化工原理(上册).ppt
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1、一、问答题一、问答题1、为什么不能用当量直径的方法来计算非圆形管子或设备、为什么不能用当量直径的方法来计算非圆形管子或设备的截面积?的截面积?答:当量直径的计算方法,完全是经验性的,而且有很大的答:当量直径的计算方法,完全是经验性的,而且有很大的局限性。局限性。例如:滞流时应用当量直径计算阻力的误差就比较大,用于例如:滞流时应用当量直径计算阻力的误差就比较大,用于矩形时,其截面积的长宽之比不能超过矩形时,其截面积的长宽之比不能超过3 1。而且最初只是。而且最初只是用它来计算非圆形截面管子或设备的直径,不能随意推广用用它来计算非圆形截面管子或设备的直径,不能随意推广用其计算非圆形截面管子或设备的
2、截面积。其计算非圆形截面管子或设备的截面积。例如:一外管内径为例如:一外管内径为d1、内管外径为、内管外径为d2的套管环隙,其当的套管环隙,其当量直径量直径de=d1-d2。若用若用(d1-d2)做直径来计算该环隙截面积,则为做直径来计算该环隙截面积,则为 ,而实际上该环隙的截面积应为而实际上该环隙的截面积应为 。二者显然不等。所以在范宁公式、泊谡叶方程以及二者显然不等。所以在范宁公式、泊谡叶方程以及Re数中数中的流速都是指流体的真实流速,而不能用当量直径的流速都是指流体的真实流速,而不能用当量直径de来计算,来计算,只是式中直径的可用当量直径只是式中直径的可用当量直径de代之。代之。2.离心
3、泵的特性曲线离心泵的特性曲线HQ与管路的特性曲线与管路的特性曲线HeQe有何不有何不同?二者的交点意味着什么?同?二者的交点意味着什么?答:将离心泵的基本性能参数之间的关系描绘成图线称为离答:将离心泵的基本性能参数之间的关系描绘成图线称为离心泵的特性曲线。这里讨论的是其中的一条心泵的特性曲线。这里讨论的是其中的一条HQ曲线。曲线。它表明转速一定时,离心泵的流量和该流量下泵的能提供它表明转速一定时,离心泵的流量和该流量下泵的能提供的压头即做功本领之间的对应关系。该曲线由生产厂家测的压头即做功本领之间的对应关系。该曲线由生产厂家测定并提供,是泵本身固有的特性,它只与泵自身的结构定并提供,是泵本身固
4、有的特性,它只与泵自身的结构(如叶片弯曲情况、叶轮直径等)、转速有关,而与其所(如叶片弯曲情况、叶轮直径等)、转速有关,而与其所在的管路及其他外界条件无关。所以离心泵的特性曲线图在的管路及其他外界条件无关。所以离心泵的特性曲线图只须注明型号、转速即可。只须注明型号、转速即可。二者的交点二者的交点M称为泵在该管路上的工作点。意味着它所对称为泵在该管路上的工作点。意味着它所对应的流量和压头,既能满足管路系统的要求,又能为离应的流量和压头,既能满足管路系统的要求,又能为离心泵所提供,即心泵所提供,即 ,。换言之,换言之,M点反映了某离心泵与某一特定管路相连接时的点反映了某离心泵与某一特定管路相连接时
5、的运转情况。离心泵只能在这一点工作。运转情况。离心泵只能在这一点工作。3.Re的物理意义Re反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系,标志着流体流动的湍动程度。4.4.应用柏努利方程式解题要点应用柏努利方程式解题要点)作图与确定衡算范围)作图与确定衡算范围 根据题意画出流动系统的示意图,并指明流体的流根据题意画出流动系统的示意图,并指明流体的流动方向。定出上、下游截面,以明确流动系统的动方向。定出上、下游截面,以明确流动系统的衡算范围;衡算范围;)正确选取截面;保证未知量在截面或截面之间)正确选取截面;保证未知量在截面或截面之间)选取基准水平面;确定两截面上的压强)选取基准水平面;确定两截面上
6、的压强,并要求并要求压强的表示方法一致压强的表示方法一致;)按照单位一致的原则)按照单位一致的原则,确定有关物理量的单位。确定有关物理量的单位。5.冷热流体通过间壁的传热过程冷热流体通过间壁的传热过程6.6.非均相分离的目的非均相分离的目的非均相分离的目的非均相分离的目的 收集分散物质;收集分散物质;净化分散介质;净化分散介质;环境保护与安全生产。环境保护与安全生产。二二、填空题、填空题1.边界层的形成是液体具有边界层的形成是液体具有 的结果。的结果。答案:粘性答案:粘性分析:由于流体具有粘性,使壁面粘附一层停滞不动的流体层;分析:由于流体具有粘性,使壁面粘附一层停滞不动的流体层;同样还是因为
