第一章流体流动习题解答化工原理(马晓迅等编)

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09级用第一章 流体流动习题解答与思考题解答1.2.3.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.17.18.19.20.21.22(1)

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第一章 流体流动【天津大学】p74-80

1. 解:设备上真空表的绝对压强为

绝对压强=大气压―真空度

=740―100

=640mmHg

=640×760100133.15⨯=8.53×104N/m²

设备内的表压强为 表压强=―真空度

=―100mmHg =―(100×760

100133.15

⨯)=―1.33×104N/m² 或表压强=―(100×1.33×102)=―1.33×104N/m²

2. 解:设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ,则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。

根据流体静力学基本方程知

p=p a +ρg h

作用在孔盖外侧的是大气压强p a ,故孔盖内外两侧所受压强差为

Δp =p ―p a = p a +ρgh ―=a p ρgh

Δp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×104N/m²

作用在孔盖上的静压力为 =p Δp ×24d π=8.29×104241076.376.04

⨯=⨯⨯πN 每个螺钉能承受的力为

N 321004.6014.04807.9400⨯=⨯⨯⨯π

螺钉的个数=3.76×10341004.6⨯=6.23个

3.解:U 管压差计连接管中是气体。若以Hg O H g ρρρ,,2分别表示气体,水和水银的密度,

因为g ρ《H g ρ,故由气体高度所产生 的压强差可以忽略。由此可认为D

B c A p p p p ≈≈及

由静力学基本方程式知 c A p p ≈=222gR gR H g O H ρρ+

=1000×9.81×0.05+13600×9.81×0.05

化工原理第一章习题及答案

化工原理第一章习题及答案

第一章流体流动

问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?

答1.假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。

质点是含有大量分子的流体微团,其尺寸远小于设备尺寸,但比起分子自由程却要大得多。

问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?

答2.前者描述同一质点在不同时刻的状态;后者描述空间任意定点的状态。

问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?

答3.分子间的引力和分子的热运动。

通常气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主;温度上升,热运动加剧,粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主,温度上升,分子间的引力下降,粘度下降。

问题4. 静压强有什么特性?

答4.静压强的特性:①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力;②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等;③压强各向传递。

问题5. 图示一玻璃容器内装有水,容器底面积为8×10-3m2,水和容器总重10N。

(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向);

(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少?哪一侧的压力大?为什么?

题5附图题6附图

答5.1)图略,受力箭头垂直于壁面、上小下大。

2)内部压强p=ρgh=1000××;

外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa

因为容器内壁给了流体向下的力,使内部压强大于外部压强。

化工原理第1章流体流动习题及答案

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=;

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

化工原理第1章流体流动习题与答案

化工原理第1章流体流动习题与答案

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

化工原理习题及答案

化工原理习题及答案

化工原理习题及答案

第一章流体流动

姓名____________班级____________学号_____________成绩______________

一、填空题:

1.(3分)

雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ=1000kg.m ,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m.s 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______.

***答案***

Re=duρ/μ; 10 ; 湍流

2.(2分)

当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg.

***答案***

850; -100

3.(3分)

测量流体流量的流量计主要有如下四种:___________,_______________,______________,_______________,测量管内流体点的速度,则用_________.

***答案***

转子流量计; 孔板流量计; 文丘里流量计;

湿式气体流量计; 皮托管

4.(2分)

管出口的局部阻力系数等于________,管入口的局部阻力系数等于______.

***答案***

1.0; 0.5

5.(3分)

流体体积流量用_____来计算;质量流量用_____来计算;而流体流速用_____来计算。

***答案***

q =u.A q =u.A.ρu=q /A

6.(3分)

流体在园直管内流动,当Re≥4000时的流型称为___,其平均速度与最大流速的关

化工原理第三版 第1章流体流动习题解答

化工原理第三版 第1章流体流动习题解答

第一章 流体流动

1-1某敞口容器内盛有水与油。如图所示。已知水及油的密度分别为1000和860kg/m 3,解:h 1=600mm ,h 2=800mm ,问H 为多少mm ?

