化工基礎(chǔ)練習(xí)8

一?填空（5小題，共9分）

1.

從壓強(qiáng)恒定的粗水管4向一條管徑相同的水平支管供水，支管中有一閘閥尸（如圖）,

考慮到直管BC,和閘閥的能量損失，當(dāng)閥門由全開(kāi)變?yōu)榘腴_(kāi)時(shí),支管出口處的流量

將，直管的B且力損失將,使閥門下游。處的壓強(qiáng)將°

CD

0^吵

2.

流體在直管中流動(dòng)時(shí)，摩擦阻力系數(shù)2大小和速度的關(guān)系在層流區(qū)是，在完全湍

流區(qū)是;摩擦阻力造成的壓頭損失4的大4期速度的關(guān)系在層流區(qū)是—,在完

全湍流區(qū)是

3.

某孔板流量計(jì)測(cè)得液體體積流量為qvy時(shí),U形壓差計(jì)讀數(shù)為也若流量為碎2二1.42

的時(shí),/?2=_ft

4.

流體在水平等徑的直管中流動(dòng)時(shí),存在著摩擦阻力造成的能量損失Hf,所損失的能量

由機(jī)械能中的—轉(zhuǎn)換而來(lái)，由此而產(chǎn)生流體的—下降6

5,

在運(yùn)轉(zhuǎn)的離心泵中能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程是：葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)流體所做的功，大部分轉(zhuǎn)化為流體

的—；而后在泵殼中再逐漸轉(zhuǎn)化為流體的—。

二.判斷題（4小題，共8分）

1.

實(shí)際流體在導(dǎo)管內(nèi)作定常態(tài)流動(dòng)時(shí)，各種形式的能量（或壓頭）可以相互轉(zhuǎn)化。導(dǎo)管

任一截面的位壓頭、動(dòng)壓頭和靜壓頭之和為一常數(shù).........................（）

2.

離心泵的揚(yáng)程和升揚(yáng)高度相同，都是指泵能將液體送到高處的距離。........（）

3.

流體在管道中流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)型態(tài)可以用雷諾數(shù)（的）來(lái)判斷，如/?e<2000就必然是

層流，如雨（4000就一定是湍流........................................（）

4.

用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)流體流量時(shí)，若流量增大了1倍，則其壓差計(jì)的讀數(shù)也增

大了1倍6..............................................................................()

三、選擇(4小題，共8分)

1.

從流體在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的速度分布可知，管內(nèi)流動(dòng)的流體存在速度梯度。凡存在速度梯

度的區(qū)域稱為..................................................()

A、層流內(nèi)層；B、流動(dòng)邊界層；C、緩沖層；D、湍流主體。

2.

某套管換熱器由夕108mmx4mm和媽5mmx2.5mm鋼管組成,流體在環(huán)隙內(nèi)流

動(dòng)，其當(dāng)量直徑為.................................................()

A、55mm;B、50mm;C、45mm;D、60mm0

3.

左￡生￡

伯努利方程西+。+5=照+。+5的物理意義為................()

A、每牛頓流體在定態(tài)流動(dòng)時(shí)所具有的各種能量之和相等;

B、每千克理想流體在定態(tài)流動(dòng)時(shí)各截面上所具有的機(jī)械能相等；

C、每千克流體在流動(dòng)過(guò)程中所具有的總能量是守恒的；

D、理想流體在水平管道中作定態(tài)流動(dòng)時(shí)機(jī)械能是守恒的。

4.

描述流體（指牛頓型流體）流動(dòng)規(guī)律的牛頓粘性定律只適用于...........（）

A、滯流（或?qū)恿鳎?；B、湍流；

J過(guò)渡流；D、所有的流動(dòng)狀態(tài).

四、計(jì)算問(wèn)答（12小題，共75分）

1.

儲(chǔ)油罐中盛有相對(duì)密度為0.98的重油,油面最高時(shí)離罐底10.4m,油面上方與大氣

相通。罐側(cè)壁下部有一個(gè)直徑為600mm的人孔，用蓋壓緊。人孔的中心在罐底以上800

mm。試求人孔蓋上所承受的壓力。

2.

用虹吸管將某液面恒定的敞口高位槽中的液體吸出（如圖所示1液體的密度夕=1500

kgmW若虹吸管和8c段的全部能量損失（J,kg"）可分別按0.5屏和2次（〃為液

體在管中的平均流速)公式計(jì)算，試求：虹吸管最高點(diǎn)8處的真空度。

3.

