化工原理 第一章 習(xí)題及答案.doc

第一章 流體流動(dòng)問題1. 什么是連續(xù)性假定? 質(zhì)點(diǎn)的含義是什么? 有什么條件?答1假定流體是由大量質(zhì)點(diǎn)組成的、彼此間沒有間隙、完全充滿所占空間的連續(xù)介質(zhì)。 質(zhì)點(diǎn)是含有大量分子的流體微團(tuán)，其尺寸遠(yuǎn)小于設(shè)備尺寸，但比起分子自由程卻要大得多。問題2. 描述流體運(yùn)動(dòng)的拉格朗日法和歐拉法有什么不同點(diǎn)?答2前者描述同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的狀態(tài)；后者描述空間任意定點(diǎn)的狀態(tài)。問題3. 粘性的物理本質(zhì)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(yùn)動(dòng)。通常氣體的粘度隨溫度上升而增大，因?yàn)闅怏w分子間距離較大，以分子的熱運(yùn)動(dòng)為主；溫度上升，熱運(yùn)動(dòng)加劇，粘度上升。液體的粘度隨溫度增加而減小，因?yàn)橐后w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(qiáng)有什么特性?答4 靜壓強(qiáng)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(diǎn)所有不同方位的靜壓強(qiáng)在數(shù)值上相等；壓強(qiáng)各向傳遞。問題5. 圖示一玻璃容器內(nèi)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(nèi)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(jì)容器底部內(nèi)側(cè)、外側(cè)所受的壓力分別為多少？哪一側(cè)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(nèi)部壓強(qiáng)p=gh=10009.810.5=4.91kPa；外部壓強(qiáng)p=F/A=10/0.008=1.25kPa<內(nèi)部壓強(qiáng)4.91kPa。因?yàn)槿萜鲀?nèi)壁給了流體向下的力，使內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)。問題6. 圖示兩密閉容器內(nèi)盛有同種液體，各接一U形壓差計(jì)，讀數(shù)分別為R1、R2，兩壓差計(jì)間用一橡皮管相連接，現(xiàn)將容器A連同U形壓差計(jì)一起向下移動(dòng)一段距離，試問讀數(shù)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?yàn)樵揢形管兩邊同時(shí)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(xué)方程可以導(dǎo)出p=H(冷-熱)g，所以H增加，壓差增加，拔風(fēng)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(yīng)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(dòng)，流體微元與其它微元或環(huán)境沒有能量交換時(shí)，同一流線上的流體間能量的關(guān)系。問題10. 如圖所示，水從小管流至大管，當(dāng)流量V、管徑D、d及指示劑均相同時(shí)，試問水平放置時(shí)壓差計(jì)讀數(shù)R與垂直放置時(shí)讀數(shù)R的大小關(guān)系如何？為什么？.(可忽略粘性阻力損失)答10R=R，因?yàn)閁形管指示的是總勢能差，與水平放還是垂直放沒有關(guān)系。 題10附圖 題11附圖問題11. 理想液體從高位槽經(jīng)過等直徑管流出?？紤]A點(diǎn)壓強(qiáng)與B點(diǎn)壓強(qiáng)的關(guān)系，在下列三個(gè)關(guān)系中選擇出正確的： (1)pB < pA (2)pB = pA+gH (3)pB > pA答11選（1）pB<pA；因?yàn)楣艿莱隹谕ù髿?，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(zhì)區(qū)別是什么?答12是否存在流體速度u、壓強(qiáng)p的脈動(dòng)性，即是否存在流體質(zhì)點(diǎn)的脈動(dòng)性。問題13. 雷諾數(shù)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(yīng)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(dòng)時(shí)的阻力損失計(jì)算。問題15. 何謂水力光滑管? 何謂完全湍流粗糙管?答15當(dāng)壁面凸出物低于層流內(nèi)層厚度，體現(xiàn)不出粗糙度過對阻力損失的影響時(shí)，稱為水力光滑管。在Re很大，與Re無關(guān)的區(qū)域，稱為完全湍流粗糙管。問題16. 非圓形管的水力當(dāng)量直徑是如何定義的? 能否按ude2 /4計(jì)算流量?答16定義為4A/。不能按該式計(jì)算流量。問題17. 在滿流的條件下，水在垂直直管中向下流動(dòng)，對同一瞬時(shí)沿管長不同位子的速度而言，是否會(huì)因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度? 答17因?yàn)橘|(zhì)量守恒，直管內(nèi)不同軸向位子的速度是一樣的，不會(huì)因?yàn)橹亓Χ涌?，重力只體現(xiàn)在壓強(qiáng)的變化上。問題18. 如附圖所示管路，試問：(1) B閥不動(dòng)(半開著)，A閥由全開逐漸關(guān)小，則h1，h2，(h1h2)如何變化？(2) A閥不動(dòng)(半開著)，B閥由全開逐漸關(guān)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(guān)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。