第一章化工原理课件.ppt

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1、.,1.牛顿粘性定律适用于_型流体，牛顿粘性定律用内摩擦力的表达式为_， 用剪应力的表达式为_。答案：牛顿； F=A=Adu/dy; =du/dy;2.当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为50mmHg，则该体系的绝对压强为_mmHg，真空度为_mmHg. 答案： 800; -503.计算流体局部阻力损失的方法:_，_，其相应的阻力损失计算公式为_，_。答案：当量长度法; 阻力系数法; hf =(le/d)(u2/2g); hf =(u2/2g)4.理想流体是指_，而实际流体是指_。答案：没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩；具有粘性、有摩擦力、液体可压缩5.牛顿粘性定律表达式为_，

2、其比例系数 (粘度) 的物理意义是_。答案：F/Adu/dy；在单位接触面积上，速度梯度为1时，流体层间的内摩擦力。6. 流体流动的型态用_来判断，当_时为湍流，当_时为层流，当_时为过渡流。答案：雷诺准数，Re4000，Re2000，Re在2000-4000之间。,一、填空题,.,7.化工生产中，物料衡算的理论依据是_，热量衡算的理论基础是_。答案：质量守恒定律， 能量守恒定律。8.当流体的体积流量一定时，流动截面扩大，则流速_，动压头_，静压头_。答案：减少， 减少， 增加。9.粘度随温度变化而变化，液体的粘度随温度升高而_，气体的粘度则随温度升高而_。 答案: 减少 增大10. U形管压

3、强计是基于_原理的测压装置,用U形管压强计测压时，当压强计一端与大气相通时，读数R表示的是_或_。答案：流体静力学； 表压； 真空度11.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是：_。答案：处于稳定段， 连续， 垂直于流体流动方向， 流体平行流动12.若Re值已知时，则流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数=_，在管内呈湍流时，摩擦系数与_、_有关。答案： 64/Re; Re; /d,.,13.孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒_，变_；后者是恒_，变_。答案：截面；压差；压差；截面14.若流体在圆形直管中作层流流动，其速度分布呈_型曲线，其管中心最大流速是平均流速的_倍，摩擦系数

4、与Re的关系为_。答案：抛物线； 2倍； 64/Re15.流体做层流流动时，管内平均流速是最大流速的_倍，湍流时，管内平均流速是最大流速的_倍。答案： 0.5； 约0.816.流体在管路中作连续稳态流动时，任意两截面流速与管径的关系为_，所以，流速随着管径的减小而_。答案：u1/u2=d22 /d12 增大17.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是_。答案：流体具有粘性18.化工中的“三传以反”指的是_、 _、_、 _ 。答案.动量传递、热量传递、质量传递、化学反应19.流体沿壁面流动时，有显著速度梯度的区域称为_。答案：层流内层,.,20.液体在等直径的管中作稳态流动，其流速沿管长_，由于有摩

5、擦阻力损失,静压强沿管长_。答案：不变； 降低21.稳态流动是指流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等物理量仅随_。答案：位置而变，而均不随时间变。22. 连续性方程是根据_定律得出的，其表达式_，连续性方程表明了在稳态流动系统中，流体流经各截面的_不变。答案：质量守恒；m1=m2（1A1u1= 1A1u1 ），质量流量二、选择题1.流体在圆管内流动时，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（ ） A. Um1/2 Umax B. Um0.8 Umax C. Um3/2 Umax答案：B,.,2.为提高微差压强计的测量精度，要求指示液的密度差( )。 A. 大 B. 中等 C.

