第三章 颗粒流体力学与机械分离习题
流体力学与流体机械习题
习题一、填空题（一）1.为提高U 形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差的值（B）A、偏大；B、偏小；C、越大越好2.在相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数相等，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3.一设备表压为460 mmHg，另一设备的真空表读数为300mmHg，两设备的压强差为（）kPa（当地大气压为101.3 kPa）。
A、760；B、101.3；C、160；D、21.34.液体的温度升高粘度（）；气体的温度升高粘度（）。
A、不变；B、减小；C、增大；D、不定5.液体的密度与压力（），温度升高液体密度（）。
A、无关；B、增大；C、减小；D、不定6.压力增加气体密度（），温度升高气体密度（）。
A、不定；B、增大；C、减小；D、不变7.设备内表压为350kPa，其绝压为（）kPa（当地大气压为100 kPa）。
A、450；B、250；C、460；D、-4508.流体的粘度越大，流体内部质点之间的内摩擦力（）。
A、不变；B、越大；C、越小；D、不定9.对不可压缩流体，当体积流量一定时，流速与管径的2次方成反比；若体积流量不变，管径减小一倍，管内流体流速为原来的( )倍。
A、4；B、5；C、2；D、1.7510.流体的流量不变，将管径增加一倍，则雷诺数为原来的( ) 倍。
A、1/2；B、2；C、4；D、1/411.流体的流量不变，仅将管长增加一倍，则流动阻力为原来的( ) 倍。
A、1/2；B、2；C、4；D、1/412.当雷诺数Re<2000时，流体的流动型态为( ) ；当雷诺数Re>4000时，流体的流动型态为( )。
A、层流；B、定态流动；C、湍流；D、非定态流动16.流体在圆形管内作层流流动时，管中心处的流体质点流速为管内平均流速的( ) 倍。
A、1/2；B、1；C、2；D、2.517.若保持流量、密度和粘度不变，将管长增加一倍，雷诺数为原来的( )倍。
化工原理第三章习题及答案
第三章 机械分离一、名词解释（每题2分）1. 非均相混合物物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面2. 斯托克斯式r u d u ts r 2218)(⋅-=μρρ3. 球形度s ϕ非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值4. 离心分离因数离心加速度与重力加速度的比值5. 临界直径dc离心分离器分离颗粒最小直径6．过滤利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作7. 过滤速率单位时间所产生的滤液量8. 过滤周期间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间9. 过滤机生产能力过滤机单位时间产生滤液体积10. 浸没度转筒过滤机浸没角度与圆周角比值二、单选择题（每题2分）1、自由沉降的意思是_______。
Ａ颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计Ｂ颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度Ｃ颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用Ｄ颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______。
Ａ等速运动段的颗粒降落的速度Ｂ加速运动段任一时刻颗粒的降落速度Ｃ加速运动段结束时颗粒的降落速度Ｄ净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B3、对于恒压过滤_______。
A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的√2倍B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍D 当介质阻力不计时,滤液体积增大一倍,则过滤时间增大至原来的4倍D4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量___ 。
Ａ增大至原来的2倍Ｂ增大至原来的4倍Ｃ增大至原来的2倍Ｄ增大至原来的1.5倍C5、以下过滤机是连续式过滤机_______。
Ａ箱式叶滤机Ｂ真空叶滤机Ｃ回转真空过滤机Ｄ板框压滤机 C6、过滤推动力一般是指______。
Ａ过滤介质两边的压差Ｂ过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差Ｃ滤饼两面的压差Ｄ液体进出过滤机的压差B7、回转真空过滤机中是以下部件使过滤室在不同部位时，能自动地进行相应的不同操作：______。
流体力学与流体机械习题
习题一、填空题（一）1.为提高U 形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差的值（B）A、偏大；B、偏小；C、越大越好2.在相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数相等，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3.一设备表压为460 mmHg，另一设备的真空表读数为300mmHg，两设备的压强差为（）kPa（当地大气压为101.3 kPa）。
A、760；B、101.3；C、160；D、21.34.液体的温度升高粘度（）；气体的温度升高粘度（）。
A、不变；B、减小；C、增大；D、不定5.液体的密度与压力（），温度升高液体密度（）。
A、无关；B、增大；C、减小；D、不定6.压力增加气体密度（），温度升高气体密度（）。
A、不定；B、增大；C、减小；D、不变7.设备内表压为350kPa，其绝压为（）kPa（当地大气压为100 kPa）。
A、450；B、250；C、460；D、-4508.流体的粘度越大，流体内部质点之间的内摩擦力（）。
