化工原理复习题(1)

第一章：流体流动

1、何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？ 理想流体就是指没有黏性的流体，即没有内摩擦力导致机械能损失的流体。P10 实际流体有黏性，要消耗机械能以克服摩擦阻力。P11

2、何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？P4

3、流体静力学方程式有几种表达形式/他们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？P4-5

4、如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得测结果是否相同？P11

5、如何判断管路系统中流体流动的方向？

6、何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？P15-17 7、一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re将如何变化？P17 8、何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？P7 9、何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？P18

10、摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度ε/d的关联图分为4个区域。每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失hf与流速u的一次方成正比？哪个区域的hf与u2成正比？光滑管流动时的摩擦损失hf与u的几次方成正比？P26-28

11、管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？P26 12、在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？

例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D为P3m，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm后，贮槽中排放出油品的质量。

解：本题只要求出压差计油面向下移槽内油面相应下移的高度，即可求出排放

首先应了解槽内液面下降后压差计中化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度高度间的关系。

设压差计中油面下移h高度，槽内油

动30mm时，贮量。

指示剂读数的变与槽内油面下移

1-1附图

面相应下移H高

度。不管槽内油面如何变化，压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。

故当压差计中油

面下移h后，油柱高度没有变化，仍为h1，但因右侧水银面也随之下移h，而左侧水银面必上升h，故压差计中指示剂读数变为（R-2h），槽内液面与左侧水银面间的垂直距离变为（H1-H-h）。

当压差计中油面下移h后，选左侧支管油与水银交界面为参考面m，再在右侧支管上找出等压面n（图中未画出m及n面），该两面上的表压强分别为：

pm (H1 H h) 0g （ 0为油品密度） pn h1 0g (R1 2h) Hgg 因pm pn，由上二式得：

(H1 H h) 0g= h1 0g (R1 2h) Hgg （1） 上式中第一项H1 0g h1 0g R1 Hgg （2） 将式（2）代入（1），并整理得： H

h(2 Hg 0)

0

取 Hg 13600kg/m3，将已知值代入上式：

0.03(2 13600 900)H 0.8767m

900

即压差计右侧支管油面下移30mm，槽内液面下降0.8767m，油品排放量为：

D2H 0 32 0.8767 900 5574kg

44例1-2 阻力损失与势能的消耗

高位槽水面距管路出口的垂直距离保持为5m不变，水面上方的压强为4.095×104Pa（表压），管路直径为20mm，长度为24m（包括管件的当量长度），阻力系数为0.02，管路中装球心阀一个，试求：

（1）当阀门全开（ 6.4）时，管路的阻力损失为多少？阻力损失为出口动能的多少倍？ （2）假定 数值不变，当阀门关小（ 20）时，管路的出口动能和阻力损失有何变化？ 解：（1）在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式 解：（1）在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式

upu gz1 1 gz2 2 2 hf

2 2

p1

22

(gz1

2

p1

2

) (gz2

p2

)

u u1

hf 2

2

若取大气压强和管出口高度为基准，并忽略容器内的流速（即u1 0），则

uul

gH 2 ( )2

2d2

4

4.905 10gH 9.81 5 2

u2 3.1J/kg

l242

1 1 0.02 6.4

d0.02

p0

22

p0

ul

hf ( )2 (24 6.4) 3.1 95J/Kg

d2

2

u24.905 104

或 hf ( 5 9.81) 3.1 95J/kg

21000

2

hfu2

2

2

l24 0.02 6.4 30.4（倍） d0.02

此结果表明，实际流体在管内流动时，阻力损失和动能的增加是造成流体势能减少的两个原因。但对于通常管路，动能增加是一个可以忽略的小量，而阻力损失是使势能减小的主要原因。换言之，阻力损失所消耗的能量是由势能提供的。

（2）当 ' 20时

4

4.905 10gH 9.81 5 2

u'2 10002.2J/kg

l242

1 '1 0.02 20

d0.02

p0

u'24.905 104

h'f (9.81 5 ) 2.2 95.9J/kg

21000

与（1）比较，当阀门关小时，出口动能减少而阻力损失略有增加，但是，绝不可因此而误解为阻力所消耗的能量是由动能提供的。实际上，动能的增加和阻力损失皆由势能提供，当阀门关小时，由于损失的能量增加使 …… 此处隐藏：10537字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……