化工原理第一章习题课

一、概念题
1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）；
3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化（变大、变小，不变）
2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =
，d 1管段流体流动
的速度头为，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h m ，=3h m 。

3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。

21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D <
4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度
湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。

5．某水平直管中，输水时流量为Vs ，今改为输2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的 倍；管路两端压差为水的 倍。

6．已知图示均匀直管管路中输送水，在A 、B 两测压点间装一U 形管压差计，指示液为水银，读数为R （图示为正）。

则： 1）R 0（>，=，<）
2）A 、B 两点的压差p ∆= Pa 。

)()ρρ-i Rg A gh Rg B i ρρρ+-)() )()ρρρ--i Rg gh C gh Rg D i ρρρ--)()
3）流体流经A 、B 点间的阻力损失f h 为 J/kg 。

4）若将水管水平放置，U 形管压差计仍竖直，则R ，p ∆ ，f h 有何变化
7．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似认为等于阀门阻力，如图所示，试讨论：
1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，1p 2p （＞，＜，＝）；
2）当阀门关小，阀门阻力较大时，1p 2p （＞，＜，＝），R （变大，变
小，不变）；
3）若流量不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差p ∆ ，R ；（变大，变小，不变）。

8．图示管路两端连接两个水槽，管路中装有调节阀门一个。

试讨论将阀门开大或关小时，管内流量V q ，管内总阻力损失∑f h ，直管阻力损失1f h 和局部阻力损失2f h 有何变化，并以箭头或适当文字在下表中予以表达（设水槽液位差H 恒定）。

总阻力损失∑f h
直管阻力损失1f h
局部阻力损失2f h
流量V q
阀开大 阀关小
9．图示管路，若两敞口容器内液位恒定，试问：
1）A 阀开大，则V q ；压力表读数1p ；2p ；21/f f h h ；21/V V q q 。

2）B 阀关小，则V q ；压力表读数1p ；2p ；21/f f h h ；21/V V q q 。

10．流量Vs 增加一倍，孔板流量计的阻力损失为原来的 倍，转子流量计的阻力损失为原来的 倍，孔板流量计的孔口速度为原来的 倍，转子流量计的流速为原来的 倍，孔板流量计的读数为原来的 倍，转子流量计的环隙通道面积为原来的 倍。

11．某流体在一上细下粗的垂直变径管路中流过。

现注意到安在离变径处有一定距离的粗、细两截面的的压强表读数相同。

故可断定管内流体( )。

A. 向上流动； C. 处于静止；
B. 向下流动； D. 流向不定
12．下面关于因次分析法的说法中不正确的是（）。

Ａ．只有无法列出描述物理现象的微分方程时，才采用因次分析法；
Ｂ．因次分析法提供了找出复杂物理现象规律的可能性；
Ｃ．因次分析法证明：无论多么复杂的过程，都可以通过理论分析的方法来解决；
Ｄ．因次分析法能解决的问题普通实验方法也同样可以解决
1３．流体在直管内流动造成的阻力损失的根本原因是。

1４．因次分析法的依据是。

1５．在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的倍；湍流、光滑管（λ＝）条件下，上述直管串联时的压降为并联时的倍；在完全湍流区，上述直管串联时的压降为并联时的倍。

16．如图示供水管线。

管长L，流量V，今因检修管子，用若干根直径为1/2d，管长相同于L的管子并联代替原管，保证输水量V不变，设λ为常数，ε/d相同。

局部阻力均忽略，则并联管数至少根。

二、问答题
1．一无变径管路由水平段、垂直段和倾斜段串联而成，在等长度的A、B、C三段两端
ρ和ρ，当流体自下而上流过管各安一U形管压差计。

设指示液和被测流体的密度分别为
路时，试问：
（1）A、B、C三段的流动阻力是否相同
（2）A、B、C三段的压差是否相同
（3）3个压差计的读数A R 、B R 、C R 是否相同试加以论证。

2.下面两种情况，可不可以用泊谡叶方程（2
32d f
lu
p μ∆）直接计算管路两端的压强差
（1）水平管，管内径为50mm ，流体的密度为996kg/m 3
，粘度为流速为２m/s 。

（2）垂直管，管内径为100mm ，流体的相对密度为，粘度为,流速为s 。

三、计算题
1．虹吸管将20℃的苯（密度为800kg/m 3
）从池中吸出，虹吸管用直径为d 的玻璃管制成，装置如图。

设管中流动按理想流体处理，假设池的直径很大，流动时液面不变。

（1）水在管中流动时，比较A —A 、B —B 、C —C 、D —D 面压力大小
(2)管中流速大小与哪些因素有关欲增加管中流速，可采取什么措施管中流速的极限值是多少
2．用离心泵将蓄水池中20℃的水送到敞口高位槽中，流程如本题附图所示。

管路为φ57×的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力（包括孔板）当量长度之和为250mm 。

输水量用孔板流量计测量，孔径d 0=20mm ，孔流系数为。

从池面到孔板前测压点A 截面的管长（含所有局部阻力当量长度）为80mm 。

U 型管中指示液为汞。

摩擦系数可近似用下式计算，即
25.0Re /3164.0=λ
当水流量为h 时，试求： (1)每kg 水通过泵所获得的净功； (2)A 截面U 型管压差计的读数R 1；
(3)孔板流量计的U 型管压差计读数R 2。

3．用离心泵向E、F两个敞口高位槽送水，管路系统如本题附图所示。

已知：所有管路内径均为33mm，摩擦系数为，AB管段的长度（含所有局部阻力的当量长度）为100m，泵出口处压强表读数为294kPa，各槽内液面恒定。

试计算：
(1) 当泵只向E槽供水，而不向F槽供水、F槽内的水也不向E槽倒灌（通过调节阀门V1与V2开度来实现），此时管内流速和BC段的长度（包括所有局部阻力当量长度）为若干；
(2) 欲同时向EF两槽供水，试定性分析如何调节两阀门的开度
假设调节阀门前后泵出口处压强表读数维持不变。

4．密度为900kg/m3的某液体从敞口容器A经过内径为40mm的管路进入敞口容器B，两容器内的液面高度恒定，管路中有一调节阀，阀前管长65m，阀后管长25m（均包括全部局部阻力的当量长度，进出口阻力忽略不计）。

当阀门全关时，阀前后的压强表读数分别为80kPa和40kPa。

现将调解阀开至某一开度，阀门阻力的当量长度为30m，直管摩擦系数λ=。

试求：
(1) 管内的流量为多少m3/h
(2) 阀前后的压强表的读数为多少
(3) 将阀门调至另一开度，且液面高度不在恒定（液面初始高度同上），试求两液面高度差降至3m时所需的时间。

（两容器内径均为5m，假定流动系统总能量损失为∑h f=15u2）。