A、不变；B、越大；C、越小；D、不定9.对不可压缩流体，当体积流量一定时，流速与管径的2次方成反比；若体积流量不变，管径减小一倍，管内流体流速为原来的( )倍。
A、4；B、5；C、2；D、1.7510.流体的流量不变，将管径增加一倍，则雷诺数为原来的( ) 倍。
A、1/2；B、2；C、4；D、1/411.流体的流量不变，仅将管长增加一倍，则流动阻力为原来的( ) 倍。
A、1/2；B、2；C、4；D、1/412.当雷诺数Re<2000时，流体的流动型态为( ) ；当雷诺数Re>4000时，流体的流动型态为( )。
A、层流；B、定态流动；C、湍流；D、非定态流动16.流体在圆形管内作层流流动时，管中心处的流体质点流速为管内平均流速的( ) 倍。
A、1/2；B、1；C、2；D、2.517.若保持流量、密度和粘度不变，将管长增加一倍，雷诺数为原来的( )倍。
习题3-机械分离
一、填空题1、（2分）在长为L m 、高为H m 的降尘室中，颗粒的沉降速度为u t m/s ，气体通过降尘室的水平流速为u m/s ，则颗粒能在降尘室内分离的条件是 。
答：。
2、（4分）用旋风分离器来分离含尘气体中的尘粒，若进口气速增加，则分离效率 ，其压降 。
答：提高、增加。
3、（2分）某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m·s -2，则离心机的分离因数等于 。
答：10004、（2分）在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m, 切向速度为15m·s -1。
当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数c K 为 。
答：575、（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm ，若该压滤机有10块框，其过滤面积约为 m 2。
答：13.126、（2分）在相同的操作压力下，加压叶滤机的洗涤速率与最终过滤速率之比应为 。
答：1 7、（2分）在相同的操作压力下，当洗涤液与滤液的粘度相同时，真空转筒过滤机的洗涤速率W d dV )(τ与最终过滤速率F d dV )(τ的比值为 。
答：18、（3分）用板框过滤机过滤某种悬浮液。
测得恒压过滤方程为θ5210402.0-⨯=+q q （θ的单位为s ），则K 为 m 2/s ，q e 为 m 3/ m 2，e θ为 s 。
答：5104-⨯，0.01， 2.59、某板框压滤机，恒压过滤1h 得滤液10m 3，停止过滤用2 m 3清水横穿洗涤（清水黏度与滤液黏度相同），为得到最大生产能力，辅助时间应控制在 h （过滤介质阻力忽略不计）。
答：2.610、降尘室生产能力仅与其 及颗粒的 有关。
表达旋风分离器性能的颗粒的临界直径是指 。
答：降尘室的底面积，沉降速度，能完全分离下来的最小颗粒粒径。
11、在长为L ，高为H 的降尘室中，颗粒沉降速度u 0，气体通过降尘室的水平速度为u ，则颗粒在降尘室内沉降分离的条件是 ，若该降尘室增加2层水平隔板，则其生产能力为原来的 倍。
化工原理(管国锋主编_第三版)课后习题答案3_颗粒流体力学基础与机械分离
第3章 颗粒流体力学基础与机械分离1）有两种固体颗粒，一种是边长为a 的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度为h ，圆柱直径为d 。
试分别写出其等体积当量直径和形状系数的计算式。
d h dh dhd d h d h d d h d db aa ad ad a da v e v e ve v e ve +=⋅+==∴==⋅=⋅=⋅=∴=2)18()/(2])2/3[(])2/3[()4/)6/()()6/(6/6(6)/6()6/()(][3122322312,23,31223222,31,33,πππψππππππψππ（）解2）某内径为0.10m 的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm ，直径d=3mm 的正圆柱，床层高度为0.80m ，床层空隙率、若以1atm ，25℃的空气以0.25空速通过床层，试估算气体压降。
[解] 圆柱体：Pad u d u L P s Pa m kg C atm m m d h dh d d h dh h d d ve v e m v e v e 7.177]1046.325.0185.152.052.0175.1)1046.3(25.010835.152.0)52.01(150[80.0])1(75.1)(1(150[10835.1,/185.1:)25,146.3)352/(533)2/(3)2()18(,])2/3[(32323532,222,32530,32312,=⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯-⨯=⋅⋅⋅-⨯+⋅⋅-⨯=∆⋅⨯===+⨯⨯⨯=+=⋅∴+==----ψρεεψεμεμρψψ）按欧根公式计算压降：空气（3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。
现以常压下20℃空气测定床层水力特性，得两组数据如下：空塔气速 0.2，床层压降 14.28mmH 2O0.693.94mmH 2O试估计25℃、绝对压强1.35atm 的氯气以空塔气速0.40通过此床层的压降。
流体力学、机械习题及答案
流体⼒学、机械习题及答案流体⼒学部分：1.⼒按物理性质的不同分类：重⼒、摩擦⼒、惯性⼒、弹性⼒、表⾯张⼒等。
2. ⼒按作⽤⽅式分：质量⼒和⾯积⼒。
3 质量⼒是指作⽤于隔离体内每⼀流体质点上的⼒，它的⼤⼩与质量成正⽐4 最常见的质量⼒有：重⼒、惯性⼒。
5 ⽐较重⼒场（质量⼒只有重⼒）中，⽔和⽔银所受的单位质量⼒f⽔和f⽔银的⼤⼩？A. f⽔⽔银； C. f⽔>f⽔银； B. f⽔=f⽔银； D、不⼀定。
6 试问⾃由落体和加速度a向x⽅向运动状态下的液体所受的单位质量⼒⼤⼩（f X. f Y. f Z）分别为多少？⾃由落体：X＝Y=0,Z=0。
加速运动：X=-a,Y=0,Z=-g。
7.静⽌的流体受到哪⼏种⼒的作⽤？理想流体受到哪⼏种⼒的作⽤？重⼒与压应⼒，⽆法承受剪切⼒。
重⼒与压应⼒，因为⽆粘性，故⽆剪切⼒8判断：在弯曲断⾯上，理想流体动压强呈静压强分布特征。
对错9如图所⽰的密闭容器中，液⾯压强p0＝9.8kPa，A点压强为49kPa，则B点压强为39.2kPa , 在液⾯下的深度为3m 。
