化工原理：流体流动作业
化工原理流体流动案例解析
油滴 混合液 水滴
2m R
17m
解： ①
水的流量，以m3/h表示
流量可以用孔板流量计关系式计算。
A0=0.785×0.0552=0.00237 m2
Vs u0 A0 c0 A0 2( pa pb )
c0 A0
2 gR( ' )
2 9.81 0.163 (13600 1000) 0.63 0.00237 1000 0.00948 m 3 /s 34.1 m 3 /h
② 泵的有效压头
u=Vs/A=0.00948/(0.785×0.1062)=1.075 m/s
Re
du
0.106 1.075 1000 1.14 105 110 3
R 17m
2 2
ε/d=0.21/106=0.00198
可以查得：λ=0.0252 在图示1-1、2-2截面
案例解析：
油水分离器流程设计
油层 水层
自动 处理
油层 水层
油水分离器尺寸设计 A－油水出口高度 设油出口高度H为1m，油水分离高度为0.5m，则：
1120 0.5 900 0.5 1120h 1120 0.5 900 0.5 解出：h 0.9017m 1120 B－分离器底面积 设分离器长、宽分别为L、B，沉降速度为ut,则：
如图所示，一输水管路，试分析： ① 当阀F关小时，压力表A、B的指示数如何变化？ ② 当阀E关小时，压力表A、B的指示数如何变化？
化工原理课后习题答案第一章流体流动答案
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 ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=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×T0T×pp0=28.8422.4×273703×2200101.3=10.858 kg/m33.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=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分，101325pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp101325=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为101325 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=101325×330763=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。
化工原理第四版_王志魁
2.质量流速
W= qv /A=
u[kg/m2.s] 3.管径
d 4qv
u
液体: 0.5—3m/s 气体：10—30m/s # 管径应进行园整
例1-7:安装一根输水量为30m3/h的管道, 试选择合适的管道。
解：选择管内水的经验流速u = 1.8m/s
d
4V S
u
30/ 3600 3.14/41.8
位能：流体因处于地球 重力场中而具有能量， 其值等于把质量为m的 流体由基准水平面升举 到某高度Z所做的功。 位能 =力距离= m g Z 单位质量流体的位能：
mgZ/m=gZ
[ J/kg ]
# # 截面在基准面之上，位能值为正， 在基准面之下其值为负。
2.动能：流体因运 动而具有的能量。 动能 = mu2/2 单位流体的动能为：
P1
G
P2 Z2
Z1
上表面作用力： F1= P1 A
下表面作用力： F2= P2 A
重力： G = g A (Z1 - Z2)
2. 静力学方程及巴斯葛定律
F1 + G = F2
P1
G
Z1
P1 A + g A ( Z1 - Z2 ) = P2 A P2= P1 + g ( Z1 - Z2 )
或 P2= P0+ g ( Z1 - Z2 )
6.亦可用单位体积的流体为基准:
Z 1gρ+P 1+ρ 2 u 12 =Z 2gρ+P 2+ρ 2 u 22
[J/m3](Pa)
五、实际流体的机械能衡算式 （一）实际流体的机械能衡算式
1、机械能损失（压头损失）
Z 1+ρ P g 1+2 u g 12=Z 2+ρ P g 2+2 u g 22+ ∑ H f
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 232dlu P f μ=∆(1) 将式中的流速u 用流量v q 和管径d 表示出来， 24dq u vπ=(2)将(2)式代入(1)式得 4128dlq P vf 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//341141141142212====∆∆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 lg 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？例 4 附图解：A 为分支点，B 为汇合点。
并联管路Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ具有相同的起始点A 和终点B ，分别利用柏努利方程式进行描述，得H f Ⅰ=H f Ⅱ=H f ⅢIIIIIIIII III IIIIII II III I gd u l gd u l gd u l 222222λλλ==因此，首尾相同的并联管路，各支路上总压头损失相等，并非仅取决于管径的大小，与各支路上的流速、管长均有关系。
