化工原理第一章习题课

例2：附图中所示的高位槽液面维
持恒定，管路中ab和cd两段的长度、 直径及粗糙度均相同。某液体以一 定流量流过管路，液体在流动过程 中温度可视为不变。问：（1）液
体通过ab和cd两管段的能量损失是
否相等？（2）此两管段的压强差
是否相等？并写出它们的表达式；
（3）两U管压差计的指示液相同， 压差计的读数是否相等？
2.ρ——流体密度，kg/m3（平均值）
P1 P2 3.柏式应用于可压缩流体， P1 0.2 用平均压强来计算ρm代入
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
w f w f w f ——管路总阻力，J/kg
'
1.静止流体或理想流体 w f 0
如图所示，贮槽内水位维持不变。管路直径100mm，管路 上装有一个闸阀，距管口入口端15m处安有以水银为指示 液的U形管压差计。测压点与管路出口端之间的直管长度为 20m。求1）当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm， 当闸阀部分开启时，测得R=400mm，h=1400mm。摩擦系 数可取0.025。问每小时流量？2）当闸阀全开时，U管压差 计的静压强为若干？闸阀全开时，le/d=15，摩擦系数不变。

( Hg ) g
Hf , ab；

( Hg ) g
Hf , cd ;
l u 2.直管阻力 w f d 2
2
3.局部阻力
u2 wf 2 le u 2 ' wf d 2
'
两种流型及判据 Re 牛顿粘性定律 管内层流 Re 2000
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du
du （适用条件） dy
边界层概念
64 Re
f Re ,
d
8.水以3.77×10-3m3/s的流量流经一扩大管路。细管直 径d=40mm，粗管直径D=80mm，倒U形压差计中水位 差R=170mm，求水流经该扩大管段的阻力损失hf， 以mH2O表示。
9.在图示装置中，水管直径为Φ57×3.5mm，当阀门全 闭时，压力表读数为3.04×104Pa，当阀门开启后，压力 表读数降至2.03×104Pa，设总压头损失为0.5m，求水的 流量为若干？
5.在流体阻力实验中，以水作工作介质测得的直管摩擦 阻力系数与Re的关系不适用于 在直管中的流动。 （A）牛顿型流体 （B）非牛顿型流体 （C）酒精 （D）空气 6.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
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
u2 ——动能，J/kg 2 1.u的定义 u Vs A m/s（平均值）
2.两截面积相差很大时，大截面上（贮槽）u 0
3.圆管内连续定态流动时
d u 2 u1 1 d 2

2
4.某截面上u可由柏努利方程式求算（其余参数已知） 5.流速（流量）测量 变压差（定截面）流量计：测速管、孔板、文丘里等 变截面（定压差）流量计：转子流量计
we——净功（或有效功），J/kg
1.不含输送机械的流动系统we=0 2.由we和流体流量ms，求所需有效功率
N e we ms HgVs W 3. we / g H m，压头，选泵的主要依据之一 4.ms由连续性方程计算，即 ms Vs uA GA kg/s G u ——质量流速， kg/(m2.s) 5.功率与效率 gz ——位能， J/kg 功率 N Ne 两截面的选取原则 效率 N e N 基准面的选定——计算方便原则
局部阻力系数ζ （进口为0.5，出口为1） 当量长度le 4.非圆形管当量直径
4A de C
管内湍流 Re 2000

机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
例：为了测出平直等径管AD上某泄漏点M的位置，采用 如图所示的方法，在A、B、C、D四处各安装一个压力表， 并使LAB=LCD 。现已知AD段、AB段管长及4个压力表读 数，且管内流体处于完全湍流区。试用上述已知量确定泄 漏点M的位置，并求泄漏量点总流量的百分数。
(1) 管路及流动状态完全相同， Hf , ab Hf , cd
( 2)在a , b两截面间列机械能衡算， 得：pa pb ( Hf , ab lab) g; 在c , d两截面间列机械能衡算， 得：pc pd Hf , cdg; 两管段压强不相等。
( 3)在a , b间列静力学方程，得： R1 同样对c , d进行分析，得： R 2 Hf , ab Hf , cd , R1 R 2
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
P

——静压能（流动力），J/kg
1.△P——两截面上压强差，若两容器开口，△P=0 绝压，表压，真空度（负表压）的概念 流体静力学基方方程式
P Pa gh
U形管压差计测两截面（容器）总势能差
gz P R( A ) g
1.理想流体是指
的流体。
2.当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳 定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力? 3.水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量保持 恒定，当水温升高时，Re值将 （A）变大，（B）变小 （C）不变 （D）不确定 4.层流及湍流的本质区别是 （A）湍流流速大于层流速 （B）流动阻力大的为湍流，流动阻力小的为层流 （C）层流的雷诺数小于湍流的雷诺言数 （D）层流无径向脉动，而湍流有径向脉动
10.水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。AB段 管长6m，内径41mm，BC段管长15m，内径25mm， BD段管长24m，内径25mm，（上述管长均包括阀门 及其它局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项， 分支点B的能量损失可忽略，试求：（1）D、C两支管 的流量及水槽的总排水量，（2）当D阀关闭，求水槽 由C支管流出的水量，设全部管路的摩擦系数均取为 0.03。