第一章流体流动习题解答化工原理(马晓迅等编)
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)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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。