化工原理 第一章 習題及答案.doc

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第一章 流體流動問題1. 什么是連續(xù)性假定? 質點的含義是什么? 有什么條件?答1假定流體是由大量質點組成的、彼此間沒有間隙、完全充滿所占空間的連續(xù)介質。 質點是含有大量分子的流體微團，其尺寸遠小于設備尺寸，但比起分子自由程卻要大得多。問題2. 描述流體運動的拉格朗日法和歐拉法有什么不同點?答2前者描述同一質點在不同時刻的狀態(tài)；后者描述空間任意定點的狀態(tài)。問題3. 粘性的物理本質是什么? 為什么溫度上升, 氣體粘度上升, 而液體粘度下降?答3分子間的引力和分子的熱運動。通常氣體的粘度隨溫度上升而增大，因為氣體分子間距離較大，以分子的熱運動為主；溫度上升，熱運動加劇，粘度上升。液體的粘度隨溫度增加而減小，因為液體分子間距離較小，以分子間的引力為主，溫度上升，分子間的引力下降，粘度下降。問題4. 靜壓強有什么特性?答4 靜壓強的特性： 靜止流體中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的壓力；作用于任意點所有不同方位的靜壓強在數值上相等；壓強各向傳遞。問題5. 圖示一玻璃容器內裝有水，容器底面積為810-3m2，水和容器總重10N。 (1)試畫出容器內部受力示意圖(用箭頭的長短和方向表示受力大小和方向)； (2)試估計容器底部內側、外側所受的壓力分別為多少？哪一側的壓力大？為什么？ 題5附圖 題6附圖答51）圖略，受力箭頭垂直于壁面、上小下大。 2）內部壓強p=gh=10009.810.5=4.91kPa；外部壓強p=F/A=10/0.008=1.25kPa內部壓強4.91kPa。因為容器內壁給了流體向下的力，使內部壓強大于外部壓強。問題6. 圖示兩密閉容器內盛有同種液體，各接一U形壓差計，讀數分別為R1、R2，兩壓差計間用一橡皮管相連接，現(xiàn)將容器A連同U形壓差計一起向下移動一段距離，試問讀數R1與R2有何變化？(說明理由)答6容器A的液體勢能下降，使它與容器B的液體勢能差減小，從而R2減小。R1不變，因為該U形管兩邊同時降低，勢能差不變。問題7. 為什么高煙囪比低煙囪拔煙效果好?答7由靜力學方程可以導出p=H(冷-熱)g，所以H增加，壓差增加，拔風量大。問題8. 什么叫均勻分布? 什么叫均勻流段? 答8前者指速度分布大小均勻；后者指速度方向平行、無遷移加速度。問題9. 伯努利方程的應用條件有哪些?答9重力場下、不可壓縮、理想流體作定態(tài)流動，流體微元與其它微元或環(huán)境沒有能量交換時，同一流線上的流體間能量的關系。問題10. 如圖所示，水從小管流至大管，當流量V、管徑D、d及指示劑均相同時，試問水平放置時壓差計讀數R與垂直放置時讀數R的大小關系如何？為什么？.(可忽略粘性阻力損失)答10R=R，因為U形管指示的是總勢能差，與水平放還是垂直放沒有關系。 題10附圖 題11附圖問題11. 理想液體從高位槽經過等直徑管流出?？紤]A點壓強與B點壓強的關系，在下列三個關系中選擇出正確的： (1)pB pA答11選（1）pBpA；因為管道出口通大氣，出口壓力等于pA，而B處的位置比出口處高，所以，壓力較低。問題12. 層流與湍流的本質區(qū)別是什么?答12是否存在流體速度u、壓強p的脈動性，即是否存在流體質點的脈動性。問題13. 雷諾數的物理意義是什么?答13慣性力與粘性力之比。問題14. 何謂泊謖葉方程? 其應用條件有哪些?答14P=32uL/d2 。不可壓縮流體在直圓管中作定態(tài)層流流動時的阻力損失計算。問題15. 何謂水力光滑管? 何謂完全湍流粗糙管?答15當壁面凸出物低于層流內層厚度，體現(xiàn)不出粗糙度過對阻力損失的影響時，稱為水力光滑管。在Re很大，與Re無關的區(qū)域，稱為完全湍流粗糙管。問題16. 非圓形管的水力當量直徑是如何定義的? 能否按ude2 /4計算流量?答16定義為4A/。不能按該式計算流量。問題17. 在滿流的條件下，水在垂直直管中向下流動，對同一瞬時沿管長不同位子的速度而言，是否會因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度? 答17因為質量守恒，直管內不同軸向位子的速度是一樣的，不會因為重力而加快，重力只體現(xiàn)在壓強的變化上。問題18. 如附圖所示管路，試問：(1) B閥不動(半開著)，A閥由全開逐漸關小，則h1，h2，(h1h2)如何變化？(2) A閥不動(半開著)，B閥由全開逐漸關小，則h1，h2，(h1h2)如何變化？ 題18附圖 題19附圖答18(1)h1下降，h2下降，(h1-h2)下降；(2)h1上升，h2上升，(h1-h2)下降。問題19. 圖示的管路系統(tǒng)中，原1, 2 ,3閥全部全開，現(xiàn)關小1閥開度，則總流量V和各支管流量V1, V2, V3將如何變化？答19qV、qV1下降，qV2、qV3上升。問題20. 是否在任何管路中, 流量增大阻力損失就增大; 流量減小阻力損失就減小? 為什么?答20不一定，具體要看管路狀況是否變化。