6、 越小越好 D. 越大越好答案：C3. 一个工程大气压等于( )Pa，( )Kgf.cm-2。 A. 1.013105 B. 9.8104 C. 1 D. 1.5 答案：B； C4. 转子流量计的主要特点是( )。 A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 变截面、恒压差； D. 变流速、恒压差。答案：C5.层流与湍流的本质区别是( )。 A. 湍流流速层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动答案：C6.圆管内流动流体湍流时的雷诺准数值应为（ ） A. Re4000 C. Re=20004000答案：B,.,7.流体在管路中作稳

7、态流动时，具有（ ）的特点。 A. 呈平缓的滞流 B. 呈匀速运动 C. 在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等； D. 任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化答案：D8.表压与大气压、绝对压间的关系是（ ）。 A. 表压绝对压-大气压 B. 表压大气压-绝对压 C. 表压绝对压+真空度答案：A9.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（ ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压答案：B10.流体流动时产生阻力的根本原因是流体流动（ ）。 A. 遇到了障碍物 B. 与管壁产生摩擦 C. 产生了内摩擦应力答案：C,11.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（ ）。

8、A. 流动速度大于零 B. 管边不够光滑 C. 流体具有粘性答案：C,.,14.在静止的、连续的、同一液体中，处于同一水平面上各点的压强 （ ） A. 均相等 B. 不相等 C. 不一定相等答案：A15.流体在圆管内作滞流流动时，阻力与流速的（ ）成比例，作完全湍流 时，则阻力与流速的（ ）成比例。 A. 平方 B. 五次方 C. 一次方答案：C； A,12.为使U形压差计的灵敏度较高，应使指示液和被测流体的密度差（ ）。 A. 偏大 B. 偏小 C. 越大越好答案：B,13.从流体静力学基本方程可得知，U型管压力计测量的压强差( ) A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关 B.

9、与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关 C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关答案：A,.,18. u2/2的物理意义是表示流动系统某截面处（ ）流体具有的动能。 A. 1kg B. 1N C. 1m答案：A,19.将管路上的阀门关小时，其阻力系数（ ）。 A. 变小 B. 变大 C. 不变答案：B,17.流体在管内流动时，层流内层的厚度随流速的增加而（ ）。 A. 变小 B. 变大 C. 不变答案：A,20.转子流量计的设计原理是依据（ ）。 A. 流动的速度 B. 液体对转子的浮力 C. 流动时在转子的上、下端产生了压强差。答案：C,16.流体在管内作湍流流动时，层流内层

10、的厚度随雷诺数Re的增大而（ ） A. 增厚 B. 减薄 C. 不变答案：B,.,21.公式=64/Re仅适用于流体在（ ）管内作（ ）时应用。 A. 湍流 B. 层流 C. 各种流动型态 D. 圆形 E. 非圆形 答案：D； B,三、判断题： 1.流体在圆管内作稳定流动时，其流速与管径的一次方成反比。（ ）2.流体在圆管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。（ ）3.化工单元操作是一种物理操作，只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（ ）4.在稳态流动过程中，流体流经各截面处的体积流量相等。 （ ）5.当输送流体的管子的管径一定时，增大流体的流量，则雷诺准数减少。（ ）6.流体在等径的管中

11、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。（ ）7.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。（ ）8.流体作层流流动时，摩擦系数只是Re的函数，而与管壁的粗糙度无关。（ ）,.,9.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。（ ）10.牛顿粘性定律是：流体的粘度越大，其流动性就越差。( )11.孔板流量计是文丘里流量计的改进，其压头损失比文氏流量计小得多。（ ）12.实际流体在导管内作稳态流动时，各种形式的压头可以互相转，但导管任一截面上的位压头、动压头与静压头之和为一常数。（ ）13.为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差

12、，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。 （ ）14.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。( )15.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。 （ ）16.表压强就是流体的真实压强。（ ）17.设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。（ ）18.一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。（ ）19.用U形管液柱压差计测量流体压强差时，测压管的管径大小和长短都会影响测量的准确性。（ ）20.流体在圆管内流动时，管的中心处速度最大，而管壁处速度

13、为零。（ ）,.,21.稳定流动时，流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。（ ）22.流体在管内作稳定湍流时，当Re一定时，摩擦系数随管子的相对粗糙度的增加而增大。（ ）23.柏努利方程中的P/（g）表示1N重的流体在某截面处具有的静压能，又为静压头。（ ）24.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。（ ）25.液体在圆形管中作层流流动时，其它条件不变，仅流速增加一倍，则阻力损失增加一倍（ ）26.稳定流动时，液体流经各截面的质量流量相等；流经各截面处的体积流量也相等（ ）27.理想流体流动时,无流动阻力产生。（ ）28.流体在水平管内作稳定连续流动时，直径小处，流速

