:见图1 水泵8将储水槽9中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计2测量流量,然后送入被测直管段5或6测量流体流动的光滑管或粗糙管的阻力,或经7测量局部阻力后回到储水槽, 水循环使用。被测直管段流体流动阻力△p可根据其数值大小分别采用变送器18或空气—水倒置∪型管10来测量。

完整版化工原理试题库答案2

、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（ A ） A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（ C ） A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（ B ）o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动，已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为（C ）o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（ D ）o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下，换热器采用（ A ）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（ C ）也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中，需要热补偿装置的是（ A ）o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（ D ） A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000

新版化工原理习题答案(01)第一章 流体流动

(完整版)化工原理流体流动题库..

化工原理试题库答案(上册总)2

化工原理选择题题库—流体流动解析

化工原理实验

化工原理试题库(含答案)

新版化工原理习题答案(01)第一章流体流动

化工原理习题第一部分流体流动答案

流体流动阻力的测定化工原理实验报告

(完整版)《化工原理》试题库答案(2)

化工原理第1章--流体流动-习题及答案

化工原理实验答案

流体流动东南大学化工考研复试化工原理考试题库

化工原理流体流动

化工原理流体流动章节习题

化工原理实验思考题答案汇总

化工原理试题库(上册)答案

化工原理实验三单相流体阻力测定实验

完整版化工原理试题库答案2

新版化工原理习题答案(01)第一章流体流动