10．露天⽔池⽔深5m处的相对压强为：A. 5kPa；B. 49kPa；C. 147kPa；D. 205kPa。
重⼒作⽤下静⽔压强的分布规律，如图2-9所⽰。
图2-911. 仅受重⼒作⽤处于静⽌状态的流体中，任意点对同⼀基准⾯的单位势能为⼀常数，即各点测压管⽔头相等，位头增⾼，压头减⼩。
12. 在均质连通的液体中，⽔平⾯必然是等压⾯13：仅在重⼒作⽤下,静⽌液体中任意⼀点对同⼀基准⾯的单位势能为_b__ A. 随深度增加⽽增加； C. 随深度增加⽽减少； B.常数； D. 不确定。
14：试问图⽰中A、 B、 C、 D点的测压管⾼度，测压管⽔头。
（D点闸门关闭，以D点所在的⽔平⾯为基准⾯）A:测压管⾼度，测压管⽔头B:测压管⾼度，测压管⽔头C:测压管⾼度，测压管⽔头D:测压管⾼度，测压管⽔头A:0m，6m B:2m，6m C:3m，6m D:6m，6m15：如图2-10所⽰，，下述两个静⼒学⽅程哪个正确？图2-1016.求淡⽔⾃由表⾯下2m 深处的绝对压强和相对压强。
(完整版)流体力学第三章课后习题答案
一元流体动力学基础1.直径为150mm 的给水管道，输水量为h kN /7.980，试求断面平均流速。
解：由流量公式vA Q ρ= 注意：()vA Q s kg h kN ρ=⇒→//A Qv ρ=得：s m v /57.1=2.断面为300mm ×400mm 的矩形风道,风量为2700m 3/h,求平均流速.如风道出口处断面收缩为150mm ×400mm,求该断面的平均流速 解：由流量公式vA Q = 得：A Q v =由连续性方程知2211A v A v = 得：s m v /5.122=3.水从水箱流经直径d 1=10cm,d 2=5cm,d 3=2.5cm 的管道流入大气中. 当出口流速10m/ 时,求(1)容积流量及质量流量;(2)1d 及2d 管段的流速解：(1)由s m A v Q /0049.0333==质量流量s kg Q /9.4=ρ (2)由连续性方程：33223311,A v A v A v A v ==得：s m v s m v /5.2,/625.021==4.设计输水量为h kg /294210的给水管道，流速限制在9.0∽s m /4.1之间。
试确定管道直径，根据所选直径求流速。
直径应是mm 50的倍数。
解：vA Q ρ= 将9.0=v ∽s m /4.1代入得343.0=d ∽m 275.0 ∵直径是mm 50的倍数，所以取m d 3.0= 代入vA Q ρ= 得m v 18.1=5.圆形风道，流量是10000m 3/h,，流速不超过20 m/s 。
试设计直径，根据所定直径求流速。
直径规定为50 mm 的倍数。
解：vA Q = 将s m v /20≤代入得：mm d 5.420≥ 取mm d 450= 代入vA Q = 得：s m v /5.17=6.在直径为d 圆形风道断面上，用下法选定五个点，以测局部风速。
设想用和管轴同心但不同半径的圆周，将全部断面分为中间是圆，其他是圆环的五个面积相等的部分。
习题3 机械分离
一、填空题1、（2分）在长为L m 、高为H m 的降尘室中，颗粒的沉降速度为u t m/s ，气体通过降尘室的水平流速为u m/s ，则颗粒能在降尘室内分离的条件是 。
答：。
2、（4分）用旋风分离器来分离含尘气体中的尘粒，若进口气速增加，则分离效率 ，其压降 。
答：提高、增加。
3、（2分）某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m·s -2，则离心机的分离因数等于 。
答：10004、（2分）在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m, 切向速度为15m·s -1。
当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数c K 为 。
答：575、（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm ，若该压滤机有10块框，其过滤面积约为 m 2。
答：13.126、（2分）在相同的操作压力下，加压叶滤机的洗涤速率与最终过滤速率之比应为 。
答：17、（2分）在相同的操作压力下，当洗涤液与滤液的粘度相同时，真空转筒过滤机的洗涤速率W d dV )(τ与最终过滤速率F d dV )(τ的比值为 。
答：18、（3分）用板框过滤机过滤某种悬浮液。
测得恒压过滤方程为θ5210402.0-⨯=+q q （θ的单位为s ），则K 为 m 2/s ，q e 为 m 3/ m 2，e θ为 s 。
答：5104-⨯，0.01， 2.59、某板框压滤机，恒压过滤1h 得滤液10m 3，停止过滤用2 m 3清水横穿洗涤（清水黏度与滤液黏度相同），为得到最大生产能力，辅助时间应控制在 h （过滤介质阻力忽略不计）。
答：2.610、降尘室生产能力仅与其 及颗粒的 有关。
表达旋风分离器性能的颗粒的临界直径是指 。
答：降尘室的底面积，沉降速度，能完全分离下来的最小颗粒粒径。
11、在长为L ，高为H 的降尘室中，颗粒沉降速度u 0，气体通过降尘室的水平速度为u ，则颗粒在降尘室内沉降分离的条件是 ，若该降尘室增加2层水平隔板，则其生产能力为原来的 倍。
第三章机械分离自测题
第三章机械分离与固体流态化自测题一填空或选择1固体粒子的沉降过程分____阶段和___ _阶段。
沉降速度是指___ _阶段颗粒相对于___ _的速度。
2在重力场中固粒的自由沉降速度与下列因素无关A粒子几何形状B粒子几何尺寸C粒子及流体密度D流体的流速3在降尘室中除去某粒径的颗粒时若降尘室高度增加一倍则颗粒的沉降时间____气流速度____生产能力____。
4在斯托克斯区颗粒的沉降速度与其直径的____次方成正比而在牛顿区与其直径的.次方成正比。
5沉降雷诺准数Ret越大流体粘性对沉降速度的影响____。
6一球形石英粒子在空气中作滞流自由沉降。
若空气温度由20℃提高至50℃则其沉降速度将____。
7降尘室操作时气体的流动应控制在____区。
8含尘气体通过长4m、宽3m、高1m的降尘室颗粒的沉降速度为0.03m/s则降尘室的最大生产能力为____m3/s。
9降尘室内固粒可被分离的条件是____。
10理论上降尘室的生产能力与____和____有关而与____无关。