化工原理作业
上册第一章流体流动习题解答3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。
测得R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。
试求A 、B 两处的表压强。
解：U 管压差计连接管中是气体。
若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
由此可以认为A C p p ≈，B D p p ≈。
由静力学基本方程式知232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+10009.810.05136009.810.05=⨯⨯+⨯⨯7161Pa =(表压)417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+⨯⨯=⨯8. 高位槽内的水面高于地面8 m ，水从1084mm mm φ⨯的管道中流出，管路出口高于地面2 m 。
在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按26.5fh u =∑计算(不包括出口阻力损失)，其中u 为水在管内的流速m/s 。
试计算：CD(l) 'A A -截面处水的流速；(2)水的流量，以m 3/h 计。
解：(1) 取高位槽水面为上游截面11'-，管路出口内侧为下游截面22'-，如图所示，那么128,2z m z m == (基准水平面为地面)1120,0u p p ≈==(表压)，'A A -处的流速与管路出口处的流速相同，2A u u = (管径不变，密度相同)在截面11'-和22'-间列柏努利方程方程，得 222fu g z h ∆=+∑，其中26.5fh u =∑代入数据226.59.81(82)2u u +=⨯-解得2.9/A u u m s ==(2)2332.9(10842)10360082/4h V uA m h π-⎡⎤==⨯⨯-⨯⨯⨯=⎣⎦9. 20℃的水以2.5 m/s 的流速流经38 2.5mm mm φ⨯的水平管，此管以锥形管与另一533mm mm φ⨯的水平管相连。
化工原理流体流动3
mmH 2 o
mmHg
注意: 是截然不同的概念: 注意: pf 与 p是截然不同的概念:
u 2 p gz + + ρ = We W f 2 2
r 相邻流体层所产生的内摩擦应力为
τ
由牛顿粘性定律得: 由牛顿粘性定律得:
du r τr = dr
(负号表示u沿半径r增加的方向而减小,作用在流体柱上的阻力为: 负号表示u沿半径r增加的方向而减小,作用在流体柱上的阻力为:
du r du r τ rs = ( 2π rl ) = 2π rl dr dr
32 lu pf = d2
ρu 2 比较
2
2 ∫0 2πur rdr = R 2 pf 2 R r 2 ) rdr = 8l
R
1 u= 2 πR
∫
R
0
u r rdr
上式与 pf = ρhf = λ l d 得
λ=
64 64 64 = = Re du ρ du ρ
当r=0时,管中心处流速为: r=0 管中心处流速为:
λ 用光滑管于Re =3×103--3×105范围内,作实验得出的关系式: = --3 范围内,作实验得出的关系式: 用光滑管于
0.3164 Re 0.25
只有当流体在一段无外功加入,直径又相同的水平管内流动时: 只有当流体在一段无外功加入,直径又相同的水平管内流动时:
u p = p2 p1 = ρWe ρgz ρ ρWf 2
u2 得 We= 0 , z = 0 , = 0 2
化工原理(钟理)02551习题解答第一章流体流动习题及解答(上册)
流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。
某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。
[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρHP B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0.3－1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压)2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R ，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆。
同理， ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－220.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。
化工原理-作业题文
化工原理(1)-作业题文(总12页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--绪论1.从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。