习题1-1附图

m

H H H m kg m kg mm h mm h 32.181.91080.081.91060.081.9860?

,/860/10,800,6003

3

33321=∴⨯=⨯⨯+⨯⨯===== 油水,

解:ρρ

1-2有一幢102层的高楼,每层高度为4m 。若在高楼范围内气温维持20℃不变。设大气静止,气体压强为变量。地平面处大气压强为760mmHg 。试计算楼顶的大气压强,以mmHg 为单位。

⎰⎰=∴-=⨯⨯⨯-=⨯⨯-=⎩⎨⎧

---⨯=⨯⨯=----=---12

7.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(291514080

5

5

P P p m mHg

p p Ln dz p

dp p p gdz d ②代入①,得

②①解:ρρ

1-3某水池,水深4米,水面通大气,水池侧壁是铅垂向的。问:水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N ?外界大气压为1atm 。

解:N dz gz P F 64

023501045.12/481.9103410013.13)(3⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=⎰水ρ

1-4外界大气压为1atm ,试按理想气体定律计算0.20at (表压)、20℃干空气的密度。空气分子量按29计。

543(1.013100.209.8110)29

化工原理 第一章 习题及答案

化工原理 第一章  习题及答案

第一章流体流动

问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?

答1.假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。

质点是含有大量分子的流体微团,其尺寸远小于设备尺寸,但比起分子自由程却要大得多。

问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?

答2.前者描述同一质点在不同时刻的状态;后者描述空间任意定点的状态。

问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?

答3.分子间的引力和分子的热运动。

通常气体的粘度随温度上升而增大,因为气体分子间距离较大,以分子的热运动为主;温度上升,热运动加剧,粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小,因为液体分子间距离较小,以分子间的引力为主,温度上升,分子间的引力下降,粘度下降。

问题4. 静压强有什么特性?

答4.静压强的特性:①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力;②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等;③压强各向传递。

问题5. 图示一玻璃容器内装有水,容器底面积为8×10-3m2,水和容器总重10N。

<1>试画出容器内部受力示意图;

<2>试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少?哪一侧的压力大?为什么?

题5附图题6附图

答5.1〕图略,受力箭头垂直于壁面、上小下大。

2〕内部压强p=ρgh=1000××;

外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa

因为容器内壁给了流体向下的力,使内部压强大于外部压强。

问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体,各接一U形压差计,读数分别为R1、R2,两压差计间用一橡皮管相连接,现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离,试问读数R1与R2有何变化?

化工原理课后习题答案

化工原理课后习题答案

第一章流体流动

1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。

解:由绝对压强 = 大气压强–真空度得到:

设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa

=8.54×103 Pa

设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa

2.在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品,油面高于罐底 6.9 m,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔,其中心距罐底 800 mm,孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ,

问至少需要几个螺钉?

分析:罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即

P油≤σ螺

解:P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762

150.307×103 N

σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n

P油≤σ螺得 n ≥ 6.23

取 n min= 7

至少需要7个螺钉

4. 本题附图为远距离测量控制装置,用以测

定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两

吹气管出口的距离H = 1m,U管压差计的指示

液为水银,煤油的密度为820Kg/㎥。试求当

压差计读数R=68mm时,相界面与油层的吹气

管出口距离h。

分析:解此题应选取的合适的截面如图所示:忽略空气产生的压强,本题中1-1´和4-4´为等压面,2-2´和3-3´为等压面,且1-1´和2-2´的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解

化工原理 第1章 流体流动 典型例题题解

化工原理 第1章 流体流动 典型例题题解

化工原理典型例题题解

第1章 流体流动

例1 沿程阻力损失

水在一段圆形直管内作层流流动,若其它条件不变,现流量及管径均减小为原来的二分之一,则此时因流动阻力产生的压力损失为原来的( )。 A 2倍 B .4倍 C .8 倍 D. 16 倍

