化工原理 第一章 习题及答案

化工原理第一章习题及答案

第一章流体流动

问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?

答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。

质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?

答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。

问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?

答3．分子间的引力和分子的热运动。

通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。

问题4. 静压强有什么特性?

答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面

上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。

问题 5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。

(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；

(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？

题5附图题6附图

答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下

大。

2）内部压强p=ρgh=1000×9.81×0.5=4.91kPa ；

外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强4.91kPa 。

因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。

问题 6. 图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U 形压差计，读数分别为R 1、R 2，两压差计间

用一橡皮管相连接，现将容器A 连同U 形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R 1与R 2有何变化？(说明理由)

答6．容器A 的液体势能下降，使它与容器B 的液体势能差减小，从而R 2减小。R 1不变，因为该

U 形管两边同时降低，势能差不变。

问题7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 答7．由静力学方程可以导出Δp=H(ρ冷-ρ热)g ，所以H 增加，压差增加，拔风量大。

问题8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段? 答8．前者指速度分布大小均匀；后者指速度方向平行、无迁移加速度。

问题9. 伯努利方程的应用条件有哪些?

答9．重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。

问题10. 如图所示，水从小管流至大管，当流量V、管径D、d及指示剂均相同时，试问水平放置时压差计读数R与垂直放置时读数R’的大小关系如何？为什么？.(可忽略粘性阻力损失)

答10．R=R’，因为U形管指示的是总势能差，与水平放还是垂直放没有关系。

题10附图题11附图

问题11. 理想液体从高位槽经过等直径管流出。

考虑A 点压强与B 点压强的关系，在下列三个关系中选择出正确的：

(1)p B < p A

(2)p B = p A +ρgH

(3)p B > p A

答11．选（1）p B

口压力等于p A ，而B 处的位置比出口处高，所以，

压力较低。

问题12. 层流与湍流的本质区别是什么?

答12．是否存在流体速度u 、压强p 的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。

问题13. 雷诺数的物理意义是什么?

答13．惯性力与粘性力之比。

问题14. 何谓泊谡叶方程? 其应用条件有哪些? 答14．△P=32μuL/d 2 。不可压缩流体在直圆管中作定态层流流动时的阻力损失计算。

问题15. 何谓水力光滑管? 何谓完全湍流粗糙管?

答15．当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑管。在Re 很大，λ与Re 无关的区域，称为完全湍流粗糙管。

问题16. 非圆形管的水力当量直径是如何定义的? 能否按u πd e 2 /4计算流量?

答16．定义为4A/Π。不能按该式计算流量。 问题17. 在满流的条件下，水在垂直直管中向下流动，对同一瞬时沿管长不同位子的速度而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度?

答17．因为质量守恒，直管内不同轴向位子的速度是一样的，不会因为重力而加快，重力只体现在压强的变化上。

问题18. 如附图所示管路，试问：

(1) B 阀不动(半开着)，A 阀由全开逐渐关小，则h 1，h 2，(h 1－h 2)如何变化？

(2) A 阀不动(半开着)，B 阀由全开逐渐关小，则h 1，h 2，(h 1－h 2)如何变化？

题

18附图

题19附图 答18．(1)h 1下降，h 2下降，(h 1-h 2)下降；

(2)h 1上升，h 2上升，(h 1-h 2)下降。

问题19. 图示的管路系统中，原1, 2 ,3阀全部全开，现关小1阀开度，则总流量V 和各支管流量V 1, V 2, V 3将如何变化？

答19．q V 、q V1下降，q V2、q V3上升。

问题20. 是否在任何管路中, 流量增大阻力损失就增大; 流量减小阻力损失就减小? 为什么? 答20．不一定，具体要看管路状况是否变化。