(1) 水的粘度?=(cm?s)(2) 密度?=1386kgf?s2/m4(3) 某物质的比热容c p=(lb??F)(4) 传质系数K G=(m2?h?atm)(5) 表面张力?=74dyn/cm(6) 导热系数?=1kcal/(m?h?K)2. 湿物料原来含水16%(wt%)，在干燥器中干燥至含水%，试求每吨物料干燥出的水量。
第一章流体流动1. 已知甲地区的平均大气压力为，乙地区的平均大气压力为，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20kPa。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的绝对压力与甲地区操作时相同？2. 用一复式U管压差计测定水流管道A、B两点的压差，压差计的指示液为汞，两段汞柱之间放的是水，今若测得h1=，h=，R1=，R2=，问管道中A、B两点间的差压?p AB为多少？(先推导关系式，再进2行数字运算)。
第2题图3. 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。
粗管内径d1=10cm，细管内径d2=5cm，当流量为4×10－3m3/s时，求粗管内和细管内水的流速？4.高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。
在本题中，水流经系统的能量损失可按h f=计算，其中u为水在管内的流速，试计算：（1）A－A截面处水的流速；（2）出口水的流量，以m3/h计。
第4题图5. 将高位槽内料液向塔内加料。
高位槽和塔内的压力均为大气压。
要求料液在管内以s的速度流动。
设料液在管内压头损失为（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？6. 用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为×103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。
新版化工原理习题答案(01)第一章 流体流动
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 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%、CH 4 1%，大气压力为 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 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==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 mkg 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 m2．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 m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为 kPa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
化工原理之一 流体流动
第一章: 流体流动流体流动是化工厂中最基本的现象。
在化工厂内，不论是待加工的原料或是已制成的产品，常以液态或气态存在。
各种工艺生产过程中，往往需要将液体或气体输送至设备内进行物理处理或化学反应，这就涉及到选用什么型式、多大功率的输送机械，如何确定管道直径及如何控制物料的流量、压强、温度等参数以保证操作或反应能正常进行，这些问题都与流体流动密切相关。
流体是液体和气体的统称。
流体具有流动性，其形状随容器的形状而变化。
液体有一定的液面，气体则否。
液体几乎不具压缩性，受热时体积膨胀的不显著，所以一般将液体视为不可压缩的流体。
与此相反，气体的压缩民很强，受热时体积膨胀很大，所以气体是可压缩的流体。
如果在操作过程中，气体的温度和压强改变很小，气体也可近似地按不可压缩流体来处理。
流体是由大量的不断作不规则运动的分子组成，各个分子之以及分子内部的原子之间均保留着一定的空隙，所以流体内部是不连续而存在空隙的，要从单个分子运动出发来研究整个流体平衡或运动的规律，是很困难而不现实。
所以在流体力学中，不研究个别分子的运动，只研究由大量分子组成的分子集团，设想整个流体由无数个分子集团组成，每个分子集团称为“质点”。
质点的大小与它所处的空间在、相比是微不足道的，但比分子自由程要大得多。
这样可以设想在流体的内部各个质点相互紧挨着，它们之间没有任何空隙而成为连续体。
用这种处理方法就可以不研究分子间的相互作用以及复杂的分子运动，主要研究流体的宏观运动规律，而把流体模化为连续介质，但不是所有情况都是如此的，高真空度下的气体就不能视为连续介质了。
液体和气体统称为流体。
流体的特征是具有流动性，即其抗剪和抗张的能力很小；无固定形状，随容器的状而变化；在外力作用下其内部发生相对运动。
化工生产的原料及产品大多数是流体。
在化工生产中，有以下几个主要方面经常要应用流体流动的基本原理及其流动规律：(1) 管内适宜流速、管径及输送设备的选定；(2) 压强、流速和流量的测量；(3) 传热、传质等过程中适宜的流动条件的确定及设备的强化。
化工原理作业答案
第一章 流体流动与输送机械3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：''表表绝＋p p p p p a a =+=∴kPa 3.15675)1303.101)(''=-==＋（－＋真表a a p p p p 7．如附图所示，水在管道中流动。