11在降尘室内粒径为60μm的颗粒理论上能全部除去则粒径为42μm的颗粒能被除去的分率为____。
沉降在滞流区12在离心分离操作中分离因数是指____。
某颗粒所在旋风分离器位置上的旋转半径R0.2m切向速度uT20m/s则分离因数为____。
13选择旋风分离器的依据是____、____、____。
14化工生产中除去气体中尘粒的设备有____、____、____、____等。
15旋风分离器的分离效率随器身____的增大而减小。
16根据分离目的离心机可分为____、____、____三大类。
17饼层过滤是指____深床过滤是指____。
18工业上应用最广泛的间歇压滤机有____和____连续吸滤型过滤机为____。
19用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液其过滤方程式为q20.062q5×10-5θ式中q的单位为m3/m2θ的单位为s则过滤常数值及其单位为K__ __qe__ __θe__ __。
3 机械分离习题解答
ρ = 1000kg/m3 , µ = 1.005 × 10− 3 Pa ⋅ s ρ s = 2600kg/m3 , d = 60 × 10− 6 m
20 C的空气 ρ = 1.205kg/m3 , µ = 1.81 × 10 −5 Pa ⋅ s 石英颗粒
µ = 3 × 10 − 5 Pa ⋅ s,
ρ s = 4500kg/m 3 , d ′ = 5 × 10 − 5 m
解：气体在降尘室的流速：u = V s / A = V s / (BH ) = 1.736m/s 可除去颗粒的沉降速度： u = H / ( L / u ) = uH / L = 0.694m/s Re = du ρ / µ = 1.388 × 10 4 d , Ar = d 3 ρ ( ρ s − ρ )g / µ 2 = 2.943 × 1013 d 3
Kθ ,
过滤速率 dq = K ，最终过滤速率 dq = K ，最终滤液量 q F = Kθ F 。 dθ 2q dθ F 2q F 洗涤速率为最终过滤速率的 δ 倍，即有：
δK δ K dq dq = δ = = dθ W dθ F 2q F 2 θ F 洗涤时间
L′ V ′ n′ = = = 0.8 L V n
3-13. 已知： A = 3m 2 , φ = 0.3, n = 0.00833 s −1 , c = 0.23 m 3 /m 3 , r = 2 × 1012 m − 2 ,
µ = 1 × 10 − 3 Pa ⋅ s, ∆p = 71.3 × 10 3 Pa , Le = 2 × 10 − 3 m
(
) (
)(
《流体力学与流体机械》计算题及答案
Q v1A1 v2 A2
Q
v2 A2
4
0.12
3
0.0234 m3
/
s
v1
4Q
d12
4 0.0234
0.152
1.3
3
6 m
/
s
2021/7/9
9
• 习题3-15 判断流动 ux = xy；uy = -xy 是否满足不可压缩流动的连续性条件 。 • 解： 因为 ux = xy；uy = -xy 与时间无关，所以流动定常，根据定常不可压微分形式连续方程，
解：1.取研究截面1-1、2-2
2.取基准面1-1
3.取相对压强。 4.列方程
v2
4Q
d
2 2
z1
p1
v12 2g
H
z2
p2
v22 2g
hw
H
Hs
Hd
1 2g
4Q 2
1
d
4 2
hw
300
1 4 200 2 2 9.8 3600 3.14
1 0.24
0.1H
H = 337m矿水
2021/7/9
1
H
2021/7/9
0
0
2
2
12
• 补充例题三 20℃的水通过虹吸管从水箱吸至B点。虹吸管直径d1=60mm，出口 B处喷嘴直 径 d2＝30 mm。当 hi= 2 m、h2=4 m时，在不计水头损失条件下，试求流量和C点的压强。
• 解：①取缓变流截面，1-1，2-2。
•
②取基准面，2-2。
•
③确定p的基准，相对或绝对。
轴匀速旋转。问水恰好开始溢出时，转速ω为多少？而此时距中心线r=0.4m处桶底
流体力学与流体机械的习题参考答案
流体力学与流体机械习题参考答案《流体力学与流体机械之流体力学》第一章 流体及其物理性质1-8 1.53m 的容器中装满了油。
已知油的重量为12591N 。
求油的重度γ和密度ρ。
解：312591856.5kg/m 9.8 1.5m V ρ===⨯；38394N/m g γρ== 1-11 面积20.5m A =的平板水平放在厚度10mm h =的油膜上。
用 4.8N F =的水平力拉它以0.8m/s U =速度移动（图1-6）。
若油的密度3856kg/m ρ=。
求油的动力粘度和运动粘度。
解：29.6N/m F A τ==，Uh τμ=， 所以，0.12Pa s hU τμ==，42/0.12/856 1.410m /s νμρ-===⨯ 1-12 重量20N G =、面积20.12m A =的平板置于斜面上。
其间充满粘度0.65Pa s μ=的油液（图1-7）。
当油液厚度8mm h =时。
问匀速下滑时平板的速度是多少。
解：sin 20 6.84F G N ==，57Pa s FAτ==， 因为Uhτμ=，所以570.0080.7m/s 0.65h U τμ⨯=== 1-13 直径50mm d =的轴颈同心地在50.1mm D =的轴承中转动（图1-8）。
间隙中润滑油的粘度0.45Pa s μ=。
当转速950r/min n =时，求因油膜摩擦而附加的阻力矩M 。
解：将接触面沿圆柱展开，可得接触面的面积为：20.050.10.016m A dL ππ==⨯⨯=接触面上的相对速度为：2 2.49m/s 2260d d nu πω=== 接触面间的距离为：0.05mm 2D dδ-==接触面之间的作用力：358.44N du F AA dy uδμμ=== 则油膜的附加阻力矩为：8.9N m 2dM F== 1-14 直径为D 的圆盘水平地放在厚度为h 的油膜上。
当驱动圆盘以转速n 旋转时，试证明油的动力粘度μ与驱动力矩M 的关系为：24960hMnD μπ=证明：26030n n ππω==，30nrv r πω== 2dA rdr π=，2215v nr dr dF dA h h μπμ==，2315nr drdM dFr h μπ== /2232415960D nr drnD hM hμπμπ==⎰所以：24960hM nDμπ=第二章 流体静力学2-5 试求潜水员在海面以下50m 处受到的压力。
