《化工原理》(第三版)复习思考题及解答

值均为恒值的条件下,通过实验得到的特征数间的定量关系式可推广应用于其它工质及其它__________的不同尺寸的设备。(答:变量,几何相似)

26)雷诺数表示________力与________力之比。(答:惯性,粘性)

27)由量纲分析法指导实验得到的公式是一种_________公式。(答:半理论半经验) 28)工业上常用的粗糙管有______,_______ ,_______等。(答:水泥管,无缝钢管,铸铁管)

29)工业上常用的光滑管有______,_______ ,_______等。(答:玻璃管,塑料管,黄铜管) 30)计算直管沿程阻力的范宁公式为________。(答:∑hf=λ(l/d)u2/2 J/kg)

31)在湍流区(包括过渡流区),当ε/d一定,随Re增大,λ值先______,然后达到常数。λ=常数的区域称为________区。(答:下降,阻力平方或高度湍流)

32)在高度湍流区摩擦系数λ取决于________ ,与_________无关。若流体在某粗糙管内高度湍流,当流量加倍,对同一直管段来说,阻力将增至原来的________倍。(答:ε/d,Re,4)

33)在湍流区(包括过渡流区),当Re一定,随着ε/d减小,λ值________。ε/d的极限为光滑管。光滑管,当Re=3000,λ=________,此公式称为________公式。(答:减少,0.3164/Re0.25,布拉修斯)

34)流体流过________,________,________等的阻力称为局部阻力。局部阻力总伴随着________现象。计算局部阻力的公式有两种,即hf =________u2 /2 J/kg 及hf =λ(_____)u2 /2 J/kg。(答:弯头,三通,阀门,边界层分离,ζ,le/d)

35)通过管道,将地面管内的水输到敞口水塔水面上方。已知出水口距地面高20m,水流速1.20m/s,管长及局部阻力当量管长 l+∑le 为40m,管内径38mm,摩擦系数λ=0.028输入端管内的表压p1 =_______at。(答:2.216)

【分析】p1/1000=(9.81×20)+(0.028×40/0.038) ×(1.20)2/2 所以,p1=2.174×105 Pa(表压)=2.216 at(表压)

36)水由A水库通过长管道流入B水库,如下图所示管内径为d1 ,输入量为V1 。现欲加大流量,要求V2=2.4V1 ,设管长不变,布拉修斯公式可用,局部阻力不计,采用增大管内径方法解决,则 d2/d1 =________。(答:1.38)

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【分析】EA-EB=∑hf (E通常表示每千克流体的总机械能。) 因前后情况EA和EB都没有改变,故∑hf,1=∑hf,2,

∑hf=8λlV/(πd)=8×0.3164lV/{[4Vρ/πdμ]πd}∝(VV1

1.752

1.752

0.25

/d

4.75

4.75

/d1

4.75

=V2

1.75

/d2

所以d2/d1=(V2/V1)(1.75/4.75)=1.38

37)如下图所示,水由A-A截面经向上倾斜异径管流至B-B截面。A、B截面处均流线平行,由A、B截面到U形管的连接管内及U形压差计内指示液上方均为与管内相同的水。已知R=68mm,则 pm,A -pm,B =_______Pa。(答:8.405×103)

【分析】在重力场中流体恒密度条件下,静止流体的Pm为恒值,由此可导出下式: pm,A -pm,B = pm,3 -pm,4= p3 -p4 =(ρ=8.405×103Pa

Hg-ρ

)gR=(13.6-1)×103×9.81×0.068

38)承37题,若流量不变把管子水平放置,则会发生如下变化:( pm,A -pm,B )_______ 读R_______ ,(pA-pB)________ 。(答:不变,不变,减小) 【分析】 根据

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??f?I??f??标???I??标?3.80?2800?840??1000?4.33m3/h840??2800?1000?经验E1恒定A阀门开大????V???hf,1?4?????E4??P4??E5??V3?(1??le)=30/20=?1??le?1??V1?8.14m3/h???H?41.3m1?e,?22pm,A/??uA/2?pm,B/??uB??hf,?hf与管子倾斜角度无关,所以 (pm,A-pm,B)

不变,亦即R不变。

pm,A-pm,B=(pA??gzA)?(pB??gzB)?常量

pA?pB?常量+?g(zB?zA)

当管子由倾斜向上改为水平,(zB?zA)减小,(pA?pB)减小。

39)三根内径相同的直管,管内水流量相同,两侧压点的距离相同,但管子安装方向不同,一根水平,一根倾斜向上,一根倾斜向下,如下图所示,则 R1 ,R2, R3 的关系是________ , △p1、△p2、△p3 的关系是_________ 。(答:R1?R2?R3,?p2??p1??p3) 【分析】??pm,1??pm,2??pm,3,?R1?R2?R3

?pA?pB?常量??g?zB?zA?,??p2??p1??p3

40)某套管,外管内直径为d2,内管外直径为d1,此套管的当量直径de=________。 (答: d2-d1)

41)有时把流体流过一段管路的阻力

?hf改用摩擦压降

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??pf形式表示,二者关系是

________。(答:

?hf???pf/?)

42)水以1.2m/s流速从圆直等径管内流过,摩擦系数?=0.026,则紧邻管壁处流体剪应力

?w= ______N/m2,在r/R=0.50(R为管半径)处的剪应力?=________ N/m2。(答:4.68,

2.34)

【分析】①?pm,1/?=pm,2/???hf?pm,2/???(l/d)u2/2

?(pm,1?pm,2)d/l????u2/2

②参看右图,沿管轴线向作1长管段的力的衡算:

??/4?d2?p1?p2????/4?d2l?gsin???w??dl

其中,lsi?n=z2?z1,可整理得

?(pm,1?pm,2)d/l?4?w

③因此,?w???u2/8=0.026?103??1.2?/8?4.68N/m2

2④无论层流或湍流的管流,剪应力τ均与该流层距轴心线的距离r成正比,故

???w?r/R??4.68?0.5?2.34N/m2

43)如右图所示,

dA>>dB。

当水流向为 A B,U形压差计读数为R。当流向为B A,

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读数为R2。两者流量相同,均不计AB段直管阻力,只计截面突变阻力,则(答:>)

R1____

R2。

【分析】当dA>>dB,由A?B,?=0.5,由B?A,?=1,局部阻力均按ζuA2/2计。 A?B:pA/??uA/2?pB/??uB/2?0.5uB/2 ??pA?pB?/??1.5uB/2?uA/2

22222B?A:pB/??uB/2?pA/??uA/2?uB/2 ∴(pB-pA)/ρ= uA2/2

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