为测得A -A ′、B -B ′截面的压力差，在管路上方安装一U 形压差计，指示液为水银。
已知压差计的读数R ＝180mm ，试计算A -A ′、B -B ′截面的压力差。
已知水与水银的密度分别为1000kg/m 3和13600 kg/m 3。
解：图中，1-1′面与2-2′面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即'11p p =， '22p p =又 gm p p A ρ-='1gRR m g p gR p gR p p B 002021)('ρρρρ++-=+=+=所以 gR R m g p gm p B A 0)(ρρρ++-=-整理得 gR p p B A )(0ρρ-=-由此可见， U 形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读数R 有关，而与U 形压差计放置的位置无关。
代入数据 Pa 2224918.081.9)100013600(=⨯⨯-=-B A p p9．图示为汽液直接混合式冷凝器，水蒸气与冷水相遇被冷凝为水，并沿气压管流至地沟排出。
现已知真空表的读数为78kPa ，求气压管中水上升的高度h 。
解: a p gh p =+ρ水柱高度 m 95.781.910107833=⨯⨯=ρ-=g p p h a11．如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。
现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
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。
AA 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（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA 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。
BA 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（）。
CA 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（）。
AA 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。
DA 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。
AA 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。
AA 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。
DA 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（）。
BA. 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( )。
AA. 与指⽰液密度、液⾯⾼度有关，与U形管粗细⽆关；B. 与指⽰液密度、液⾯⾼度⽆关，与U形管粗细有关；C. 与指⽰液密度、液⾯⾼度⽆关，与U形管粗细⽆关。
13.层流底层越薄( )。
CA. 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。
化工原理课后习题答案(全)
绪论1解：换算因数： 1.010********/==⋅=⋅=⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅sm kg s m s cm g sN m scm g spa scm g∴1g ⋅cm -1⋅s -1=0.1pa ⋅s 2.解：51001325.1Paatm ⨯= 1m N Pa 2=⋅- 1m N J =⋅ 3310m L -= ∴2321001325.1m J m N m N atm L ⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅-∴21001325.1J 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 Pa2.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 3mm mkg mmm kg h 4921000600820h 3323=⋅⨯⋅==--水油ρρ h=h 1+h 3=892mm5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 = 1.04m6解：h=P(表压)/ ρ水g =81.9*10001000*10 =1.02 m7.