化工原理《流体流动》单元测试题

化工原理《流体流动》单元测试题出题人：昌永进2101.11.27姓名：学号：成绩：总分：105分考试时间：45分钟一、填空（25*2分=50分）1．某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为____kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为____。（当地大气压为101.33kPa）2.流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与____和____有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则λ仅与____有关。3、局部阻力的计算方法有____和____。4、某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压=________02mH,__________Pa.（该地区的大气压为720mmHg。5、常温下水的密度为10003mKg，粘度为1cp，在mmd100内的管内以sm3速度流动，其Re等于其流动类型为______________。6、水在管路中流动时，常用流速范围为_______________sm,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________sm。7、2．如图所示，容器中盛有ρ＝800kg/m3的油品，U形管中指示液为水(ρ＝1000kg/m3)，a1、a2、a3在同一水平面上，b1、b2、b3及b4也在同一高度上，h1=100mm，h2=200mm，则各点的表压pa1=____，pa2=____，pb2=____，pb3=____，h3=____。（表压值以mmH2O表示）8、从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将____，管路的局部阻力将____，直管阻力将____，管路总阻力将____。（设动能项可忽略。）9、通常液体粘度μ随温度t的升高气体粘度μ随温度t的减小10、已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%），则干空气在压力为9.81×104Pa及温度为100℃时的密度为kg/m3。(M(Ar)=39.9g/mol)二．计算题（50分）1、已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量分数）的硫酸水溶液的密度为若干。（5分）2、本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。（10分）（1）判断下列两关系是否成立，即pA=p'ApB=p'B（2）计算水在玻璃管内的高度h。3、如本题附图所示，空气在管内流动指示液为水在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。（5分）4、在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径d1=10cm，细管内径d2=5cm，当流量为4×10－3m3/s时，求粗管内和细管内水的流速（10分）5、将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压头损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？（10分）6、用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。管路直径为60mm。（10分）三、简答（5分）1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？参考答案一、填空1、201.33kPa，360mmHg2、Re，；3、阻力系数法，当量长度法4、、8.7m02H,pa41053.8.5、5310310.11000.3.1.0duRe。湍流。6、3-8sm、8-15sm7、0，100，200，300，340，2008、变小、变大、变小、不变9、减小减小10、解：首先将摄氏度换算成开尔文100℃=273+100=373K再求干空气的平均摩尔质量Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01=28.96kg/m3根据式1-3a气体的平均密度为：3kg/m916.0373314.896.281081.9m二．计算题1、解：9984.018306.01m=（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4ρm=1372kg/m32、解：（1）判断题给两关系式是否成立pA=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。pB=p'B的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。（2）计算玻璃管内水的高度h由上面讨论知，pA=p'A，而pA=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即pA=pa+ρ1gh1+ρ2gh2pA'=pa+ρ2gh于是pa+ρ1gh1+ρ2gh2=pa+ρ2gh简化上式并将已知值代入，得800×0.7+1000×0.6=1000h解得h=1.16m3、解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则pa=pa'又由流体静力学基本方程式可得pa=p1－ρgMpa'=p2－ρg（M－R）－ρggR联立上三式，并整理得p1－p2=（ρ－ρg）gR由于ρg《ρ，上式可简化为p1－p2≈ρgR所以p1－p2≈1000×9.81×0.2=1962Pa4、解：m/s51.01.041042311AVuS根据不可压缩流体的连续性方程u1A1=u2A2由此倍4510222112dduuu2=4u1=4×0.51=2.04m/s5、解：取管出口高度的0－0为基准面，高位槽的液面为1－1截面，因要求计算高位槽的液面比塔入口处高出多少米，所以把1－1截面选在此就可以直接算出所求的高度x，同时在此液面处的u1及p1均为已知值。2－2截面选在管出口处。在1－1及2－2截面间列柏努利方程：fhupgZupgZ2222222111式中p1=0（表压）高位槽截面与管截面相差很大，故高位槽截面的流速与管内流速相比，其值很小，即u1≈0，Z1=x，p2=0（表压），u2=0.5m/s，Z2=0，fh/g=1.2m将上述各项数值代入，则9.81x=25.02+1.2×9.81x=1.2m计算结果表明，动能项数值很小，流体位能的降低主要用于克服管路阻力。6、解：取贮槽液面为1―1截面，管路出口内侧为2―2截面，并以1―1截面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程。fehpugZWpugZ2222121122式中Z1=0Z2=15mp1=0（表压）p2=－26670Pa（表压）u1=0m/s97.106.0785.036002022ufh=120J/kg将上述各项数值代入，则J/kg9.246120026670120297.181.9152eW泵的有效功率Ne为：Ne=We·ws式中kg/s67.63600120020ssVwNe=246.9×6.67=1647W=1.65kW实际上泵所作的功并不是全部有效的，故要考虑泵的效率η，实际上泵所消耗的功率（称轴功率）N为eNN设本题泵的效率为0.65，则泵的轴功率为：kW54.265.065.1N三、简答1、流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当2000eR，为层流，当4000eR为湍流。