化工原理流体流动部分模拟试题及答案一填空 (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) 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=++=gpguz E ρ22⎽⎽⎽少乘一个g ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽;单位体积流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽ 常数=++=p u gz E 22ρρ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽;单位重量流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽ 常数=++=gpguz E ρ22⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽;(5) 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) 。
(6)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 。
(7) 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 。
(8) 流体流动的连续性方程是 u 1A ρ1= u 2A ρ2=······= u A ρ ;适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u 1d 12 = u 2d 22 = ······= u d 2。
(9) 当地大气压为745mmHg 测得一容器内的绝对压强为350mmHg ,则真空度为 395mmHg 。
测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ,则其绝对压强为2105mmHg 。
(10) 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 。
(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) 离心通风机的全风压是指 静风压 与 动风压 之和,其单位为 Pa 。
(14) 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,轴功率增加。
降尘室的生产能力只与 沉降面积 和 颗粒沉降速度 有关,而与 高度 无关。
(15) 分离因素的定义式为 u t 2/gR 。
(16) 已知旋风分离器的平均旋转半径为0. 5m ,气体的切向进口速度为20m/s ,则该分离器的分离因数为 800/9.8 。
(17) 板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的 1/4 。
(18) 在层流区,颗粒的沉降速度与颗粒直径的 2 次方成正比,在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的 0.5 次方成正比。
二选择1 流体在管内流动时,如要测取管截面上的流速分布,应选用⎽⎽A ⎽⎽⎽流量计测量。
A 皮托管 B 孔板流量计 C 文丘里流量计 D 转子流量计2 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生⎽⎽⎽A ⎽⎽⎽。
A 气缚现象B 汽蚀现象C 汽化现象D 气浮现象 3 离心泵的调节阀开大时, BA 吸入管路阻力损失不变B 泵出口的压力减小C 泵入口的真空度减小D 泵工作点的扬程升高4 水由敞口恒液位的高位槽通过一 管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,管道总阻力损失 C 。
A 增大B 减小C 不变D 不能判断 5 流体流动时的摩擦阻力损失h f 所损失的是机械能中的 C 项。
A 动能 B 位能 C 静压能 D 总机械能6 在完全湍流时(阻力平方区),粗糙管的摩擦系数λ数值 CA 与光滑管一样B 只取决于ReC 取决于相对粗糙度D 与粗糙度无关 7 孔板流量计的孔流系数C 0当R e 增大时,其值 B 。
A 总在增大B 先减小,后保持为定值C 总在减小D 不定8 已知列管换热器外壳内径为600mm ,壳内装有269根φ25×2.5mm 的换热管,每小时有5×104kg 的溶液在管束外侧流过,溶液密度为810kg/m 3,粘度为1.91×10-3Pa ·s ,则溶液在管束外流过时的流型为 A 。
A 层流B 湍流C 过渡流D 无法确定 9 某离心泵运行一年后发现有气缚现象,应 C 。
A 停泵,向泵内灌液B 降低泵的安装高度C 检查进口管路是否有泄漏现象D 检查出口管路阻力是否过大10 某液体在内径为d 0的水平管路中稳定流动,其平均流速为u 0,当它以相同的体积流量通过等长的内径为d 2(d 2=d 0/2)的管子时,若流体为层流,则压降∆p 为原来的 C 倍。
A 4 B 8 C 16 D 32 三计算1 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量,采用图示的装置。
测量时通入压缩空气,控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U 形压差计读数为R=130mm ,通气管距贮槽底面h=20cm ,贮槽直径为2m ,液体密度为980kg/m 3。
试求贮槽内液体的贮存量为多少吨?解:由题意得:R=130mm ,h=20cm ,D=2m ,=ρ980kg/3m ,=Hg ρ3/13600m kg 。
(1)管道内空气缓慢鼓泡u=0,可用静力学原理求解。
(2)空气的ρ很小,忽略空气柱的影响。
g R g H Hg ρρ=∴m R H Hg 8.113.098013600.=⨯==ρρ吨)(15.6980)2.08.1(2785.0)(4122=⨯+⨯⨯=+=∴ρπh H D W2 测量气体的微小压强差,可用附图所示的双液杯式微差压计。