流体力学与流体机械教材课后题答案
第一章 流体及其物理性质1-4.解： 由已知可知：△P=20000Pa%02.0d =ρρ由m=ρV 可得：dm=ρdV+Vd ρ，在压强变化时，质量没有变化， 则dm=0，即ρdV+Vd ρ=0，则Vd -d V=ρρ所以体积压缩系数8-10d dp 1d dp 1-=⨯==ρρκV V 1-5.解：由体积膨胀系数：VVT d d 1k =α可得： 34-k m 41.01555105d d =⨯⨯⨯=**=V T V α 所以说膨胀水箱的最小体积应该是0.41m 3。
第二章 流体静力学2-2.解：由gh ρ=V P 可得m 88.31880.928.14000g P h V =⨯==ρ 2-3解：如图所示：同种液体能够互相连通位于同一高度处是等压面，分析可知：a139h h g -h h g -gh h -h h g -gh gh P 2141143223B KP P P P B A A =+=-+++++=）（）（）（）（油水银油水银油水银油ρρρρρρρA Bh 1h 2油油水银油h 3h 4图2-32-11解：由题意可知：侧面BC 的总压力大小为：NAF 52110048.20.24.22.18.910008.38.9830gh gh ⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯+=）（）（水油ρρ 2-14解：真空表C 的读数是1.49×104Pa ，则自由液面在原来的基础上还要补充一段h ：m 52.180.910001049.1g Ph 4-=⨯⨯-==水ρ左侧水对闸门AB 的压力：N H H F 521c 100.1829.1829.12-h 8.91000A gh ⨯=⨯⨯+⨯⨯==）（水左ρ 左侧压力中心：m 14.3829.105.3829.1829.112105.3y bh 121h y xy y 23c 3c c c =⨯⨯⨯+=+=+=A A I D 左右侧油对闸门AB 的压力：N H F 42c 1025.2829.1829.128.9750A gh ⨯=⨯⨯⨯⨯==油右ρ 右侧压力中心：根据力矩平衡得：（假设作用于B 点力的方向向左）F 左×L 左= F 右×L 右+F B ×L可得：F B =39893.79N[其中L 左=y D 左—（H 1+h-H 2）] 2-15解：曲面ab 的压力: 水平方向分力：N F 6x c x 10225.11052/58.91000A gh ⨯=⨯⨯⨯⨯==ρ竖直方向分力：N B R V F 6p z 100.1S -L 21g g ⨯=⨯==∆）（ρρ则曲面所受合力：m2193.1829.12829.1829.1829.11212829.1y bh 121h y y y 23c 3c 'C 'c =⨯⨯⨯+=+=+=A A I XD ’右N F F F 62z 2x 1058.1⨯=+=合受力方向：225.10.1225.1tan z x ===F F θ 2-17解：曲面abcd 所受的静水压力：水平方向分力为：N A F 279305.10.12.1-4.28.91000gh x c x =⨯⨯⨯⨯==）（ρ 竖直方向分力为：NB R B R V F 5.698985.10.1434.25.10.18.9100043h g g 22P z =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯+⨯⨯==）（）（ππρρ则曲面所受合力为：N F F F 752722z 2x =+=合受力方向为：4.05.6989827930tan z x ===F F θ 2-19解：这道题关键是自由液面的选取：因为在C 点的绝对压强是196120Pa ，其相对压强是：m 67.98.910001001325.1-109612.1g a 55=⨯⨯⨯=-ρP P 作用于半球的总压力只有竖直方向的分力：NR R V F F 532p z 105.23421-2h -67.98.91000g ⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⨯===ππρ）（第三章 流体运动学和动力学基础3-4解：由连续方程A 1V 1=A 2V 2可得：s m V d d V d d A V A V /5.0215.0442212221122212112=⨯====ππ所以说截面2-2处的平均流速为0.5m/s 。
《流体力学与流体机械》计算题及答案
1 2
总结词
掌握流体流动阻力和能量损失的计算方法，了解 流体流动过程中阻力和能量的变化规律。
流体流动阻力计算
根据流体流动的雷诺数和流体性质，计算流体在 管道中的流动阻力，包括直管阻力和局部阻力。
3
能量损失计算
根据伯努利方程和流体流动的能量守恒原理，计 算流体在管道中的能量损失，包括沿程损失和局 部损失。
分析流体在流动过程中 的温度变化，以及由此
产生的热能转换。
03
探讨流体流动与热能转 换之间的关系，以及其 对流体机械性能的影响。
05
详细描述
02
计算流体在流动过程中 由于热传导、对流和辐 射等热传递方式而产生
的热量交换。
04
流体流动与化学能转换计算
总结词：计算流体在流动 过程中由于化学反应而产 生的化学能转换。
详细描述
分析流体在流动过程中可 能发生的化学反应，以及 由此产生的化学能转换。
探讨流体流动与化学能转 换之间的关系，以及其在 化工、制药等领域中的应 用。
计算化学反应过程中流体 的能量变化，以及其对流 体机械性能的影响。
THANKS
感谢观看
计算流体在流动过程中由于机械能转换 而产生的能量损失或增益。
分析流体在流动过程中所受的阻力，如 摩擦力和局部阻力，对机械能转换的影 响。
详细描述
计算流体在管道中流动时的压力能变化 ，以及由此产生的速度和流量的变化。
流体流动与热能转换计算
总结词：计算流体在流 动过程中由于温度变化
而产生的热能转换。
01
必需汽蚀余量（NPSHr）
泵开始发生汽蚀时，所必须的最低有效汽蚀余量。
有效汽蚀余量（NPSHa）
泵在实际运行中，所实际具有的有效汽蚀余量。
流体力学课件第三章例题与习题
uz
ux z
2 2(2t 2x 2 y) 2(t y z) 0(t x z) t3 x2, y2,z1
ay
Du y Dt
u y t
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
