化工原理习题整理汇总
更新时间:2023-12-15 23:35:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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第一章测试及答案
第一题 填空题(22分)
1. (3分)流体在等径管中作稳定流动,流体由于流动而有摩擦阻力损失,流体的流速沿管长 不变 。
2. (3分)米糠油在管中作流动,若流量不变,管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的 2 倍。
3. (3分)流体在管内作层流流动,若仅增大管径,则摩擦系数变 变大 ,直管阻力变 变小 ,计算局部阻力的当量长度变 变大 。
4. (3分)用内径为200mm的管子输送液体,Re为1750。若流体及其流量不变,改用内径为50mm的管子,则Re变为 7000 。 5. (3分)苯(密度为880kg/m3,黏度为6.5×10-4Pa·s)流经内径为20mm的圆形直管时,其平均流速为0.06m/s,其雷诺数Re为 1625 ,流动形态为 层流 ,摩擦系数λ为 0.0394 。
6. (4分)某液体在套管环隙内流动,大管规格为φ56mm×3mm,小管规格为φ30mm×2.5mm,液体黏度为1 Pa·s,密度为1000 kg/L,流速为1 m/s,则该液体在套管环隙内流动的Re为 20000 。 7. (3分)流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速 减小 ,动压头 减小 ,静压头 增大 。
第二题 选择题(每题4分,共28分) 1.如下图所示,若水槽液位不变,阀门打开时,各处的流体总机械能的关系为(B)。 A.E1>E2>E3 B. E1=E2>E3 C. E1=E2=E3 D. E1>E2=E3
1 2 3
2、流体在管内作湍流流动时,滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而( B )。
A. 增厚 B. 减薄 C. 不变
3、在一条倾斜的直管里充满着流体,在直管的不同高度有两个压力表,当它们读数相同时,可以认定管中的流体( C )。
A、静止不动 B、向上流动
C、向下流动 D、以上都有可能
4. 转子流量计的主要特点是( C )
1
A. 恒截面、恒压差 B. 变截面、变压差 C.变截面、恒压差 5、流体在圆管内作层流流动时其阻力损失( A )。
A、与管壁粗糙度无关 B、与雷诺数无关
C、与管壁粗糙度、雷诺数有关 D、只与管壁粗糙度有关
6. 水在异径管中作稳定流动,体积流量为qv,质量流量为qm,质量速度为G,平均流速为u,则在流动中数值不变化的是( D )。 A、G和u B、qv和G
C、qm和 u D、qv和qm
7. 在完全湍流(阻力平方区)时,粗糙管的摩擦系数λ数值 C 。 A) 与光滑管一样;
B) 只取决于雷诺准树Re; C) 只取决于相对粗糙度; D) 与粗糙度无关。
三、计算题:
第1题(17分):如附图所示,高位水槽液面恒定,距地面10m,水从Φ108×4mm钢管流出。钢管出口中心线与地面的距离为2m,管路的总阻力(包括进、出口等局部阻力损失)可按∑hf=16.15u2 (J/kg)计算,式中u为水在管内的流速(m/s)。求
(1)A-A'截面(垂直管路中的某一截面)处的流速m/s?(2)水的流量为多少m3/h?
解:(1)设水槽液面为1-1,管出口外侧为2-2,以地面为基准面,列柏努利方程式得:
Z1g + (P1/ρ) + (u12/2) = Z2g + (P2/ρ) + (u22/2) +Σhf ---------3分 代入数据:10×9.807+0+0=2×9.807+0+0.5 u22+16.15u22 - -3分
得 u2=2.2 m/s -------------3分 ∵ 水在管内连续流动 dA=d2 ,
∴ A-A’截面处流速 uA=u2=2.2m/s -------3分 (2)qV=3600π×(0.1)2×2.2/4=62.17m3/h ----------5分
第2题(17分):敞口容器的侧壁装有内径为25mm的短管,用以排水。水以
2
4.5m3/h的流量连续加入容器内,以维持液面恒定,如图所示。试求容器中的水位高度。
解:短管中的流速u=qv/(d2π/4)=2.55 m/s
在容器的恒定液面1-1及侧壁短管出口外侧2-2截面间列伯努利方程(以短管中心线为基准面),得
z1g+u12/2+p1/ρ+ he= z2g+u22/2+p2/ρ+∑ hf
其中p1=0(表压),p2=0(表压),u1≈0,he=0,z2=0,u2=0 故z1g=∑hf
因放水管很短,可以忽略直管阻力,即
∑hf ≈(ζc+ ζe)u2/2=(1+0.5)×u2/2
故z1g=1.5×u2/2=1.5×2.552/2 解得z1=0.497m
第3题(16分):在如图所示的并联管路中,支路ADB长20m,支路ACB长5m(包括管件但不包括阀门的当量长度),两支管直径皆为80mm,直管阻力系数皆为0.03,两支管各装有一个阀门,一个换热器,换热器的局部阻力系数皆等于5。试求:当两阀门全开时,两支路的流量之比。
解:下标“1”和“2”分别表示支路ACD和ADB,因并联支路的阻力损失相等,所以
u1 2/u22=(λ2l2/d2+ζF +ζD)/(λ1l1/d1+ζE +ζC)=1.8