解：由公式AVsu =可得 Vs=uA=u πd 2/4=0.8×π×(57-3.5×2)2×10-6/4=1.57×10-3m 3/sWs=Vs ρ=1.57×10-3×1840=2.89kg/ss m kg u AWsG ⋅=⨯===2/147218408.0ρ 9解：以地面以下的水管所在的平面为基准水平面，则：fh Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z 1=9m, u 1=0, P 1=P 2=P 0 ,Z 2=4m,u 2=u∴9.81*9=9.81*4+222u +40*222u∴u=1.55m/s,Vs=uA=1.55*3.1415926*0.0252=10.95m3/h 若Vs'=Vs*(1+25%)=1.25Vs,则u'=1.25u=1.9375m/s ∴Z 1-Z 2=7.86m,即将水箱再升高7.86-5=2.86m 10解:Vs=8m3/h 时，该系统管路中水的流速为u 1=4Vs/3600πd 2=4*8/3600*3.1415926*0.0532=1.008m/s以压力表处为截面1-1'，水箱液面为截面2-2'，并以截面1-1'为基准水平面，则：f h Pu gz u P gz ∑+++=++ρρ2222211122Z2-Z1=24m P2=0 u2=0∴P1=(234.93+∑h f )*1000而3424.5001.01000*008.1*053.0Re===μρduε/d=0.2/53=0.00377查表得λ=0.0282 ∴∑h f = （h f + ξ）﹒u 12/2 =（0.0282*100/0.053 + 1）* 1.0082/2 =27.54J/Kg ∴P 1=(234.93+27.54)*1000=0.262MPa即压力表的读数为0.262MPa 时才能满足进水量为8m3/h 的需要。
化工原理--流体流动
第一章流体流动1.1概述1.1.1 流体流动是各单元操作的基础化工生产中，经常应用流体流动的基本原理及其流动规律：流体的输送、压强、流速和流量的测定、为强化设备提供适宜的流动条件等。
流程分析：流体（水和煤气）在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中流动等，是流体动力学问题。
流体在压差计，水封箱中的水处于静止状态，则是流体静力学问题。
为了确定流体输送管路的直径，需要计算流体流动过程产生的阻力和输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数选择输送设备的类型和型号，以及测定流体的流量和压强等。
流体流动将影响系统中的传热、传质过程等，是其他单元操作的主要基础。
1.1.2 连续介质假定连续性假定：研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常将流体视为由无数质点组成的连续介质。
所谓流体质点是指含有大量分子的极小单元或微团。
1.1.3 流体流动中的作用力在流体中任取一微元体积作为研究对象，进行受力分析，它受到的力有表面力和质量力两类。
表面力与作用的表面积成正比，单位面积上的表面力称之为应力。
通常可以将表面力分解为法向分力与切向分力，如图1.1.2所示。
法向应力总是垂直且指向流体微元之任一表面。
单位面积上的法向力又称之为压强。
单位面积上的切向力称之为剪切应力F c（N/m2）。
静止流体不能承受任何剪切力，所以，只有法向力。
1.1.4 流体的特征和密度及其压缩性流体：液体和气体统称为流体。
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状而变化；受外力作用时内部产生相对运动。
密度是流体的物理性质。
液体的密度几乎不随压强而变化，但温度对液体密度有一定影响。
液体的密度可由实验测定或用查找手册计算的方法获取。
气体的密度随温度和压强而变化，而且比液体显著得多，因此要根据温度及压强条件来确定气体的密度。
1.2 流体静力学流体静力学主要研究流体在静止状态下所受的各种力之间的关系，实质上是讨论流体静止时其内部压强变化的规律。
1.2.1 流体的压强及其特性Array工程上，习惯上常常将压强称之为压力，流体的压力除了用不同的单位来计量外，还可以用如图所示的不同的计量基准来表示: 绝对压力、表压、真空度。
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mH H H m kg m kg mm h mm h 32.181.91080.081.91060.081.9860?,/860/10,800,6003333321=∴⨯=⨯⨯+⨯⨯===== 油水，解：ρρ1－2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。
⎰⎰=∴-=⨯⨯⨯-=⨯⨯-=⎩⎨⎧---⨯=⨯⨯=----=---127.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(29151408055P P p m mHgp p Ln dz pdp p p gdz d ②代入①，得②①解：ρρ1－3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 64023501045.12/481.9103410013.13)(3⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=⎰水ρ1－4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)291.439/8314293.2PM kg m RT ρ⨯+⨯⨯⨯===⨯解：1－5有个外径为R 2、内径为R 1为的空心球，由密度为ρ’的材料制成。
若将该球完全淹没在某密度为ρ的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。
设球内空气重量可略。