密度為1100kg,m-3的水溶液，由一個(gè)貯槽流入另一個(gè)貯槽。管路由長(zhǎng)度為100m,

管徑為超08mmx4mm的鋼管和1個(gè)全開(kāi)閘閥，2個(gè)90度標(biāo)準(zhǔn)彎頭所組成.溶液在管

內(nèi)流速為1.0ms1粘度為0.0010Pas已知摩擦阻力系數(shù)為0.020,90度標(biāo)準(zhǔn)彎頭的

當(dāng)量長(zhǎng)度4=40d\全開(kāi)閘閥的當(dāng)量長(zhǎng)度4=7d,試確定:

(1)流體在管中流動(dòng)型態(tài)；

(2)總的壓頭損失

4.

某石油化工廠擬用沙219mmx6mm的鋼管,將原油從輪船上輸送至10km以外的

地下油庫(kù)。已知該油的密度為780kgm-^，粘度為0.12Pas，油在管內(nèi)的平均流速為0.74

m-

sZ若油庫(kù)和輪船在同一水平線上，泵的效率為70%，問(wèn)為克服沿程阻力，該泵所需

的軸功率是多少？

5.

在圖示管路中裝有離心泵。吸入管內(nèi)徑為60mm，管長(zhǎng)48為2m,壓出管內(nèi)徑為

60mm,管長(zhǎng)CH為15mft直管摩擦系數(shù)2=0,03。在壓出管。處裝有閥門，局部阻力

系數(shù)%=64三個(gè)直角彎頭的局部阻力系數(shù)4廠4『品二0.75，截面突然縮小和擴(kuò)大處的

局部阻力系數(shù)分別為：以二0.5,金二1。管內(nèi)流體的體積流量為36m3，h，。試求：

(1)泵的進(jìn)出口處的壓強(qiáng)ps和pc(用表壓表示)；

(2)離心泵的揚(yáng)程柱。

6.

有力與8兩個(gè)儲(chǔ)水槽，槽中液面與導(dǎo)水管出口的垂直距離均為h,導(dǎo)水管管徑分別為

d和2應(yīng)試證明：水由兩槽的導(dǎo)水管流出的流速和流量是否相同(阻力不計(jì))

7.

在油水分層器(如圖所示)中，若使油水界面控制在液面以下06m處，試計(jì)算器底

U形排水管出口與分層器內(nèi)液面距離h,已知分層器內(nèi)液面上方絕對(duì)壓強(qiáng)為1.45x105Pa,

排水管出口絕對(duì)壓強(qiáng)為1.01x105Pa,排水管為夕56mmx3.0mm,排水量為7.5mg

油的密度為850kg-m,3,水的密度為1000kgm^,壓力損失可忽略不計(jì)。

8.

一個(gè)虹吸硫酸的裝置如圖A、、B、、C、，假定槽中液面維持不變，管路阻力不計(jì)。

(1)求圖A、中硫酸的流出速度；

(2)圖氏將虹吸管向槽中液體深處插入1000mm,求硫酸的流出速度；

(3)圖C、，將虹吸管管徑增大1倍，求硫酸的流出速度。

A)

9.

用泵抽取河水用于農(nóng)田灌溉。水出口比河面高6m,水的流量為72,管道的內(nèi)

徑為150mm,其阻力造成的能量損失為20J-kg-i,求泵的有效功率。

10.

流量為1x10-3的水通過(guò)管徑相同的水平管,管線全程的壓降為2x105Pa,求

目位時(shí)間所消耗的機(jī)械能。若管道與外界無(wú)熱交換，損耗的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)換為熱能，問(wèn)水

的溫度升高多少度？（已知水的密度為1000kg-m-3,熱容為4.18x103j，kg-i，H）

11.

氮?dú)庠谝粋€(gè)鋼管中流過(guò)，通過(guò)管道上的兩個(gè)測(cè)壓點(diǎn)，用U形管壓差計(jì)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)的壓差,

指示液為水，測(cè)得壓差為12mm水柱。為了將讀數(shù)放大，改用微差壓力計(jì)代替原U形管

壓差計(jì)測(cè)量壓差。微差壓力計(jì)中重指示液密度為916kg，m-3的乙醇一水混合液，輕指示液

為煤油，密度為850kgm\問(wèn)該微差壓力計(jì)能將讀數(shù)放大多少倍？并估計(jì)放大后的讀數(shù).

（水的密度取1000kgm-3）

12.