解:因管内流体流动处于层流状态,根据哈根(Hahen )-泊谡叶(poiseuille )公式 2

32d

lu P f μ=

(1) 将式中的流速u 用流量v q 和管径d 表示出来, 2

4

d

q u v

π

=

(2)

将(2)式代入(1)式得 4

128d

lq P v

f πμ=

∆ (3) 现流量125.0v v q q =; 管径d 2=0.5d 1 , 根据(3)式,压力损失ΔP f2满足下式

85

.01

/)5.0/(5.0//3

4

1

14

114

1

14221

2==

=

=

∆∆d q d q d q d q P P v v v v f f 故答案C 正确。 例2 流体在管内流动时剪应力的分布

流体在管内流动的摩擦阻力,仅由流体与壁面之间的摩擦引起吗? 解:圆管中沿管截面上的剪应力分布式为 r l

g Z P g Z P 2)

()(2211ρρτ+-+=

由该式推导条件可知,剪应力分布与流动截面的几何形状有关,而与流体种类,层流或湍流无关。对于定常态流动体系,可见剪应力随圆管内流体半径的增大而增大,在壁面处,此剪应力达到最大。故剪应力(磨擦阻力)并非仅产生于壁面处,而是在流体体内亦存在。 例3 并联管路中的阻力损失

首尾相同的并联管路中,流体流经管径较小的支路时,总压头损失较大吗?

化工原理第1章--流体流动-习题及答案

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

化工原理课后习题答案

化工原理课后习题答案

第一章流体流动

1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa。

解:由绝对压强 = 大气压强–真空度得到:

设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa

=8.54×103 Pa

设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa

2.在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品,油面高于罐底 6.9 m,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔,其中心距罐底 800 mm,孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ,

问至少需要几个螺钉?

分析:罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即

P油≤σ螺

解:P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762

150.307×103 N

σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n

P油≤σ螺得 n ≥ 6.23

取 n min= 7

至少需要7个螺钉

4. 本题附图为远距离测量控制装置,用以测

定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两

吹气管出口的距离H = 1m,U管压差计的指示

液为水银,煤油的密度为820Kg/㎥。试求当

压差计读数R=68mm时,相界面与油层的吹气

管出口距离h。

分析:解此题应选取的合适的截面如图所示:忽略空气产生的压强,本题中1-1´和4-4´为等压面,2-2´和3-3´为等压面,且1-1´和2-2´的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解

(01)第一章 流体流动1化工原理答案

(01)第一章 流体流动1化工原理答案

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%、C H 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===

化工原理课后习题答案(全)

化工原理课后习题答案(全)

绪论

1解:换算因数: 1.010********/==⋅

=

=

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅s

m kg s m s cm g s

N m s

cm g s

pa s

cm g

∴1g ⋅cm -1⋅s -1=0.1pa ⋅s 2.解:

51001325.1Pa

atm ⨯= 1m N Pa 2=⋅- 1m N J =⋅ 3310m L -= ∴2

3

21001325.1m J m N m N atm L ⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅-

∴2

1001325.1J atm L ⨯=⋅

以J ·mol -1·K -1表示R 的值

R =0.08206×1.01325×102 J ﹒mol -1﹒K -1

=8.315 J ﹒mol -1﹒K -1

第一章 流体流动

1. 表压=-真空度=-4.8×104Pa 绝压=5.3×104 Pa

2.解:设右侧水面到B ′点高为h 3,根据流体静力学基本方程可知P B =P B ′ 则ρ油gh 2=ρ水gh 3

mm m

kg mm

m kg h 4921000600820h 3

3

23=⋅⨯⋅==

--水

油ρρ h=h 1+h 3=892mm

5解:以图中截面a-a ′为等压面,则P 啊=Pa ′

ρ油g(h 1+h 0)=ρ油g(h 2-R+h 0) + ρ水银gR (h 0为水银压差计高液面与容器底

部的高度差) ∴ h 2=h 1 + R - ρ水银R/ρ油 = 4 +0.2-13600*0.2/860 = 1.04m

6解:h=P(表压)/ ρ水g =

81

.9*10001000

*10 =

1.02 m

7.解:由公式A

化工原理第1章--流体流动-习题及答案

化工原理第1章--流体流动-习题及答案

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;

化工原理流体流动试题(包含答案)

化工原理流体流动试题(包含答案)

化工原理第1章流体流动

化工原理试题(附答案)

姓名 _________ 班级 _________ 学号 __________

一、填空题:

1.( 3分) 题号 1001 第 1章知识点: 600 难度: 易

雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ=1000

kg.m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为1 [m.s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型

为_____.