qv1/ qv2= u1 /u2=1.34
此例说明,对于并联管路,若各支管长度不等,即使直径相同,也会导致流量分
3
配的不均匀,使设备不能发挥应有的作用,这一点在并联管路的设计中必须充分注意。
第一章总复习
1.当理想流体在变径管路中做稳定的连续流动时,在管子直径缩小的地方,其静压力 降低 。
2.实验证明,流体在管内稳定流动时,当Re≤__2000_时,流动类型为滞流,滞流时的摩 擦系数λ与_Re__成反比;湍流时,当Re一定,则λ随ε/d的增加而___增加______。P29 图1-32
3. 在完全湍流(阻力平方区)时,粗糙管的摩擦系数λ数值 C 。 E) 与光滑管一样;
F) 只取决于雷诺准树Re; G) 只取决于相对粗糙度; H) 与粗糙度无关。
δ>ε,水力光滑管,λ与Re有关,与ε/d无关, δ~ε,λ与Re、ε/d都有关,
δ<ε,完全湍流粗糙管,λ与Re无关,与ε/d有关。
4. 流体体积流量一定时,流通截面扩大,则流速______ ,动压头__ ,静压头__ 。(填增加,减少,不变) 减少, 减少, 增加。
5. 减少流体在管路中流动阻力Σhf 的具体措施有:__________。管路长度尽可能缩短、尽量走直线; 减少不必要的管件阀门;增大管径 6. 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.变截面、恒压差
7. 柏努利方程实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头与动压头之和,若水平管路中的阻力损失等于零,当流速增大时,测压管液位高度_________(升高、降低或不变),因为 。 不变,流体流动过程中总机械能守恒
8. 流体在管内作湍流流动时,滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而( B)。 A. 增厚 B. 减薄 C. 不变
9.流体流动中的理想流体是指: 。 没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩。
10.液体在等直径的管中作稳态流动,由于有摩擦阻力损失,其流速沿管长 ,静压强沿管长 。 不变;降低
11. 相同管径的圆形管道中,分别流动着粘油和清水,若雷诺数Re相等,二者
的密度相差不大,而粘度相差很大,则油速( A )水速。 A. 大于 B. 小于 C. 等于
12. 将管路上的阀门关小时,其阻力系数( B )。 A. 变小 B. 变大 C. 不变 13. 在一定流量下,流体在并联管路中作稳态连续流动,当并联管路数目愈多,则( C )。
4
A. 流体阻力损失越大 B. 流体阻力损失越小 C. 流体阻力损失与并联管数无关
14.某流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是 型曲线,其管中心最大流速为平均流速的 倍。抛物线,2
15. u2 / 2的物理意义是表示流动系统某截面处( A )流体具有的动能。 A. 1kg B. 1N C. 1m 16. 因次分析法的目的在于:c A得到各变量间的确切定量关系; B得到各无因次数群的确切定量关系;
C用无因次数群代替变量,使实验与关联工作简化; D用无因次数群代替变量,使实验结果更可靠。
17.流体在管内作层流流动,若仅增大管径,则摩擦系数变 ,直管阻力变 。大,小
18.流体在圆管内流动时,由于流体具有粘性,使得管__________处速度为零,管的________处速度最大。管壁;中心 19. 滞流底层越薄,则 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
20.牛顿粘性定律表达式为 ,其中粘性系数 (粘度) 的物理意义是 。
τ=F/A=μdu/dy;在单位接触面积上,速度梯度为1时,流体层间的内摩擦力。
21. 在稳态流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍,则细管流速是粗管的( C )倍。 A. 2 B. 8 C. 4
22. 产生流体流动阻力的根本原因是:_____________________。 流体具有粘性,流动时产生了内摩擦切向力。
23. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是( C )。
A. 流动速度大于零 B. 管边不够光滑 C. 流体具有粘性
24. 当20℃的水(ρ=998.2 kg/m3,μ=1.005×10-3 Pa.s)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为1.0 m/s时,其雷诺准数Re为 _____,流动型态为(填滞流或湍流) ____。9.93×104, 湍流
25. 水在圆形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的( A)。A、1/4 B、1/2 C、2倍
26. 在相同条件下,缩小管径,雷诺数( A ) A、增大 B、减小 C、不变 27.在一定流量下,流体在并联管路中作稳 定连续流动,当并联管路数目愈多,则( C )。
A、流体阻力损失越大 B、流体阻力损失越小
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