az
Du z Dt
uz t
ux
uz x
uy
uz y
uz
uz z
习题 3-8
u
x
u y
xy2 1
ln
y
C1
ln( x 2) ln( z 3) C2
经过空间点 （3,1,4）
流线方程为：
ln( x 2) 1 ln y
3
ln( x 2) ln( z 3)
CC12
0 0
x
1
y3
2
x z 1
例题：已知某平面流场速度分布为：
ux
t
x 3
uy y 2
求其流线方程和迹线方程。
ln( x t)( y t) C
t=0时过（-1,-1）
C0
xy 1
例题：已知某平面流场速度分布为：
ux x t uy y t
求在t=0时过（-1,-1）其流线方程和迹线方程。
解：
迹线方程：
dx dy dt
xt yt
dx xt
dt
dy
dt
y t
dx ddyt dt
t 3) t
ln
ln C1 C2
x 3
y C2eC1 2
x C1(t 3)
y
C2et
2
例题：已知某平面流场速度分布为：
ux x t uy y t
求在t=0时过（-1,-1）其流线方程和迹线方程。
习题机械分离
一、填空题1、（2分）在长为L m、高为H m的降尘室中，颗粒的沉降速度为u t m/s，气体通过降尘室的水平流速为u m/s，则颗粒能在降尘室内分离的条件是。
答：。
2、（4分）用旋风分离器来分离含尘气体中的尘粒，若进口气速增加，则分离效率，其压降。
答：提高、增加。
3、（2分）某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m·s-2，则离心机的分离因数等于。
答：10004、（2分）在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4m, 切向速度为15m·s-1。
当颗粒K为。
与流体的相对运动属层流时，其分离因数c答：575、（3分）某板框压滤机的框的尺寸为：长×宽×厚=810×810×25 mm，若该压滤机有10块框，其过滤面积约为m2。
答：13.126、（2分）在相同的操作压力下，加压叶滤机的洗涤速率与最终过滤速率之比应为。
答：17、（2分）在相同的操作压力下，当洗涤液与滤液的粘度相同时，真空转筒过滤机的洗涤速率W d dV )(τ与最终过滤速率F d dV )(τ的比值为 。
答：1 8、（3分）用板框过滤机过滤某种悬浮液。
测得恒压过滤方程为θ5210402.0-⨯=+q q （θ的单位为s ），则K 为 m 2/s ，q e 为 m 3/ m 2，e θ为 s 。
答：5104-⨯，0.01， 2.59、某板框压滤机，恒压过滤1h 得滤液10m 3，停止过滤用2 m 3清水横穿洗涤（清水黏度与滤液黏度相同），为得到最大生产能力，辅助时间应控制在 h （过滤介质阻力忽略不计）。
答：2.610、降尘室生产能力仅与其 及颗粒的 有关。
表达旋风分离器性能的颗粒的临界直径是指 。
答：降尘室的底面积，沉降速度，能完全分离下来的最小颗粒粒径。
11、在长为L ，高为H 的降尘室中，颗粒沉降速度u 0，气体通过降尘室的水平速度为u ，则颗粒在降尘室内沉降分离的条件是 ，若该降尘室增加2层水平隔板，则其生产能力为原来的 倍。
第三章 机械分离与固体流态化练习题
化工原理单元练习（三）（第三章机械分离与固体流态化）班级学号姓名一、填空题1、描述单个非球形颗粒的形状和大小的主要参数为、。
2、固体颗粒在气体中自由沉降时所受的力有力、力和力。
固体颗粒的自由沉降分为阶段和阶段。
3、沉降速度是指，此速度亦称为速度。
4、在斯托克斯定律区，颗粒的沉降速度与流体黏度的次方成反比，在牛顿定律区，颗粒的沉降速度与流体黏度的次方成反比。
5、降尘室的设计原则是时间大于等于时间。
6、理论上降尘室的生产能力与和有关，而与无关。
7、分离因数的定义式为。
如果颗粒在离心力场内作圆周运动，其旋转半径为0.2m，切线速度为20m/s，则其分离因数为。
8、选用旋风分离器时主要依据是、、。
9、旋风分离器的分割粒径d50是。
10、描述固体颗粒床层特性的主要参数有、、和。
11、过滤方式主要有、和。
12、板框过滤机由810m m×810m m×25mm的20个框组成，则其过滤面积为。
13、板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速率EddV⎪⎭⎫⎝⎛θ为0.04m3/s，现采用横穿洗涤法洗涤10min，洗涤时操作压力差与过滤时相同，洗水和滤液为相同温度的水，则洗涤速率WddV⎪⎭⎫⎝⎛θ为，所消耗的洗水体积为。
14、用38个635m m×635m m×25mm的框构成的板框过滤机过滤某悬浮液，操作条件下的恒压过滤方程为：θ4210306.0-⨯=+qq，式中q的单位为m3/m2，θ的单位为s。
则过滤常数K= ，V e= 。
15、用叶滤机过滤固含量10%（体积分数）的某悬浮液，已知形成的滤饼的空隙率为50%，则滤饼体积与滤液体积之比υ= 。
16、根据分离因数可将离心机分为、和。
17、流体通过固体颗粒床层时，当气速大于速度、小于速度时，固体颗粒床层为流化床。
18、流化床的两种流化形式为和。
19、流化床的不正常现象有和。
20、气力输送按气流压力分类，可分为和。
按气流中固相浓度分类，可分为和。
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1）有两种固体颗粒，一种是边长为a 的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度为h ，圆柱直径为d 。
试分别写出其等体积当量直径和形状系数 的计算式。
d h dh dhd d h d h d d h d db aa ad ada d a v e v e ve v e v e +=⋅+==∴==⋅=⋅=⋅=∴=2)18()/(2])2/3[(])2/3[()4/)6/()()6/(6/6(6)/6()6/()(][3122322312,23,31223222,31,33,πππψππππππψππ（）解2）某内径为的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm ，直径d=3mm 的正圆柱，床层高度为，床层空隙率 、若以1atm ，25℃的空气以空速通过床层，试估算气体压降。