7、流体具有粘性,使得静止层流体与其相邻的流同样还是因为流体具有粘性,使得静止层流体与其相邻的流体层间产生内磨擦力,导致相邻流体层速度减慢。体层间产生内磨擦力,导致相邻流体层速度减慢。这种减速作用由壁面附近的流体层依次向流体内部传递,而流这种减速作用由壁面附近的流体层依次向流体内部传递,而流速受到壁面影响的这一区域就的我们通常所说的边界层。如速受到壁面影响的这一区域就的我们通常所说的边界层。如果流体没有粘性,就不会润湿壁面,也没有内磨擦力的存在,果流体没有粘性,就不会润湿壁面,也没有内磨擦力的存在,亦无边界了。亦无边界了。2.两个系统的流体力学相似时,雷诺数必相等。所以雷诺数又称两个系统的流体力学
8、相似时,雷诺数必相等。所以雷诺数又称作作 。答案:相似准数答案:相似准数3.用离心泵在两个敞口容器间输液。若维持用离心泵在两个敞口容器间输液。若维持两容器的液面高度不变,当关小输送管道两容器的液面高度不变,当关小输送管道的阀门后,管道的总阻力将的阀门后,管道的总阻力将_。答案:不变答案:不变分析:分析:在两个液面间列柏努力方程式,因在两个液面间列柏努力方程式,因位能、静压能和动能均不变化,所以管道位能、静压能和动能均不变化,所以管道总损失不变;阀门开度减小后,导致局部总损失不变;阀门开度减小后,导致局部阻力增大,水量减小,直管阻力减小,总阻力增大,水量减小,直管阻力减小,总阻力不变化。阻力不变
9、化。4.经内径为经内径为158mm的钢管输送运动粘度为的钢管输送运动粘度为90mm2/s的燃料油。若的燃料油。若保持油品作滞流流动,最大流速不能超过保持油品作滞流流动,最大流速不能超过 。答案:答案:1.14m/s分析:令临界雷诺数等于分析:令临界雷诺数等于2000,即可求得大速度。即可求得大速度。解之解之 5.如果管内流体流量增大如果管内流体流量增大1倍以后,仍处于滞流状态,则流动阻力倍以后,仍处于滞流状态,则流动阻力增大到原来的增大到原来的 倍。倍。答案:答案:2分析:由泊谡叶方程知,在滞时流动阻力与流速的一次幂成正比。分析:由泊谡叶方程知,在滞时流动阻力与流速的一次幂成正比。需注意的是变
10、化前后的流动型态。本例中如果流量增大需注意的是变化前后的流动型态。本例中如果流量增大1倍后,倍后,流体不再作滞流流动,则流动阻力不止增大到原来的流体不再作滞流流动,则流动阻力不止增大到原来的2倍。倍。6.在滞流区,若总流量不变,规格相同的两在滞流区,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根管子串联时的压降为并联时的 倍。倍。答案:答案:4分析:由泊谡叶方程知:分析:由泊谡叶方程知:=7.某精馏塔顶操作压强须维持在某精馏塔顶操作压强须维持在5.3kPa,若当地气,若当地气压计的读数为压计的读数为100.6kPa(775mmHg),塔顶真空,塔顶真空表读数应为表读数应为_kPa(m
11、mHg)。答案:95.3(715)三、判断题三、判断题1.流体静力学基本方程式只适用于己于重力场,其他流体静力学基本方程式只适用于己于重力场,其他(如离心如离心场场)不适用。不适用。()答案:对答案:对分析:流体静力学基本方程式推导的前提是重力场,研究的是分析:流体静力学基本方程式推导的前提是重力场,研究的是流体在重力和压力作用下的平衡规律。由于流体处于相对静流体在重力和压力作用下的平衡规律。由于流体处于相对静止状态,所以流体所受的力只有重力(注意:无离心力等)。止状态,所以流体所受的力只有重力(注意:无离心力等)。在使用该方程式时当然离不开推导过程中重力场这一先决条在使用该方程式时当然离不开
12、推导过程中重力场这一先决条件。件。2.在定态流动中,各截面上流体的流速、压强、密度等有关物在定态流动中,各截面上流体的流速、压强、密度等有关物理量不随时间和位置而变。(理量不随时间和位置而变。()答案:答案:分析:这是对定态流动的误解。定态流动要求就某一位置讲,分析:这是对定态流动的误解。定态流动要求就某一位置讲,与流动有关的物理量不随时间改变,但各物理量可因位置不与流动有关的物理量不随时间改变,但各物理量可因位置不同而异同而异 3.流体流动的类型有:滞流、湍流和过渡流。(流体流动的类型有:滞流、湍流和过渡流。()答案:答案:分析:从本质上讲,流体流动只有滞流、湍流两种类种。过分析:从本质上讲
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