化工原理第一章习题集课

一、概念题

1．某封闭容器盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断：

1）R 1 R 2（＞，＜，＝）；

2）R 3 0（＞，＜，＝）；

3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化？（变大、变小，不变）

2．如图所示，水从径为d 1的管段流向径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h m ，=3h m 。

3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。

21)p p A >

m p p B 5.0)21+>

m p p C 5.0)21->

21)p p D <

4．圆形直管，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。

5．某水平直管中，输水时流量为Vs ，今改为输2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的 倍；管路两端压差为水的 倍。

6．已知图示均匀直管管路中输送水，在A 、B 两测压点间装一U 形管压差计，指示液为水银，读数为R （图示为正）。则：

1）R 0（>，=，<）

2）A 、B 两点的压差p ?= Pa 。

)()ρρ-i Rg A

gh Rg B i ρρρ+-)()

)()ρρρ--i Rg gh C

gh Rg D i ρρρ--)()

3）流体流经A 、B 点间的阻力损失f h 为 J/kg 。

4）若将水管水平放置，U 形管压差计仍竖直，则R ，p ? ，f h 有何变化？

7．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似认为等于阀门阻力，如图所示，试讨论：

1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，1p 2p （＞，＜，＝）；

2）当阀门关小，阀门阻力较大时，1p 2p （＞，＜，＝），R （变大，变小，不变）；

3）若流量不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差p ? ，R ；（变大，变小，不变）。

8．图示管路两端连接两个水槽，管路中装有调节阀门一个。试讨论将阀门开大或关小时，管流量V q ，管总阻力损失∑f h ，直管阻力损失1f h 和局部阻力损失2f h 有何变化，并以箭头或适当文字在下表中予以表达（设水槽液位差H 恒定）。

总阻力损失∑f h 直管阻力损失1f h 局部阻力损失2f h 流量V q 阀开大

阀关小

9．图示管路，若两敞口容器液位恒定，试问：

1）A 阀开大，则V q ；压力表读数1p ；2p ；21/f f h h ；21/V V q q 。

2）B 阀关小，则V q ；压力表读数1p ；2p ；21/f f h h ；21/V V q q 。

10．流量Vs 增加一倍，孔板流量计的阻力损失为原来的 倍，转子流量计的阻力损失为原来的 倍，孔板流量计的孔口速度为原来的 倍，转子流量计的流速为原来的 倍，孔板流量计的读数为原来的 倍，转子流量计的环隙通道面积为原来的 倍。

11．某流体在一上细下粗的垂直变径管路中流过。现注意到安在离变径处有一定距离的粗、细两截面的的压强表读数相同。故可断定管流体( )。

A. 向上流动； C. 处于静止；

B. 向下流动； D. 流向不定

12．下面关于因次分析法的说法中不正确的是（ ）。

Ａ．只有无法列出描述物理现象的微分方程时，才采用因次分析法；

Ｂ．因次分析法提供了找出复杂物理现象规律的可能性；

Ｃ．因次分析法证明：无论多么复杂的过程，都可以通过理论分析的方法来解决； Ｄ．因次分析法能解决的问题普通实验方法也同样可以解决

1３．流体在直管流动造成的阻力损失的根本原因是 。 1４．因次分析法的依据是 。 1５．在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍；湍流、光滑管（λ＝0.3164/Re 0.25）条件下，上述直管串联时的压降为并联时的 倍；在完全湍流区，上述直管串联时的压降为并联时的 倍。

16．如图示供水管线。管长L ，流量V ，今因检修管子，用若干根直径为1/2d ，管长相同于L 的管子并联代替原管，保证输水量V 不变，设λ为常数，ε/d 相同。局部阻力均忽略，则并联管数至少 根。

二、问答题

1．一无变径管路由水平段、垂直段和倾斜段串联而成，在等长度的A 、B 、C 三段两端各安一U 形管压差计。设指示液和被测流体的密度分别为0ρ和ρ，当流体自下而上流过管路时，试问：

（1）A 、B 、C 三段的流动阻力是否相同？

（2）A 、B 、C 三段的压差是否相同？

（3）3个压差计的读数A R 、B R 、C R 是否相同？试加以论证。

2.下面两种情况，可不可以用泊谡叶方程（232d f lu p μ?）直接计算管路两端的压强差？

（1）水平管，管径为50mm ，流体的密度为996kg/m 3

，粘度为0.894mPa.s,流速为２m/s 。

（2）垂直管，管径为100mm ，流体的相对密度为0.85，粘度为20mPa.s,流速为0.4m/s 。

三、计算题

1．虹吸管将20℃的苯（密度为800kg/m 3）从池中吸出，虹吸管用直径为d 的玻璃管制成，装置如图。设管中流动按理想流体处理，假设池的直径很大，流动时液面不变。

（1）水在管中流动时，比较A —A 、B —B 、C —C 、D —D 面压力大小？

(2)管中流速大小与哪些因素有关？欲增加管中流速，可采取什么措施？管中流速的极限值是多少？

2．用离心泵将蓄水池中20℃的水送到敞口高位槽中，流程如本题附图所示。管路为φ57×3.5mm 的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力（包括孔板）当量长度之和为250mm 。输水量用孔板流量计测量，孔径d 0=20mm ，孔流系数为0.61。从池面到孔板前测压点A 截面的管长（含所有局部阻力当量长度）为80mm 。U 型管中指示液为汞。摩擦系数可近似用下式计算，即25.0Re /3164.0=λ

当水流量为7.42m 3/h 时，试求：

(1)每kg 水通过泵所获得的净功；

(2)A 截面U 型管压差计的读数R 1；

(3)孔板流量计的U 型管压差计读数R 2。

3．用离心泵向E 、F 两个敞口高位槽送水，管路系统如本题附图所示。已知：所有管路径均为33mm ，摩擦系数为0.028，AB 管段的长度（含所有局部阻力的当量长度）为100m ，泵出口处压强表读数为294kPa ，各槽液面恒定。试计算：