***答案***

Re=duρ/μ ; 10; 湍流

2.( 3分) 题号 1002 第 1章知识点: 600 难度: 易

雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ=1000 kg. m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=10[mm],以流速为0.15 [m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型

为_____.

***答案***

Re=duρ/μ ; 1500; 层流

3.( 3分) 题号 1003 第 1章知识点: 600 难度: 易

雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ=820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为2[m.s] 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.

***答案***

Re=duρ/μ ; 5,46X10; 湍流

4.( 3分) 题号 1004 第 1章知识点: 600 难度: 易

雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ=820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水,在内径为d=10[mm],以流速为0.5[m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为__

第一章流体流动习题解答化工原理(马晓迅等编)

第一章流体流动习题解答化工原理(马晓迅等编)

第一章 流体流动习题解答

1.解:(1) 1atm=101325 Pa=760 mmHg

真空度=大气压力—绝对压力,表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为

p =4

6

1097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2

(2)由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知,进出口压差与当地大气压无关,所以出口压力仍为41097.8⨯Pa

2.解: T =470+273=703K ,p =2200kPa

混合气体的摩尔质量

M m =28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol 混合气体在该条件下的密度为:

ρm =ρm0×T 0T ×p p 0=28.8422.4×273703×2200

101.3=10.858 kg/m 3

3.解:由题意,设高度为H 处的大气压为p ,根据流体静力学基本方程,得

dp =−ρgdH

大气的密度根据气体状态方程,得

ρ=

pM

RT 根据题意得,温度随海拔的变化关系为

T =293.15+

4.8

1000

H 代入上式得

ρ=

pM

R (293.15−4.8×10−3H )

=−

dp gdℎ

移项整理得

dp p =−MgdH R (293.15−4.8×10−3H )

对以上等式两边积分,

∫dp p p

101325=−∫MgdH

R (293.15−4.8×10−3H )H 0 所以大气压与海拔高度的关系式为

ln p 101325=7.13×ln 293.15−4.8×10−3H 293.15

即:

lnp =7.13×ln (1−1.637×10−5H )+11.526

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第一章 流体流动习题解答

1.解:(1) 1atm=101325 Pa=760 mmHg

真空度=大气压力—绝对压力,表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为

p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2

(2)由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知,进出口压差与当地大气压无关,所以出口压力仍为41097.8⨯Pa

2.解: T =470+273=703K,T =2200kPa

混合气体的摩尔质量

T m =28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g /mol 混合气体在该条件下的密度为:

T m =T m0×T 0T ×T T 0=28.8422.4×273703×2200

101.3=10.858 kg /m 3

3.解:由题意,设高度为H 处的大气压为p ,根据流体静力学基本方程,得

d T =−TT d T

大气的密度根据气体状态方程,得

T =

TT

TT 根据题意得,温度随海拔的变化关系为

T =293.15+

4.8

1000

T 代入上式得

T =

TT

T(293.15−4.8×10−3T)

=−

d T

T d T

移项整理得

d T

T

=−

TT d T

T (293.15−4.8×10−3T )

对以上等式两边积分,

d T

T

T

101325

=−∫

TT d T

T (293.15−4.8×10−3T )

T

所以大气压与海拔高度的关系式为

ln T 101325=7.13×ln 293.15−4.8×10−3T 293.15

即:

ln T =7.13×ln (1−1.637×10−5T )+11.526

(2)已知地平面处的压力为101325 Pa ,则高山顶处的压力为

T 山顶=101325×

330

763

=45431 Pa 将T 山顶代入上式

ln 45431=7.13×ln (1−1.637×10−5T )+11.526

解得H =6500 m ,所以此山海拔为6500 m 。 4.解:根据流体静力学基本方程可导出

T 容器−T 大气=TT (T 水−T 煤油)

