《化工单元操作》流体的静压强（举一反三考点练）- 课后自测（卷2）

举一反三考点练 流体的静压强-课后自测 知识点一 流体的静压强 1. （名词解释题）流体静压强 2. （简答题）简述流体静压强的两个特性。 3. （简答题）为什么说绝对压强是流体的真实压强。 4. （简答题）简述流体静压强在化工生产中的应用。 5. （简答题）简述流体静压强与流体流动的关系。 知识点二 压强的不同表示方法 1. （名词解释题）绝对压强 2. （名词解释题）表压强 3.（简答题）简述压强的常用表示方法除了帕斯卡（Pa）外，还有哪些，并举例说明其应用场景。 4.（简答题）解释为什么在描述真空环境的压强时，常使用绝对压强作为基准，而不是表压强？ 5.（简答题）若某设备真空表读数为-75 kPa，当地大气压为100 kPa，求绝对压强（用两种单位表示）。 知识点三 流体静力学基本方程 1. （名词解释题）等压面 2. （名词解释题）流体静力学基本方程 3. （简答题） 为什么流体静力学基本方程只能用于静止、连续的同一种流体？ 4. （简答题） 流体静力学基本方程的适用条件有哪些？请详细说明。 5. （简答题）某化工反应釜内装有密度为 1050kg/m³ 的液体，反应釜顶部压强为 0.3MPa（表压），液体深度为 2.5m。若反应过程中液体温度升高，密度下降至 1000kg/m³，同时顶部压强因气体膨胀升至 0.35MPa（表压），求反应釜底部压强的变化量。 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 $$ 举一反三考点练 流体的静压强-课后自测 知识点一 流体的静压强 1. （名词解释题）流体静压强 【答案】流体静压强是指静止流体作用在与之接触的单位面积上的力。其方向总是垂直并指向作用面，在静止流体中，某一点的流体静压强大小只与该点的位置有关，而与所取作用面的方位无关。单位为帕斯卡（Pa） 2. （简答题）简述流体静压强的两个特性。 【答案】流体静压强具有两个重要特性。其一，流体静压强的方向总是垂直并指向作用面。这是因为若不垂直，流体就会流动，无法维持静止状态。其二，静止流体中任一点流体静压强的大小与其作用面在空间的方位无关，只与该点的位置有关。即在同一深度处，各个方向的静压强大小相等。 3. （简答题）为什么说绝对压强是流体的真实压强。 【答案】绝对压强是以绝对真空为基准测得的压强，它表示流体的实际压强。而表压或真空度都是以大气压为基准测得的压强，它们只是相对压强。绝对压强能够准确地反映流体内部的压力状态，不受外界大气压的影响，因此是流体的真实压强。 4. （简答题）简述流体静压强在化工生产中的应用。 【答案】流体静压强在化工生产中有广泛的应用。例如，在液体的输送过程中，需要利用静压强来克服管道阻力，使液体能够顺利流动；在压力容器中，静压强的大小直接影响容器的安全性和稳定性；在测量流体压力时，静压强是重要的测量对象，通过测量静压强可以了解流体的状态和流动情况。 5. （简答题）简述流体静压强与流体流动的关系。 【答案】流体静压强与流体流动密切相关。在流体流动过程中，静压强的变化会影响流体的流动状态。例如，当流体从高静压强区域流向低静压强区域时，流体的流速会增加；反之，当流体从低静压强区域流向高静压强区域时，流体的流速会减小。此外，流体流动时产生的阻力也会导致静压强的下降。 知识点二 压强的不同表示方法 1. （名词解释题）绝对压强 【答案】绝对压强是以绝对真空为基准计量的压强。它是流体实际所具有的压强值，任何情况下绝对压强都是正值。在实际应用中，如在一些涉及气体状态方程计算、真空系统压强分析等方面，绝对压强是重要的参数。其单位与压强单位一致，如 Pa、kPa 等。 2. （名词解释题）表压强 【答案】表压强是以当地大气压为基准，高于当地大气压的那部分压强。即表压强 = 绝对压强 - 当地大气压强。当绝对压强大于大气压强时，表压强为正值；当绝对压强小于大气压强时，表压强为负值（此时也称为真空度的负值）。常见的压力表测量的就是表压强，在化工生产中，许多设备的压强显示通常是以表压强的形式给出，便于操作人员了解设备内压强相对大气压强的情况。 3.（简答题）简述压强的常用表示方法除了帕斯卡（Pa）外，还有哪些，并举例说明其应用场景。 【答案】压强常用表示方法除 Pa 外，还有： 标准大气压（atm）：1 atm = 1.013×10⁵ Pa 。