化工原理上册习题及重点

21. 用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流 减小 ，扬程_____________ 增大 量________ 。
22.如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为 100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口 端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路 出口端之间距离为20m。ρ 汞 = 13600kg / m 3 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, 管路摩擦系数取 λ = 0.02, 入口处局部阻力系数取0.5，问每 小时从管中流出水量为多少m3? ②当阀全开时（取闸阀全开 le d = 15, λ = 0.018), 测压点B处的静压强为若干Pa(表压）?
15. 如图所示系统，大管内径为 d1＝45mm，液 体在大管内的流速为 0.5m/s，小管内径为 d2＝ 19mm，从1-1到2-2截面（管内截面）的阻力 损失为15J/kg，则2-2处的流速为 2 . 8 质量守恒（连续性） m/s，此值是根据 方程计算而得。
16. 米糠油在管中作层流流动，若流量不变 ,管径、管长不变，油温升 高，粘度为原来的 1/2 ，则摩擦阻力损失为原来的 倍。 1 / _____ 2
d 的关系
8.流体通过非圆管的摩擦阻力计算
l u 摩擦阻力 h f = λ de 2
9 .局部阻力计算
2
deu ρ Re = µ
4A de = Π
le u u hf = λ =ζ d 2 2
2
2
10 .输送设备消耗的功率 Pa = Pe / η Pe = ρ gH e q v = he q m
11.并联管路 q v = q v1 + q v 2 + q v 3 + ......
第二章 流体输送机械
液体输送机械 − − − 泵
流体输送机械
⎧通风机 ⎪ ⎪鼓风机 气体压送机械 − − − ⎨ ⎪压缩机 ⎪真空泵 ⎩
流体输送 泵的作用 提高流体的机械能
位能 静压能 阻力损失
有关离心泵的知识体系
主要性能参数：
压头H、流量Q 轴功率Nε 、机械效率η 理解
影响
影响因数：
密度ρ、粘度µ、 叶轮转数n、叶轮直径D
5. 气体在等径圆管内作等温定态流动时，管内各截面上的（D ）. A. 速度相等 B. 体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D. 质量流速相等 6. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是(D ) A.同一种流体内部 B．连通着的两种流体 C同一种连续流体 D.同一水平面上，同一种连续的流体
7．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 ) A. 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； D. 与指示液密度有关，与液面高度、U形管粗细无关。 8. 离心泵的效率η和流量Q的关系为（ B ） A．Q增大，η增大 B． Q增大，η先增大后减小 C．Q增大，η减小 D． Q增大，η先减小后增大
9. 正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（ B ） A. 增大； B. 减小 ； C. 不变；D. 不定。 10. 离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生 变化(液体其余性质不变 )则( D ) A. 任何情况下扬程与ρ无关
B. 只有当∆z (= z2 − z1 ) = 0时扬程与ρ 无关 C. 只有在阻力损失为0时扬程与ρ无关 D. 只有当∆P(= P2 − P 1 ) = 0时扬程与ρ 无关
h f = h f 1 + h f 2 + ......
13.分支管路 q m = q m1 + q m 2 ......
