化工原理上课内容讲解.doc

? 第一章 流体流动 问1－1：如图所示，在两个压强不同的密闭容器A，B内充满了密度为的液体，两容器的上部与下部分别连接两支规格相同的U行管水银压差计，连接管内充满密度为的液体。试回答： （1）pM和pN的关系； （2）判断1-2，2-3，3-4及5-6，6-7，7-8等对应截面上的压强是否相等； （3）两压差计读数R与H的关系。 答：（1）pM＞pN。 （2）1-2，3-4，5-6，6-7为等压面（连续的同一介质在同一水平面上）。 （3）R和H相等。 问1－2：本题附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路，液体在流动过程中温度可视为不变。问：（1）液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的压强差是否相等？并写出它们的表达式；（3）两U管压差计的指示液相同，压差计的读数是否相等？ 问1－3：上题图示的管路上装有一个阀门，如减小阀门的开度。试讨论：（1）液体在管内的流速及流量的变化情况；（2）直管阻力及λ的变化情况；（3）液体流经整个管路系统的能量损失情况。 答：（1）关小阀门，局部阻力加大，管内流速及流量均变小。 （2）直管阻力减小，摩擦系数λ变大（Re变小）。 （3）整个管路系统的能量损失不变，即 （包括出口阻力） 问1－4：如本题附图所示，槽内水面维持不变，水从B、C两支管排出，各管段的直径、粗糙度阀门型号均相同，但槽内水面与两支管出口的距离均相等，水在管内已达完全湍流状态。试分析：(1)两阀门全开时，两支管的流量是否相等？（2）若把C支管的阀门关闭，这时B支管内水的流量有何改变？（3）当C支管的阀门关闭时，主管路A处的压强比两阀全开时是增加还是降低？ 答：（1）C支管流动阻力大，管内流速及流量均小于B支管。（2）B支管内水的流量增大（但小于两支管均全开时的流量和）。（3）pA增加（主管能量损失及管内动能比原来减小）。 问1－5：从水塔引水至车间，水塔的水位可视为不变。送水管的内径为50mm，管路总长为 l且，流量为Vh，水塔水面与送水管出口间的垂直距离为h。今用水量增加50%，需对送水管进行改装。 （1）有人建议将管路换成内径为75mm的管子（见附图a）。（增加176%） （2）有人建议将管路并联一根长度为l/2、内径为50mm的管子（见附图b）。（增加26.5%） （3）有人建议将管路并联一根长度为l、内径为25mm的管子（见附图c）。（增加17.7%） 试分析这些建议的效果。假设在各种情况下，摩擦系数λ变化不大，水在管内的动能可忽略。 答：（1）由于，管径变为75mm时流量为原来的2.756倍（净增175.6%）。 （2）并联一段等径管后，流量净增26.5%（题解过程略）。 （3）并联25mm管子后，流量净增17.7%。 问1－6：粘度为0.05Pa·s的油品在φ112×6mm管内流动。管截面上的速度侧形可表达为：式中y为管截面上任一点到管壁面的径向距离，m；uy为该点的速度，m/s。试回答： （1）在管内的流型；（2）管截面上的平均流速，m/s；（3）管壁面处的剪应力； 问1－7：在一管路中安装一标准孔板流量计，某一流量下汞柱压差计的读数为R1。现拟用一喉径与孔径相同的文丘里流量计取代孔板流量计。试判断在同一流量下，文丘里流量计的读数R2和R1的大小关系。 答：R2＜R1(C0＜Cv）。 ? 第二章 流体输送机械 问2－1：刚安装好的一台离心泵，启动后出口阀已经开至最大，但不见水流出，试分析原因并采取措施使泵正常运行。 答：原因可能有两个：其一，启动前没灌泵，此时应停泵、灌泵，关闭出口阀后再启动。其二，吸入管路被堵塞，此情况下应疏通管路后灌泵，关闭出口阀，然后启动泵。 问2－2：搞清楚离心泵的气缚与汽蚀扬程与升扬高度、允许吸上真空度和允许汽蚀余量、允许吸上高度和安装高度各组概念的区别和联系。 答：（1）气缚是指启动前没灌泵或吸入管路不严密，致使泵壳内被气体占据，泵虽启动但因泵的入口不能造成足够的低压，从而不能吸上液体；汽蚀现象则指泵在运转中，入口附近某处压力低于操作条件下工作介质饱和蒸汽压，导致液体汽化，气泡被压缩直至破裂，从而引起泵的振动、噪音、输液量下降、压头降低，严重时还会使叶轮和泵壳汽蚀或裂缝。这是由于泵的安装不当造成的。 （2）扬程又称压头，是泵对1N液体所提供的有效能J/N；而升扬高度指泵上、下游两液面的垂直高度，它只是扬程中位能差一项。 （3）允许汽蚀余量(NSPH)和允许吸上真空度Hs是表示离心水泵抗汽蚀的性能参数，Hs是用于B型水泵，在SI型水泵中已不再用Hs的概念，它们的定义式分别为 式中 pa——大气压