現(xiàn)有圖A、、B、中的兩個(gè)水槽，槽中液面與導(dǎo)管出口的垂直距離均為力，導(dǎo)出管的直

徑A、槽為B、槽的2倍，試證明：

（1）水由兩導(dǎo)管流出的速度是否相同；

（2）水由兩導(dǎo)管流出的體積流量是否相同。（壓頭損失很小可略。）

化工基礎(chǔ)練習(xí)8答案

一、填空（5小題，共75分）

L減??；減少；減小。

2.48”」；4與〃無(wú)關(guān)；械建

3.2R1

4.壓強(qiáng)能；壓強(qiáng)

5.動(dòng)能；靜壓能

二、判斷題（4小題，共75分）

1.錯(cuò)

2.錯(cuò)

3.錯(cuò)

4.錯(cuò)

三、選擇（4小題，共75分）

1.B

2.C

3.B

4.A

四、計(jì)算問(wèn)答（12小題，共75分）

1，先求作用于孔蓋內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)。設(shè)作用于人孔蓋的平均壓強(qiáng)等于作用于蓋中心點(diǎn)的壓

強(qiáng)6以罐底為基準(zhǔn)水平面,壓強(qiáng)以表壓計(jì)算，則

Zi=10.4mZ2=0.8m

pi=O^=0.98x1000=980kgm3

P2=pi+Pg（Zi-Z2）

=0+980x9.81x(10.4-0.8)

=923x1()4N?m-2

人孔蓋上所承受的全部壓力F為：

—xO6J

F二p2s=9.23x104(4)

二2.61乂104N

2.對(duì)1—1和3—3截面(如圖所示):

gZi=2U2+^A/=2U2+(0.5+2)U2

u2=3gZi=3gx3=g=9.81m2-s2

對(duì)2-2和3-3截面：

Pi”竺

P+gZ2=ht(BC)+P=2u2+P

24

則B點(diǎn)的真空度:(p3-p2)=(gZ2-2u)-P=(9.81x4-2x9.81)xl500=2.94xl0Pa

p

而P01x10x1100

34(1)Re-A三00010=Llxl05>10000

流型為湍流

(2)已知;1=0皿HOOm,

5=2x404+7於87x0.1二&7m

/+￡[410。+8.7(1.0)，

叫:入d2g=0Q200100“礪瓦二LIm(液柱%

必。0207x074x780

4.Re-〃=0.12=995.7

層流，可用泊謖葉公式計(jì)算壓降

3如32x074x012xl0x105

bp=1r=O2075=6.63x105Pa

我

qv=4〃〃=0.785x0.2072x0.74=0.0249m3-s4

/V=7=4=D

也6.63x10-00249

N=~=07=23.6kWa

儕4x36/3600

5."疝=/0,06，=3.54m-51

（1）對(duì)2—1和5-8截面（如圖）:

《如紅

p2i=T(l+^+4~)+Q俵壓)

3.54,2

則p8=1000x[9.81x2?-F(1+0.5+0.03X證)]=3.96x103pa俵國(guó)

⑵對(duì)—C和入2截面:

《在《金

2+P=2(如+3金+金+2d)+gZ?

空工

則pc=1000x["F(6.4+3x0.75+l+0.03xO06-l)+9.81x2]=2.19xl05Pa俵

壓）

⑶離心泵的揚(yáng)程

PLPB219X1()5-396X103

而羯二~1000x9.81—=21.9m(H2O)o

6,⑴兩槽液面為1—1截面，導(dǎo)水管出口為2-2截面，列伯努利方程:

打金在金

gZi+P+2=gZ2+Q+2

因?yàn)椋篫2=0,pi=p2,ui=O,Zi=h則U2=V^ms】

由此證明；A,B兩槽水的流出速度相同。

(2)A槽水的體積流量qv,A二府XZm3sl

B槽水的體積流量qv,B二府“7的

二pghx加m3sl

由此證明：A,B兩槽水的體積流量不同°

7.以油水分界面1一1截面至排水管出口2-2截面間為衡算體系，并以1一1截面

為基準(zhǔn)面6

已知：Zi=O

pi=1.45xl05+0.6x850x9.81=1.50xl05Pa

5

p2=1.01xl0Pa

ui=O

Z2-h+0.6m

75/3600

%(0050尸i

U2=4'f=1.06ms-1

列伯努利方程式：

P\為.左

Zi+唐+2g=Zz+坦+2g

52

1.50x10$IQlxlQt106

1000x9.81=h+0,6+1000x9.812x9.81

h=4.3m

8,在槽液面和硫酸流出口兩載面間列伯努利方程，可解得：

Ua=j2g(8一3=9.90m-s4

Ub=j2g(8?2)=io.8m-s1

心力g(&-笏=9.90m-s4

9,取河面為】一】截面,輸水管路出口為石2截面,并以】一】截面為基準(zhǔn)面，列

伯努利方程；

P\P2

Z+應(yīng)+2g+“二盲+甩+2g+E%(1~2)

20

式中：2i=0,22=6ro,pi=pi,ui^O,(1-2)=9.81=2.04m

72/3600

J

^x0.15lnr,

34=1.15m