3/1'1232'3132)/1(/)3/4())3/4(--=∴=-ρρρπρπR R gR g R R （解：1－6为放大以U 形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U 形压差计。
谭天恩《化工原理》习题解答 流体流动
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化工原理作业
第一章 流体流动1、本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960kg/m 3的油品,油面高于罐底9.6m ,油面上方为常压.在罐侧壁的下部有一直径为760mm 的圆孔,其中心距罐底800mm ,孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取32.23×106 Pa ,问至少需要几个螺钉? 答:至少要8个2、列管换热器的管束由121根φ25mm ×2.5mm 的钢管组成.空气以9 m/s 速度在列管内流动.空气在管内的平均温度为50℃,压强为196×103 Pa (表压),当地大气压为98.7×103 Pa 。
试求:(1)空气的质量流量；(2)操作条件下空气的体积流量；(3)将(2)计算结果换算为标准状况下空气的体积流量。
答: (1)1.09kg/s (2)0.343m 3/s (3)0.843 m 3/s3、高位槽内的水面高于地面8m ,水从φ108×4 mm 的管道中流出,管路出口高于地面2m.在本题特定条件下,水流经系统的能量损失可按∑h f =6.5u 2计算(不包括出口阻力损失)，其中u 为水在管内的流速，m/s 。
试计算(1)A-A ’截面处水的流速； (2)水的流量，以m 3/h 计。
答: (1)2.9 m/s (2)82m 3/h4、用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定.各部分相对位置如本题附图所示.管路的直径为φ76mm×2.5mm ,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa ；水流经吸入管与排水管(不包括喷头)的能量损失可分别按∑h f ,1=2u 2与∑h f ,2=10u 2 计算,由于管径不变,故式中u 为吸入或排出管的流速m/s.排水管与喷头连接处的压强为98.07×103 Pa(表压)。
试求泵的有效功率。
答: (1) N e =2.26kw5. 本题附图所示为冷冻盐水循环系统.盐水的密度为1 100kg/m 3,循环量为36 m 3/h.管路的直径相同,盐水由A 流经两个换热器而至B 的能量损失为98.1J/kg ,由B 流至A 的能量损失为49 J/kg,试计算(1)若泵的效率为70%时,泵的轴功率为若干kw? (2)若A 处的压强表读数为245.2×103 Pa 时, B 处的压强表读数为若干?答: (1)2.31kw (2) 6.2×104Pa(表压)习题 1 附图习题3 附图 习题4 附图习题5 附图第二章流体输送机械1、在用水测定离心泵性能实验中,当流量为26 m3/h时,泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa,轴功率为2.45kw,转速为2 900 r/min.若真空表和压强表两侧压口间的垂直距离分别为0.4 m ,泵的进、出口管径相同,两侧压口间管路流动阻力可忽略不计.试计算该泵的效率,并列出该效率下泵的性能。
化工原理 培训流体流动练习
1.如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U 管压差计，压差计读数R =200mm 。
试求两截面间的压强差。
解：因为倒置U 管，所以其指示液应为水。
设空气和水的密度分别为ρg 与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则p a =p a '又由流体静力学基本方程式可得p a =p 1－ρgMp a '=p 2－ρg （M －R ）－ρg gR联立上三式，并整理得p 1－p 2=（ρ－ρg ）gR由于ρg 《ρ，上式可简化为p 1－p 2≈ρgR所以p 1－p 2≈1000×9.81×0.2=1962Pa2.在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。
粗管内径d 1=10cm ，细管内径d 2=5cm ，当流量为4×10－3m 3/s 时，求粗管内和细管内水的流速？ 解：根据式1-20()m /s 51.01.041042311=⨯⨯==-πA V u S 根据不可压缩流体的连续性方程u 1A 1=u 2A 2由此倍4510222112=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d u u u 2=4u 1=4×0.51=2.04m/s3.如图161-，水从蓄水池引至某常压装置，水面维持恒定并高出排水口12m 。
管路为mm mm 4114⨯φ钢管，共长150m （包括管件及阀门的当量长度，但不包括进出口损失）。