p0 u p1 u gz 0 + + = gz1 + + + h f ,0 −1 ρ 2 ρ 2 p2 u = gz 2 + + + h f ,0 − 2 = ...... = 常数 ρ 2
11. 除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而 减 小 ， 阻力损失随流体流速的增加而 增 大 。 12. 某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为 u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d1(d1=d0/2)的管 16 子时，若流体为层流，则压降∆p为原来的 倍。 13. 某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。 其管中心处流速为3m/s，则该流体的流量为 1 0 . 6 m3/h，管 壁处的流速为 0 m/s。 14. 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反 应器，当管道上的阀门开度减小后,水流过直管的摩擦系 数 变 大 ，管道总阻力损失 不 变 。(变大,变小,不变)
解：取槽内液面为 1截面，测压点为 2截面，管出口为 3截面 ①设槽内液面距槽底部出水管的距离为 Z 闸阀关闭时,由流体静力学平衡方程： ( Z + h ) ρ 水 g = Rρ 汞 g Z = 6.66m 当闸阀部分开启时：
P2 = gR ' ρ汞 − gh ' ρ水 = 39632.4 Pa
由槽内液面至测压点间列柏努利方程
解：已知： ms = 38.4 × 103 kg ⋅ h −1 ,△ z = 20 m, l + ∑ le = 430 m,
d = 108 − 2 × 4 = 100 mm, ρ = 960 kg / m3 , µ = 3.43 pa ⋅ s, η = 65%
如右图所示，选取贮油池液面为1-1截面，高位槽液面为 2-2截面，并以1-1截面为基准水平面列伯努利方程可得：
解释
基本原理：
•泵结构 •工作原理 •特性曲线
安装特点：
应
用
•安装Байду номын сангаас度 气蚀余量
分类选型：
操作与调节：
•启动 控制流量 防止气缚 •流量调节 •工作点
•根据任务确定 H、Q •选择确定泵型号 •校核泵的特性曲线
一、练习题
1. 在阻力平方区内，摩擦系数λ（C ）。 A．为常数，与ε/d、Re均无关 B. 随Re值加大而减小 C．与Re值无关，是ε/d的函数 D. 是Re值与ε/ d的函数 2. 层流底层越薄(C )。 A. 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。 3. 转子流量计的主要特点是( C )。 A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差 4. 如图，U形管压差计测得：( A) A. A.B间的动压头差加阻力损失 B. A.B间的压强差 C. A.B间的位头差加阻力损失 D. A.B间位头差
又
1 qV = π d 2 u 2 = 95.6m 3 / h 4 2 2 P3 u3 P1 u1 + Z1 g + = + Z3 g + + ∑ h f (1−3) ρ水 2 ρ水 2
∑h
f (1−3)
= [λ (
l(1− 2) + l( 2−3) d
代入上式解得 u 3 = 4.02m / s
2 P1 u12 P2 u2 + Z1 g + = + Z2g + + ∑ h f (1− 2 ) ρ水 2 ρ水 2
不可压缩流体、圆管：u d = u2 d
2 1 1 2 2
5 .实际流体的 BE .
u p1 u p2 gZ 1 + + + he = gZ 2 + + + hf 2 ρ 2 ρ
u p1 u p2 Z1 + + + He = Z2 + + +Hf 2 g ρg 2 g ρg
6 .直管阻力的计算
2 1 2 2
由槽内液面至测压点间列柏努利方程
2 u2 又 ∑ h f (1− 2) = (λ + ξi ) d 2
l (1− 2)
代入上式解得
P2 = 31398Pa (表压）
23.用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4吨 / 小时，高位槽中液面比油池中 液面高 20m, 管路总长430m (包括所有局部阻力的当量长度)。钢管管径为φ108 × 4mm，若油在输 送温度下的密度为960 kg / m 3 , 粘度为3.43Pa ⋅ s，求泵的有效功率和轴功率？设泵的效率η = 65%。
14 .毕托管 2R(ρi − p)g ρ
2 2
2 0
2 1
uA =
u u max
= f ( Re ) = f ( Re max )
15 .孔板流量计 ( 恒截面，变压差 )
q v = C 0 A0
2R(ρi − ρ )g ρ
孔板 C 0 = 0 .6 ~ 0 .7 文丘里流量计 CV ≈ 0 .98 (能耗小 ) 16 .转子流量计 ( 恒压差，变截面 )
du ρ 0.1×1.415 × 960 64 64 λ= = = 1.616 = = 39.6 < 2000, 属于层流。 Re 39.6 µ 3.43 l + ∑ le u 2 430 1.4152 所以总的压头损失 h f = λ = 1.616 × × = 709.126m d 2g 0.1 2 × 9.81
h f 1 = h f 2 = h f 2 = ...... d15 λ1 l1
q v1 : q v 2 : q v 3 =
d i5 qvi = qv λ i li d5 j λ jl j
d15 : λ1l1
5 d2 : λ2 l2
思考：层流？湍流， λ 相同？ ∑
j