《化工单元操作》流体的静压强（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《化工单元操作》流体的静压强-讲义 1、了解压强单位之间的换算，理解绝对压强、表压和真空度之间的关系，掌握流体静力学基本方程及其应用。 知识点一 流体的静压强 垂直作用于流体单位面积上的压力称为流体的压强，以P 表示，单位为Pa。俗称压力，表示静压力强度。 流体作用面上的压强各处相等时，则有 式中p—— 流体的静压强，Pa; F——垂直作用于流体表面上的压力，N; A—— 作用面的面积，m²。 在连续静止的流体内部，压强为位置的连续函数，任一点的压强与作用面垂直，且在各个方向都有相同的数值。 流体静压强的方向总是（ ）于作用面。 A. 垂直 B. 平行 C. 成一定角度 D. 不确定 【答案】A 【解析】流体静压强的方向必然垂直于作用面，这是流体静压强的基本特性。若不垂直，流体就会流动，无法保持静止状态。 1. 已知某点的绝对压强为 80kPa，当地大气压为 101.3kPa，则该点的真空度为（ ）kPa。 A. 21.3 B. -21.3 C. 181.3 D. -181.3 【答案】A 【解析】真空度 = 大气压强 - 绝对压强，即 101.3 - 80 = 21.3kPa 。当绝对压强小于大气压强时，存在真空度。 2. 在 U 型管压差计中，若指示液的密度为 ρ0，被测流体密度为 ρ，当 ρ < ρ0 时，读数 R 代表的是（ ） A. 两截面间的压强差 B. 两截面间的压强差与 ρg 的比值 C. 两截面间的压强差与 (ρ0 - ρ) g 的比值 D. 两截面间的压强差与 (ρ0 + ρ) g 的比值 【答案】C 【解析】U 型管压差计的原理公式为 ΔP = (ρ0 - ρ) gR ，变形可得 R = ΔP / [(ρ0 - ρ) g] ，所以读数 R 代表两截面间的压强差与 (ρ0 - ρ) g 的比值。 3. 流体静力学基本方程 P = P0 + ρgh 中，h 表示（ ） A. 高度 B. 深度 C. 位置 D. 不确定 【答案】B 【解析】在该方程中，h 是指所研究点相对于基准面的垂直深度，从基准面向上为负，向下为正。 1. 以下关于流体静压强的说法正确的是（ ） A. 流体静压强的大小与作用面的面积有关 B. 静止流体中，任意一点各方向的静压强大小不相等 C. 流体静压强的单位只能用 Pa 表示 D. 流体静压强具有传递性 【答案】D 【解析】根据帕斯卡定律，流体静压强具有传递性；流体静压强大小与作用面面积无关，A 错误；静止流体中，任意一点各方向的静压强大小相等，B 错误；流体静压强单位有多种，如 Pa、kPa、atm 等，C 错误。 2. 有一敞口容器，内装密度为 800kg/m³ 的液体，容器底部某点距离液面高度为 2m，则该点的表压强为（ ） Pa。（g = 9.81m/s²） A. 15696 B. 16000 C. 19620 D. 20000 【答案】A 【解析】表压强 P = ρgh = 800×9.81×2 = 15696Pa 。敞口容器中，液面处表压强为 0，底部某点表压强根据公式计算即可。 3. 当绝对压强（ ）大气压强时，表压强为正值。 A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 不确定 【答案】A 【解析】表压强 = 绝对压强 - 大气压强，当绝对压强大于大气压强时，表压强为正。 · 定义：流体单位面积上的压力，与深度和流体密度有关。 · 特性：各向同性，垂直于受力面，大小与深度成正比。 · 计算公式：p=p0+ρgh，其中 p0为基准压强，ρ 为密度，g 为重力加速度，h 为深度。 知识点二 压强的不同表示方法 (1)压强的其它表示方法与单位换算： 工程上常间接的用液柱高度h表示压强，其关系式为：p=hpg,式中h——液柱的高度，m;g——重力加速度，m/s²。 不同单位之间的换算关系为：1atm=10.33mH₂O=760mmHg=1.0133bar=1.0133×10⁵Pa (2)压强的基准 以绝对真空为基准——绝对压强是流体的真实压强。 以大气压强为基准 表压强=绝对压强-大气压强(压力表度量) 真空度=大气压强-绝对压强(真空表度量) 气压强随温度、湿度和当地海拔高度而变。为了防止混淆，对表压强、真空度应加以标注。 1atm 换算为 Pa 是（ ） A. 1.013×10³ Pa B. 1.013×10⁴ Pa C. 1.013×10⁵ Pa D. 1.013×10⁶ Pa 【答案】C 【解析】这是压强单位换算的基本常识，1 标准大气压（atm）等于 1.013×10⁵ Pa 。 1. 以绝对真空为基准测得的压强称为（ ） A. 表压强 B. 绝对压强 C. 真空度 D. 大气压强 【答案】B 【解析】绝对压强是以绝对真空为基准计量的压强，而表压强是以当地大气压为基准，真空度是大气压强与绝对压强的差值，大气压强是地球表面大气产生的压强。 2. 1mmHg 等于（ ）Pa（g = 9.81m/s²，水银密度取 13600kg/m³） A. 133.32 B. 100 C. 101325 D. 760 【答案】A 【解析】根据压强公式 P = ρgh ，1mmHg 即 1mm 高水银柱产生的压强，P = 13600×9.81×0.001 = 133.32Pa 。 