所以容器的压力为

T 容器=T 大气+TT (T 水−T 煤油)=101.3+8.31×9.81×(995−848)1000

⁄=113.3 kPa

5.解:6030sin 120sin '=⨯== αR R mm

以设备内液面为基准,根据流体静力学基本方程,得

8.101106081.98501013253001=⨯⨯⨯+=+=-gR p p ρkPa

6.解: (1)如图所示,取水平等压面1—1’, 2—2’, 3—3’与4—4’,选取水平管轴心水平面为位能基准面。根据流体静力学基本方程可知 T A =T 1+TTT 1

同理,有 T 1=T 1′

=T 2+T T TT 2 ,T 2=T 2′

=T 3−TT (T 2−T 3) T 3=T 3′

=T 4+T T TT 3 ,T 4=T 4′

=T B −TTT 4 以上各式相加,得

T A −T B =T T T (R 2+R 3)−TT (T 2−T 1+T 4−T 3)

因为 T 2−T 1=T 2,T 4−T 3=T 3

T A −T B =(T T −T )T (T 2+T 3)=(13.6−1)×9.81×(0.37+0.28)=80.34kPa 同理,有

T T −T T =(T T −T )TT 1=(T T −T )T (T 2+T 3) 故单U 形压差的读数为

T 1=T 2+T 3=0.37+0.28=0.65 m

(2)由于空气密度远小于液体密度,故可认为测压连接管中空气内部各处压强近似相等。 即 T 2=T 2′

≈T 3=T 3′

故有 T 2=T 2′

=T 3=T 3′

=T 4+T T TT 3

因为 T 2−T 1+T 4−T 3=T 2+T 3=T +T 4−T 1 ⟹T 4−T 1=T 2+T 3−T

所以 T A −T B =T T T (T 2+T 3)−TT (T 4−T 1)=(T T −T )T (T 2+T 3)+TTT =

(13.6−1)×9.81×0.65+1×9.81×0.31=83.68kPa

此测量值的相对误差为 83.68−80.34

80.34

×100%=4.16%

7.解:(1)在A —A ’,B —B ’

两截面间列伯努利方程,得

∑+++=+++f h u

p gz W u p gz 2

22

222211

1ρρ

其中W =0,1z =2z ,

∑f

h

=2.2J/kg

化简为

2.2)(2

12

1222

1+-=

-u u p p ρ

由题目知:输水量16.1=v q m 3

/h 41022.3⨯= m 3

/s

03.102.0785.01022.34

2

4

211=⨯⨯==-d q u v

πm/s

27.0039

.0785.01022.34

2

42

2

2=⨯⨯==

-d q u v

πm/s 查表得20℃水的密度为998.2kg/m 3

所以

706.12.2)03.127.0(2

12.2)(21222

1222

1=+-=+-=

-u u p p ρ

J/kg 32110703.1706.12.998⨯=⨯=-p p Pa

(2)若实际操作中水为反向流动,同样在''B B A A --,两截面间列伯努利方程,得

∑+++=+++f h u p gz W u p gz 2

22

111222

2ρρ

其中W =0,1z =2z ,

∑f

h

=2.2 J/kg

化简为

2.2)(2

12

2211

2+-=

-u u p p ρ

由于流量没有变,所以两管内的速度没有变,将已知数据带入上式,得

3221210689.22.2)27.003.1(212.998⨯=⎥⎦

⎢⎣⎡+-⨯⨯=-p p Pa

8.解: 查表1-3 ,选取水在管路中的流速为u =1.5 m s ⁄,则求管径

T =√

T T T 4T

=√253600

⁄0.785×1.5=76.8 mm 查附录 13 进行管子规格圆整,最后选取管外径为83 mm ,壁厚为3.5mm ,即合适的管径为Φ83mm ×3.5mm。

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