化工原理第一章习题课.ppt

三、计算题 1、由地面上的压力罐向敞口高位槽供水，两液面的高度差为30 m，输送管路全部阻力的当量长度为50m，管内径为50 mm。压力罐液面上方的静压强为400 kPa（表压），要求水的输送量为3.6 m3/h。已知水的密度为1000 kg/m3，粘度为1×10-3 Pa·s。当雷诺数小于2000时处于层流区；当雷诺数大于2×105时处于完全平方区，此时λ=0.023。在湍流区时λ的计算公式为：λ=0.02+0.50/Re0.4。求解： ⑴ 系统能否完成输送任务； ⑵ 通过调整管径，使其刚好完成输送任务，选择合适的管内径规格（圆整到整数）。 解： ⑴ 在压力罐液面1-1和高位槽液面2-2间列柏努利方程： ? 这里， p2=0 Pa；z1=0 m, z2=30 m；u1≈0， u2≈0；ρ =1000 kg/m3，μ=10 Pa?s。 于是，p1=1000×(9.81×30+3.72)＝298.02 kPa 可以看出，给定的p1大于所需的p1，可以完成输送任务。 ⑵ 由于∑hf = p1 /ρ-gz2=400000/1000-9.81×30=105.7J/kg 2. 如右图所示的输水系统，设流动一直处于阻力平方区，摩擦系数λ=0.025，全部管内径为30 mm，阀1与阀2 型号相同，其全开时的局部阻力系数ζ=8.0，自槽A至三通O点的当量长度为10 m，除阀1外支路1的当量长度为10 m，除阀2外支路2的当量长度为20 m。求解： ⑴ 当阀1关闭、阀2全开时管路的输送量为3.6 m3/h，则两液面的高度差为多少？ ⑵ 阀2全开，调节阀1的开度，使管路的输送量为5.0 m3/h，求此时阀1的局部阻力系数为多少？ ⑴ 此时为简单管路，u=(3.6/3600)/(0.785×0.032)=1.4154m/s 在槽A液面和槽B液面间列柏努利方程，并化简得： zA=∑hf=[λ(LAO+ L2 ) /d+ζ2] ·(u2/2g) =[0.025(10+20)/0.03+8](1.41542/19.62)=3.363m ⑵ 此时为复杂管路，设主管流速为u0，支路1流速为u1，支路2流速为u2 。 u0 = (5.0/3600)/(0.785×0.032)=1.97m/s 由柏努利方程知： * 一、概念题 1.流体在园管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。（ ） 2.流体在等径的管中作稳态流动时,由于有摩擦阻力损失,因此流体的流速沿管长而逐渐变小。（ ） 3.当流体充满圆管作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。（ ） 4.流体作层流流动时,摩擦系数λ只是Re的函数,而与管壁的粗糙度无关。（ ） 5.在相同的设备条件下,密度越大,粘度越小的流体越易形成湍流状态。（ ） 6.实际流体在管道内作稳态流动时,各种形式的压头可以互相转换，但管道任一截面上的位压头、动压头与静压头之和为一常数。（ ） 7.为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差,可采用微差压强计。当其中的两指示液密度相差越大时,其灵敏度就越高。 （ ） 8.经过大量实验得出,雷诺Re2000时,流型呈层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他单位制应有另外数值。( ) 9.实际流体在管内以湍流流动时,在近管壁处存在层流内层,其厚度随Re的增大而变薄。 （ ） 10.一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大；液体的粘度随温度的升高而减小。（ ） 11.实际流体在圆管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。（ ） 12.定态流动时,流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。（ ） 13.实际流体在管内作稳定湍流时,当Re一定时,摩擦系数λ随管子的相对粗糙度的增加而增大。（ ） 14.柏努利方程中的 p/ (ρg) 表示产生1N重力的流体在某截面处具有的静压能,又称为静压头。（ ） 15.流体阻力产生的根本原因是由于流体与壁面之间的摩擦引起的。（ ） 16.实际液体在圆形管中作滞流流动时,其它条件不变,仅流速增加一倍,则阻力损失增加一倍。（ ） 17.简单管路中，定态流动的液体流经各截面的质量流量相等。（ ） 18.实际流体在水平管内作稳定连续流动时,直径小处,流速增大；其静压强也会升高。（ ） 19.在静止的、处于同一水平面上的各点，液体的静压强都相等。（ ） 20.实验证明,当实际流体在管内流动达完全湍流时,λ与雷诺数的大小无关。（ ） 二、填充与单项选择 1. 某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为 201.33 kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为 48.00kPa 。（当地大气压为101.