14、增大，其静压强也会升高。（ ）29.滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（ ）30.在静止的、处于同一水平面上的、各点液体的静压强都相等。（ ）31.实验证明，当流体在管内流动达完全湍流时，与雷诺数的大小无关。（ ）,.,计算题 1 用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T/h,高位槽中液面比油池中液面高20m, 管路总长(包括阀门及管件的当量长度) 430m,进出口阻力不计。管径为1084mm,若油在输送温度下的比重为0.96, 粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率=50%。,分析：,.,解：在1-1面和2-2面建立伯努利方程,Z1+(u12/2g) +(P1/

15、g)+He=Z2+(u22/2g)+(P2/g)+hf1-2,Z1=0， u1=0, P1 =0，Z2=20m，u2=0，P2=0,=64/Re=64/39.6=1.616,He=Z2+hf1-2=20+1.616430/0.11.4152/（29.81）=729.2 m,N=（HeVg/=38400729.29.810.96）/（36000.51000）=52.6kw,.,计算题 2 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中，输液管为382.5mm的铜管，已知料液在管中的流速为u m/s,系统的hf=20.6u2/2 J/kg ，因扩大生产，须再建一套同样的系

16、统，所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%，问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少?,解：u1=u2=0，P1=P2=0,gZ1=gZ2+hf,g(Z1-Z2)=hf=20.6u2/2,=2.39 m/s,.,计算题 3 用离心泵经573.5mm的钢管， 将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg/m3，粘度为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为25m，反应器内的压力恒定为4kgf/cm2 (表压)，有机溶液输送量为6 m3/h，试确定泵提供的压头。,W=(Z2-Z1)g+(u22-u12)/2

17、+(P2-P1)/+hf1-2,2,2,hf1-2 =(l+le )/d(u2/2),gZ1+(u12/2) +(P1/)+W =gZ2+(u22/2)+(P2/)+hf1-2,【解】,u1u20 Z1=0 P1 =0 P2= 4kgf/cm2,.,Re=du/=0.050.8488800/ (2 010-3) =1697.6Re2000则=64/Re=64/1697.6=0.0377hf1-2 =0.0377(25/0.05)(0.84882/2)=6.7904J/kgW=(Z2-Z1)g+(u22-u12)/2+(P2-P1)/+hf1-2 W=169.81+498100/800+6.79

18、=654 J/kg,.,计算题4 有二个敞口水槽，其底部用一水管相连，水从一水槽经水管流入另一水槽, 水管内径0.1m，管长100m，管路中有两个90弯头，一个全开球阀，如将球阀拆除，而管长及液面差H等其他条件均保持不变，试问管路中的流量能增加百分之几？设摩擦系数为常数，=0.023，90弯头阻力系数=0.75，全开球阀阻力系数=6.4。,1,2,.,解：拆除球阀之前，管内流速为u1 ，1-1与2-2截面列柏努利方程：u1=u2=0 Z1=0 Z2=H P1 =P2=0gH=hf hf =(l/d)+ (u12 /2) =(l/d)+29 0 +球+缩小 + 扩大 (u12 /2)=0.023

19、(100/0.1)+20.75+6.4+0.5+1.0 (u12 /2) =16.2 u12拆除球之后，管内流速为u2 hf =(l/d)+29 0 +小+大 (u22 /2) =0.023(100/0.1)+20.75+0.5+1.0 (u22 /2)=13 u22 因拆除球阀前后H不变，所以hf =hf （u2 /u1 ）2 = 16.2 / 13=1.246u2 /u1 =1.116 流量V关系为：V2 =1.116V1,gZ1+(u12/2) +(P1/)=gZ2+(u22/2)+(P2/)+hf1-2,.,解：（1）阀门全关时，水静止,计算题5 某一高位槽供水系统如下图所示，管子的规