3. 已知某点表压强为 20kPa，当地大气压强为 100kPa，则该点绝对压强为（ ）kPa A. 80 B. 100 C. 120 D. 20 【答案】C 【解析】绝对压强 = 大气压强 + 表压强，所以该点绝对压强为 100 + 20 = 120kPa 。 1. 以下哪种不是压强的常用单位（ ） A. Bar B. kgf/cm² C. N/m D. Pa 【答案】C 【解析】压强单位有 Pa（帕斯卡）、bar（巴）、kgf/cm²（千克力每平方厘米）等，N/m 不是压强单位，压强单位是 N/m² 即 Pa 。 2. 当绝对压强小于大气压强时，真空度为（ ） A. 绝对压强 - 大气压强 B. 大气压强 - 绝对压强 C. 绝对压强 + 大气压强 D. 大气压强 / 绝对压强 【答案】B 【解析】真空度的定义就是大气压强与绝对压强的差值，当绝对压强小于大气压强时，才有真空度。 3. 1MPa 等于（ ）kPa A. 10 B. 100 C. 1000 D. 10000 【答案】C 【解析】因为 1MPa = 1×10⁶ Pa ，1kPa = 1×10³ Pa ，所以 1MPa = 1000kPa 。 · 绝对压强：以绝对真空为基准的压强。 · 表压强：以大气压为基准的压强，表压=绝对压强-大气压。 · 真空度：低于大气压的那部分压强，真空度=大气压-绝对压强。 知识点三 流体静力学基本方程 流体静力学基本方程表示静止流体内部压力变化规律，在静止液体内(p取作常数)任取两点1与2,则有 或p₂+pg(z₁-z₂) 若将图中的点1移至液面上(压强为p),则式变为p₂=p+pgh,上述三式统称为流体静力学基本方程式。其适用条件为：重力场中静止的，连续的同一种不可压缩流体。 在推导流体静力学基本方程时，主要依据的是（ ） A. 牛顿第一定律 B. 质量守恒定律 C. 力的平衡原理 D. 能量守恒定律 【答案】C 【解析】推导流体静力学基本方程是在静止流体中取一微元体，对其进行受力分析，根据力的平衡原理得出方程，并非依据牛顿第一定律、质量守恒定律或能量守恒定律。 1. 有一密封容器，内装部分液体，当容器绕垂直轴匀速旋转时，容器内液体的等压面是（ ） A. 水平面 B. 抛物面 C. 垂直面 D. 无法确定 【答案】B 【解析】当容器绕垂直轴匀速旋转时，液体在离心力和重力共同作用下，等压面会变成抛物面，而非静止时的水平面。 2. 在一个大水槽中，放入一个装满水的小试管，小试管开口向下，且有部分水流出。此时小试管内水面与大水槽水面相比（ ） A. 小试管内水面高 B. 小试管内水面低 C. 两者水面一样高 D. 无法确定 【答案】C 【解析】因为小试管内外均为静止的同种流体（水），且小试管开口与大水槽相通，根据流体静力学基本方程，在同一水平面上压强相等，所以小试管内水面与大水槽水面一样高。 3. 流体静力学基本方程的表达式为：（ ） A. p2=p1+ρg(Z1​−Z2​) B. p2=p1−ρg(Z1​−Z2​) C. p2=p1+ρg(Z2​−Z1​) D. p2=p1−ρg(Z2​−Z1​) 【答案】A 【解析】根据流体静力学基本方程，静止流体中任意两点的压力差与这两点之间的高度差和流体的密度有关，公式为 p2=p1+ρg(Z1​−Z2​)，其中 Z1​ 和 Z2​ 分别为两点的高度。 1.流体静力学基本方程适用于（ ） A. 不可压缩流体​ B. 可压缩流体​ C. 理想流体​ D. 实际流体 【答案】A 【解析】流体静力学基本方程推导过程中假设流体密度不变，即适用于不可压缩流体。对于可压缩流体，密度会随压强等因素变化，该方程不适用；理想流体和实际流体都有可压缩和不可压缩的情况，所以准确来说是不可压缩流体。 2.以下关于流体静力学基本方程的说法正确的是（ ） A. 方程中的h是指两点间的垂直距离​ B. 方程只能用于计算液体压强​ C. 方程中的压强P只能是绝对压强​ D. 该方程与流体的流速有关 【答案】A 【解析】方程中的h是指所研究点相对于基准面的垂直深度，也就是两点间的垂直距离；该方程适用于静止的不可压缩流体，包括液体和满足条件的气体；方程中的压强P可以是绝对压强也可以是表压强；流体静力学基本方程描述的是静止流体压强分布，与流体流速无关。 3.用流体静力学基本方程计算压强差时，以下说法正确的是（ ） A. 必须知道两个点的绝对压强​ B. 两点间必须是同种连续静止流体​ C. 两点的高度差必须是垂直高度差​ D. B 和 C 都对 【答案】D 【解析】用该方程计算压强差时，两点间必须是同种连续静止流体，这样才能保证密度ρ不变且符合方程适用条件；同时两点的高度差h必须是垂直高度差，这是方程中h的定义。不一定需要知道两点的绝对压强，知道表压强等也可计算压强差。 · 方程形式：p=p0+ρgh，表示静止流体中某点压强与液柱高度、密度的关系。 · 应用条件：适用于静止、均质、不可压缩流体。 · 工程应用：用于计算液位、压强差，设计液封、压力计等。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$