[解] 圆柱体：Pa d u d u L P s Pa m kg C atm mm d h dh d d h dh h d d v e v e m v e v e 7.177]1046.325.0185.152.052.0175.1)1046.3(25.010835.152.0)52.01(150[80.0])1(75.1)(1(150[10835.1,/185.1:)25,146.3)352/(533)2/(3)2()18(,])2/3[(32323532,222,32530,32312,=⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯⨯-⨯=⋅⋅⋅-⨯+⋅⋅-⨯=∆⋅⨯===+⨯⨯⨯=+=⋅∴+==----ψρεεψεμεμρψψ）按欧根公式计算压降：空气（3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。
现以常压下20℃空气测定床层水力特性，得两组数据如下：空塔气速，床层压降、试估计25℃、绝对压强的氯气以空塔气速 通过此床层的压降。
（含微量水份氯气的物性按纯氯气计）氯气，[解]常压下，,/20.12030m Kg C =ρ空气：.018.0cP =μ欧根公式可化简为O mmH P B A B A B A B A u B u A P 222223.624.088.14.17740.0014.01601:4.17716016.020.160.0018.094.932.020.120.0018.028.14:,(=⨯⨯+⨯⨯=∆==----⨯⨯+⨯⨯=----⨯⨯+⨯⨯=⋅⋅+⋅⋅=∆氯气联立①②式，解得：②①试验条件量。
）为床层结构参量，为常ρμ1） 3）令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。
固体颗粒的筛析数据是：～，12%；～，%；～，45%；～，%；～，%（以上百分数均指质量百分数）。
颗粒密度为1875。
固定床高350mm ，截面积为314mm 2。
床层中固体颗粒的总量为。
以20℃清水以空速通过床层，测得压降为677mmH 2O ，试估算颗粒的形状系数值。
计算有效校核经试差，解得即适用欧根公式：校核即可设采用康尼方程：水：计算）体积均按解：∴<=⨯-⨯⨯⨯⨯=-==⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯-⨯=⨯⋅⨯-⨯+⨯-⨯=∆>=⨯-⨯⨯⨯⨯=-==∴⨯⨯-⨯⨯⨯=⨯⋅⋅-⨯⨯=∆==∴++++==⨯-=4006.12001.0)55.01(604.010001.0851.0)1(6851.0:001.004.01055.055.0175.1)001.0(55.004.0001.0)55.01(15035.081.9677)1(75.1)()1(150207.10001.0)55.01(604.010001.068.0)1(668.0040.0001.055.0)55.01()001.06(0.535.081.9677)1()6(0.5,12000.18.108.045.110.015.145.085.025.06.012.01(550.0)14.335/()875.1/8.92(13'233232232323'32232203μερψψψψψρεεψεμεμερψψψμεεψμεu d R d u d u L P u d R ud L p cP c mm d dm cm m em m m m em m2） 4）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离，滤框的尺寸为××。
已知悬浮液中每m 3水带有45㎏固体，固体密度为1820。
当过滤得到20升滤液，测得滤饼总厚度为，试估算滤饼的含水率，以质量分率表示。
\滤饼水滤饼含水率解得：，做物料衡算得设滤饼空隙率为解kg Kg /336.01820)479.01(1000479.01000479.0479.0450243.020.020.010201820)1(0243.020.020.0::][3=⨯-+⨯⨯=∴==⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯-εεεε6）某粘土矿物加水打浆除砂石后，需过滤脱除水份。
在具有两只滤框的压滤机中做恒压过滤实验，总过滤面积为，压差为，测得过滤时间与滤液量数据如下： 过滤时间，分： 滤液量，升：试计算过滤常量K ，以 为单位，并计算 ，以 为单位。
可采用由积分式导出的 求K 与 。
[解] 为便于直接使用题给数据：改用用最小二乘法计算。
代替代替以代替以式计算。
),/(2,,/)/(2)/(/222K A V a V x V y K A V K A V V e e ττ+=组别 X i Y i 2)(X X i -，))((y y X X i i --12#34&56！∑356.1507.2461.0512.2461.0427.9344.4)())((512.26/073.15,507.2\6/04.15/=⨯-=-===---======∑∑∑X b y a X X y y X X b y n X X iiii23333/0184.0080.0/1047.1/1047.147.1)461.02/(356.12/m m A V q m l b a V e e e =⨯==⨯==⨯==∴--s m m l A b K /1065.5)/(m in 9.338)080.0461.0/(1)/(1264222-⨯=⋅=⨯=⋅=7）欲过滤分离某固体物料与水构成的悬浮液，经小试知，在某恒压差条件下过滤常量，滤布阻力，每1m 3滤饼中含485㎏水，固相密度为2100，悬浮液中固体的质量分率为。
*现拟采用叶滤机恒压差过滤此料浆，使用的滤布、压差和料浆温度均与小试时的相同。