20、格为452.5 mm，当阀门全关时，压力表的读数为78KPa。当阀门全开时，压力表的读数为75KPa,此时水槽液面至压力表处的阻力损失可表示为Wf=u2 J/kg，u为水在管内的流速，试求：（1）阀门全关时，高位槽的液面高度。（2）阀门全开时，水在管内的流速,.,（2）阀门全开 在水槽的1-1面与压力表2-2面间列伯努利方程,.,附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m3，循环量为45 m3/h。管路的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：（1）若泵的效率为70，则泵的轴功率为多少？（2）若A处压力表的读数为153kPa，则

21、B处压力表的读数为多少？,计算题6,.,解：（1）对于循环系统： He=hf=9+12=21 m,Ne=HeQg=2145/360011009.81=2.83kw,所以：轴功率为N=Ne/=2.83/0.7=4.04 kw,（2）在A和B之间列伯努利方程,PA/g+uA2/2g+ZA= PB/g+uB2/2g+ZB+hf,AB,PA/g= PB/g+ZB+hf,AB,ZA=0，uA=uB，,1531000= PB+（7+9）11009.81,PA= PB+（ZB+hf,AB）g,PB=-19656 Pa,.,计算题7,如图所示，用泵将贮槽中的某游以40m3/h的流量输送至高位槽，两槽的液位恒定

22、，且相差20m，输送内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）已经油品的密度为890kg/m3，粘度为0.487Pas，试计算所需的有效功率。,解：在1-1面和2-2面间列伯努利方程,P1+u12/2+Z1g+We= P1/+u12/2+Z2g+Wf,12,Z1=0， Z2=20m，P1= P1 =0，u1=u2=0，,所以，得出： We= Z2g+Wf,12, Wf,12=(l+le)/d(u2/2),u=V/(/4) d2= (40/3600)/(0.7850.12)=1.415m/s,.,Re= du/=( 0.1890450)/258.6,Re2000,=64/R

23、e=64/258.6=0.247, Wf,12=(l+le)/d(u2/2)=0.247（45/0.1）1.4152/2=111.2J/kg,We= Z2g+Wf,12=209.81+111.2=307.4J/kg,Ne= HeVg=WeV=307.4 40/3600 890=3039.8W=3.04kw,.,计算题8,如图所示，用泵将水池中的水输送到敞口高位槽，管道直径均为833.5mm ，泵的进出管道上分别装有真空表和压力表，真空边安装位置离贮水池的水面高度为4.8m，压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道额全部

24、阻力损失为4.9J/kg，压力表的读数为2.5kgf/cm2，泵的效率为70%，试求：（1）两液面的高度差H为多少米？（2）泵所需的实际功率为多少KW？（3）真空表的读数多少kgf/cm2？,2,2,1,1,.,u2=V/A=(36/3600)/(/4)0.0762）=2.21m/s,解：（1）在2-2面和3-3面间列伯努利方程,P2+u22/2+Z2g= P3/+u32/2+Z3g+Wf,23,Z2=5， P2=2.5kgf/cm2 ，P3 =0，u3=0，,2.5 9.807 104/103+2.212/2+5 9.81= （Z3+5） 9.81+4.9,Z3 =24.7m,Z =24.7

25、+5=27.9m,（2）在0-0面和3-3面间列伯努利方程,P0+u02/2+Z0g+We= P3/+u32/2+Zg+Wf,03,Z0=5， P0=P3 =0，u0=u3=0，Z=27.9m,We= Zg+Wf,03=27.9 9.81+（1.96+4.9）=289.6J/kg,.,Ne= WeV=298.636/36001000=2986W,N= Ne /=2986/0.7=4.2KW,P0+u02/2+Z0g= P1/+u12/2+Z1g+Wf,01,Z0=0， P3 =0，u0=0，,P1/1000=-(2.212/2)+4.89.81+1.96=-51.5KPa,（3）在0-0面和3-3面间列伯努利方程,