试问水温为12℃时，此管路的排水量为多少年m 3/h ？ 0241.0=λ1 1’12m 0 0’ 2 2’图 1－16 1－80附图解：以蓄水池水面为1—1‘截面，排水管出口外侧为2—2’截面，并取通过排水管出口中心的水平面为基准面，列两截面间的柏努利方程：f h u pg Z u p g Z ∑+++=++2222222111ρρ 式中 m Z 121= 02=Z 01≈u 02≈u 23p p =2)5.11415(15.0106.0150222u u d l l h e f +=⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=∑∑λλξξλ出进 将以上各值带入柏努利方程式，整理得： 5.11415235+=λu管内水流速s m u /58.2=所求管路的排水量： 1 1’ 12m 0 0’ 2 2’h m u d V h /9.81360058.2106.0785.03600785.0322=⨯⨯⨯=⨯⋅=伯努利方程的应用1. 用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为2.5atm 的塔内，管径为φ108×4mm 管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。
化工原理习题第一部分流体流动答案
化⼯原理习题第⼀部分流体流动答案化⼯原理习题：第⼀部分流体流动⼀、填空1.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加⼀倍，则阻⼒损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加⼀倍⽽流速不变，则阻⼒损失为原来的 1/4 倍。
2.离⼼泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表⽰在⼀定转速下，输送某种特定的液体时泵的性能。
3.处于同⼀⽔平⾯的液体，维持等压⾯的条件必须是静⽌的、连通着的、同⼀种连续的液体。
流体在管内流动时，如要测取管截⾯上的流速分布，应选⽤⽪托流量计测量。
4.⽜顿粘性定律的表达式τ=µ，其应⽤条件是⽜顿型流体层（滞）流流体。
5.如果流体为理想流体且⽆外加功的情况下，写出：单位质量流体的机械能衡算式为常数=++=gp g u z E ρ22 ；单位重量流体的机械能衡算式为常数=++=p u gz E 22ρρ；单位体积流体的机械能衡算式为常数=++=gp g u z E ρ22； 6.有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利⽅程为 z 1ρg+（u 12ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2）。
7.⽓体的粘度随温度升⾼⽽增加，⽔的粘度随温度升⾼⽽降低。
8.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩⼩的地⽅其静压能减⼩。
9.并联管路中各管段压强降相等；管⼦长、直径⼩的管段通过的流量⼩。
10 在离⼼泵⼯作时，⽤于将动能转变为压能的部件是____泵壳__________。
11.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改⽤转⼦流量计，随流量增加转⼦两侧压差值将不变。
12. 离⼼泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。
13.若被输送的流体粘度增⾼，则离⼼泵的压头降低，流量减⼩，效率降低，轴功率增加。
14．雷诺准数的表达式为_____ Re=dｕρ/µ___________。
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1某油水分离池液面上方为常压，混合液中油（o）与水（w）的体积比为5:1，油的密度为ρ0 = 830kg·m-3，水的密度为ρ = 1000kg·m-3。
池的液位计读数h c=1.1m。
试求混合液分层的油水界面高h w和液面总高度(h w + h o)。
习题1-1 附图
2、质量流量为16200kg/h的25%氯化钠（NaCl）水溶液在φ50×3mm的钢管中流过。
已知水溶液的密度为1186kg/m3，粘度为 2.3×10-3Pa·s。
求（1）判断该水溶液的流动类型。
u。
（2）计算在滞流时的最大流速
滞
max
3、列管换热器的管束有13根∅25×2.5mm的钢管组成。
平均温度为50℃的空气以9m·s-1的速度在列管内流动，管内压强为1.96×105Pa(表压)，当地大气压为9.87×104Pa，标准状况下空气的密度ρ0 = 1.293kg·m-3。
试求换热器内：
(1) 空气的质量流量；
(2) 操作条件下空气的体积流量；
(3) 换算为标准状况下的体积流量。
4、如图所示，将高位槽内料液向塔内加料。
高位槽和塔内的压力均为大气压。
要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。
设料液在管内压头损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？
5、若管路的长度和流体流量不变，用加粗管径来减小阻力损失。
讨论下面三种情况下，当管径增大30%时。
阻力损失减少的百分比。
(1) 流体在管内层流；
(2) 流体在光滑管内湍流，Re =105；
6、用离心泵将贮水池中的水送到高位槽中水池液面与高位槽液面间的垂直距离为35m，定态流动。
输水管直径为φ165×4.5mm，管路中直管总长为1300m，所有局部阻力的当量长度为50m。
若泵的流量为100m3/h，泵的效率为65%，摩擦系数λ可取为0.02，水的密度取1000kg/m3。
求：泵的轴功率N（kw）。