每只滤叶一个侧面的过滤面积为，每次过滤到滤饼厚度达30mm 便停止过滤，问：每批过滤的时间为多少若滤饼需以清水洗涤，每批洗涤水用量为每批滤液量的1/10，洗涤压差及洗涤水温均与过滤时的相同，问：洗涤时间是多少 [解] 已知：min 06.67.3631006.13855.01.0)/()/(1006.1)00221.03855.0(21023.8)(2)min 4.3018261023.81021.23855.023855.02/3855.04.0/85.12030.04.0(:/85.12075.01075.010*********)485.01,1485.01000/485,/1021.2,/1023.842345532223333323325==⨯⨯==∴⋅⨯=+⨯=+===∴⨯=⨯⨯⨯+⋅=⋅+=⨯⨯==∴-=+⨯-==⨯=⨯=-------S d dq q m s m q q K d dq s K q q q m m q m m X X Xm m m m q s m K E w w e E e e ττττττε洗涤时间（过滤终了式的过滤速度②洗涤时间：每批过滤时间即过滤终了时，基准）以一只滤叶的单侧面为①叶滤机过滤滤饼滤液（由物料横算得：滤饼对应的滤液量为设滤饼空隙率8）某悬浮液用叶滤机过滤，已知洗涤液量是滤液量的倍(体积比)，一只滤叶侧面积为，经过小试测得过滤常数K =×10-5m 2/s ,不计滤布阻力，所得滤液与滤饼体积之比为 m 3滤液/m 3滤饼，按最大生产率原则生产，整理、装拆时间为20分钟,求每只滤叶的最大生产率及每批过滤的最大滤饼厚度。
D W F W F F J K q q K q J K q K q ττττττ=+⨯=⋅==∴⋅=最大生产率原则：洗涤：解：过滤：2)/()2//(/222hm s m G m m q q K J q D/3442.0/1056.9)60202/(4.022869.0/2869.06020)1.021()]1023.8/([/)21(335max 23522=⨯=⨯⨯⨯⨯=∴=∴⨯=⨯+⨯⨯⨯=+--代入数据：即τmmm m mm 3.220223.085.12/2869.085.123.222869.0)3855.0/3033====⨯=δδ滤液算出：滤饼对应的或由每（每批过滤最大滤饼厚度9）有一叶滤机，在恒压下过滤某种水悬浮液时，得到如下过滤方程： ，其中，。
在实际操作中，先在5分钟内作恒压过滤，此时过滤压差升至上述试验压强，然后维持恒压过滤，全部过滤时间为20分钟，试求：①每一循环中每m 2过滤面积所得滤液量②过滤后再用相当于滤液总量的 水进行洗涤，洗涤时间为多少解：①∵ q 2＋30q = 300τ》∴ q e =15 m 3/m 2 K=300 m 2/min恒速过程 q 12＋q e q 1=(K/2)τ1 ∴q 1= m 3/m 2恒压过程 (q 2－q 12)＋2q e (q －q 1)=K(τ－τ1) ∴q= m 3/m 2②dq d K q q E e τ⎛⎝ ⎫⎭⎪=+=2198().m 3/(m 2·min) dq d dq d W E ττ⎛⎝ ⎫⎭⎪=⎛⎝ ⎫⎭⎪()τττW WWE WV dV d Jq A dq d A==⎛⎝ ⎫⎭⎪=⨯=02607198613....min10）用某板框压滤机恒压过滤，滤框尺寸为810×810×25mm 。
经过小试测得过滤常数，，操作时的滤布，压差及温度与小试时相同。
滤饼刚充满滤框时停止过滤，求：①每批过滤时间②若以清水洗涤滤饼，洗涤水用量为滤液的，洗涤压差及水温与过滤时相同，求过滤时间③若整理、装卸时间为25分钟，求每只滤框的生产率[解]①每批过滤时间：23333/161.0)81.081.02/(211.0/211.085.12025.081.081.0,85.121m m A V q m V m m =⨯⨯===⨯⨯⨯=则得滤液量滤饼刚充满滤框时，滤饼对应滤液量.过滤终了时：②洗涤时间：s F F 6.3231023.81021.2161.02)161.0(332=∴⨯=⨯⨯⨯+--ττs m VG G s d dV V m V s m d dVd dV s m A d dqd dV m s m q q K d dq DW F w W w w E w E E e E /1002.160252556.32381.02161.0:255)1028.8/(0211.0)//(0211.081.02161.01.0/1028.84/1031.3)(41)(/1031.381.021052.2)()()/(1052.2)00221.0161.0(21023.8)(2)/(34253235434242345--------⨯=⨯++⨯⨯=++==⨯==∴=⨯⨯⨯=⨯=⨯==⨯=⨯⨯⨯=⨯=⋅⨯=+⨯=+=ττττττττττ③生产率11）板框压滤机在（表）下恒压过滤某种悬浮液小时后得滤液25m 3， 不计，①如表压加倍，滤饼压缩指数为，则过滤小时后得多少滤液②设其它情况不变，将过滤时间缩短一半，可得多少滤液③若在原表压下进行过滤小时后，用3m 3的水来洗涤，求所需洗涤时间解： ① V 2=KA 2τ()K p r m s=-210∆μφμ、r 0、Φ是滤饼结构参数，为常量∴()K p m s∝-∆1 其中A 与τ不变∴()V p m s21∝-∆ ∴'='⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪==-V V p p m m s2210721624∆∆..'=⨯=V 221624251015. m 6 ∴'=V 3186.m 3 `② V 2=KA 2τ 其中K 、A 不变∴V 2∝τ∴'=⋅'V V 22ττ'='=⨯=V Vττ25121768. m 3③dV d KA V V m h E ττ⎛⎝ ⎫⎭⎪===23227812.dV d dV d KA V m h W E ττ⎛⎝ ⎫⎭⎪=⎛⎝ ⎫⎭⎪==148195323.∴()ττW W WV dVd KA V ===3815362.h12）用某板框过滤机进行过滤，采用先恒速后恒压过滤，恒速1分钟达恒压压差便开始恒压过滤，已知过滤常数，，滤饼刚充满滤框时停止过滤，求：①过滤时间②若用清水洗涤滤饼，水量为滤液量的1/10 ，洗涤压差、温度均与恒压过滤时相同，求洗涤时间③如装卸、整理时间为25分钟，求每只滤框的生产率sm G G s s sK q q q q q m m q q q K q q q w F e /1075.9602525541281.02161.0:2551041235260352)60(1023.80486.0161.0(00221.02)0486.0161.0(:)()(2)(/0486.060)2/1023.8(00221.0)2/(][3525221121223151211121---⨯=⨯++⨯⨯===+==∴-⨯=-⨯⨯+--=-+-=∴⨯⨯=⨯+=+③生产率题解法相同，与第②洗涤时间：则过滤时间）即恒压阶段：即恒速阶段：①过滤时间：解τττττττ|13）某板框过滤机有8个滤框，滤框尺寸810×810×25mm 。