常用于描述大气环境下的压强，如在气象学中描述当地的气压情况，以及在一些涉及常压操作的化工工艺中作为参考压强，例如在实验室的一些常规化学反应中，常以标准大气压为背景条件。 毫米汞柱（mmHg）：常用于医疗领域测量血压，如人的血压值通常表示为收缩压 / 舒张压 mmHg 。在一些精密的压力测量仪器校准中也会用到，因为汞的密度较大，能精确显示较小的压强变化。 巴（bar）：1 bar = 10⁵ Pa 。在工业领域，尤其是在一些管道、压力容器的压强标注中较为常见，例如在液压系统中，设备的工作压强常以 bar 为单位表示，便于工程人员直观了解系统压力情况。 千克力每平方厘米（kgf/cm²）：过去在工程中使用较多，现在部分场合仍有应用，如在一些老式机械的压力参数说明中，1 kgf/cm² ≈ 0.0981 MPa 。 4.（简答题）解释为什么在描述真空环境的压强时，常使用绝对压强作为基准，而不是表压强？ 【答案】表压强是以当地大气压为基准，当描述真空环境时，系统压强低于当地大气压，表压强为负值。然而，不同地区大气压存在差异，使用表压强无法准确统一地表示真空环境的真实压强状态。而绝对压强是以绝对真空为基准，其值恒为正，能确切反映系统实际压强大小，不依赖于当地大气压变化。在真空环境中，如真空镀膜、真空蒸馏等化工操作，需要精确控制压强，使用绝对压强作为基准能保证在不同地区、不同设备上对真空度的描述具有一致性和准确性。 5.（简答题）若某设备真空表读数为-75 kPa，当地大气压为100 kPa，求绝对压强（用两种单位表示）。 【答案】绝对压强=100 kPa -75 kPa=25 kPa，或≈0.25 bar。 知识点三 流体静力学基本方程 1. （名词解释题）等压面 【答案】在重力场作用下的静止、连续、同种流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面。等压面具有重要性质，如等压面与质量力（在重力场中主要是重力）垂直；在静止、连续、同种流体中，连通着的同一水平面上的各点压强相等，即水平面是等压面。在分析流体静压强分布以及利用流体静力学基本方程解决问题时，等压面的概念经常被用于建立压强平衡关系。 2. （名词解释题）流体静力学基本方程 【答案】描述静止流体内部压强分布规律的方程，表达式为 p=p0+ρghp=p0+ρgh，适用于均质不可压缩流体。 3. （简答题） 为什么流体静力学基本方程只能用于静止、连续的同一种流体？ 【答案】静止保证无惯性力作用，连续确保流体内部无空腔，同种流体保证密度均匀，方程推导时需满足这些条件。 4. （简答题） 流体静力学基本方程的适用条件有哪些？请详细说明。 【答案】静止流体：流体必须处于静止状态，不存在宏观的流动。因为该方程是基于力的平衡原理推导得出，当流体流动时，会产生惯性力等其他力，原有的平衡关系被打破，方程不再适用。 连续流体：流体介质必须是连续的，不存在间断或气泡等导致流体不连续的情况。这样才能保证在整个流体内部，压强的传递和分布符合方程所描述的规律。如果流体不连续，例如有气泡存在，会改变流体的密度分布和压强传递路径，使得方程无法准确描述压强情况。 不可压缩流体：推导过程中假设流体的密度为常数，即流体不可压缩。对于可压缩流体，其密度会随压强、温度等因素变化，此时方程中的密度不能视为定值，方程不再适用。但在一些情况下，若可压缩流体的密度变化极小，可近似看作不可压缩流体，仍可使用该方程。 5. （简答题）某化工反应釜内装有密度为 1050kg/m³ 的液体，反应釜顶部压强为 0.3MPa（表压），液体深度为 2.5m。若反应过程中液体温度升高，密度下降至 1000kg/m³，同时顶部压强因气体膨胀升至 0.35MPa（表压），求反应釜底部压强的变化量。 【答案】初始底部压强（表压）： P1​=P顶1​+ρ1gh=0.3×106+1050×9.81×2.5=300000+25721.25=325721.25Pa 变化后底部压强（表压）： P2​=P顶2​+ρ2gh=0.35×106+1000×9.81×2.5=350000+24525=374525Pa 压强变化量： ΔP=P2​−P1=374525−325721.25=48803.75Pa 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 $$