两杯中放有密度为1ρ的液体,U 形管下部指示液密度为2ρ,管与杯的直径之比d/D 。
试证气罐中的压强B p 可用下式计算:22112)(Dd hg hg p p a B ρρρ---=证明: 作1-1等压面,由静力学方程得:g h g h P g h P B a 211ρρρ+∆+=+ (1) 2244d hDhππ=∆22Dd hh =∆∴代入(1)式得:g h g Dd hP g h P B a 21221ρρρ++=+即22112)(Dd hg g hg P P a B ρρρ---=3 利用流体平衡的一般表达式)(Zdz Ydy Xdx dp ++=ρ推导大气压p 与海拔高度h 之间的关系。
设海平面处的大气压强为a p ,大气可视作等温的理想气体。
解: 大气层仅考虑重力,所以: X=0, Y=0, Z=-g , dz=dh gdh dp ρ-=∴ 又理想气体RTpM =ρ其中M 为气体平均分子量,R 为气体通用常数。
g d h RTpM dp -=∴⎰⎰-=hPP dh RTMg pdp a积分整理得]exp[h RTMg P P a -=4 如图所示,用泵将水从贮槽送至敞口高位槽,两槽液面均恒定不变,输送管路尺寸为φ83×3.5mm ,泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ,压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时,进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ,出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ,压力表读数为 2.452×105Pa ,泵的效率为70%,水的密度ρ为1000kg/m 3,试求: (1)两槽液面的高度差H 为多少? (2)泵所需的实际功率为多少kW ? (3)真空表的读数为多少kgf/cm 2? 解:(1)两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,得: ∑-+++=++32,323222222f hp u gH p u gHρρ其中, ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得: m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+=(2)泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有:∑-+++=+++30,323020022f e hp u gH W p u gHρρ其中, ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0, H=29.4m代入方程求得: W e =298.64J/kg , s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ故 w W W N e s e 4.2986=⨯=, η=70%, kw N N e27.4==η(3)真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程,有: ∑-+++=+++10,1211020022f hp u gH p u gHρρ其中, ∑=-kg J h f /96.110,, H 0=0, u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m, u 1=2.205m/s代入上式得,2421/525.01015.5)96.12205.28.481.9(1000cmkgf Pap -=⨯-=++⨯-=5 两敞口贮槽的底部在同一水平面上,其间由一内径75mm 长200m 的水平管和局部阻力系数为0.17的全开闸阀彼此相 连,一贮槽直径为7m ,盛水深7m ,另一贮槽直径为5m ,盛 水深3m ,若将闸阀全开,问大罐内水平将到6m 时,需多长 时间?设管道的流体摩擦系数02.0=λ。
解:在任一时间t 内,大罐水深为H ,小罐水深为h 大罐截面积=22465.38741m =⨯π, 小罐截面积=22625.19541m =⨯π,当大罐水面下降到H 时所排出的体积为: 465.38)7(⨯-=H V t , 这时小罐水面上升高度为x ;所以 H H x 96.172.13625.19/)7(465.38-=-=而 H x h 96.172.163-=+=在大贮槽液面1-1´与小贮槽液面2-2´间列柏努利方程,并以底面为基准水平面,有:∑-+++=++21,2222121122f hgp gu z gp gu z ρρ其中 021==u u ==21p p 大气压, u 为管中流速, H z =1, H z 96.172.162-=22210,727.22)075.020002.017.0(2)(u gugudl hf =⨯+=⋅⋅+=∑-λξ代入方程得:2727.272.1696.2u H =- 727.272.1696.2-=H u若在dt 时间内水面从H 下降H-dH ,这时体积将变化为-38.465dH ,则:dH dt H 465.38727.2/)72.1696.2)075.0(42-=-(π故 131.6085.116.8722727.2/)72.1696.2075.0(785.0465.382--=--=H dH H dHdt ()[][]sH dHH t 4.9543464.1379.0085.1216.8711131.6085.15.011085.1116.8711)131.6085.1(16.8711675.067=-⨯-=--⨯⨯-=--=-⎰6 用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为1.5×105Pa 的密闭容器,两槽液面均恒定不变,各部分相对位置如图所示。