化工原理流体力学习题及答案

1、1 .层流与湍流的本质区别是（）。 DA湍流流速层流流速；B流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C层流的雷诺数（湍流的雷诺数；D层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。2 .以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 AA 绝对压力；B表压力；C静压力；D真空度。3 .当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。DA 真空度；B表压力；C相对压力；D绝对压力。4 .当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为真空表。BA 大于；B小于；C等于；D近似于。5 .流体在园管内流动时，管中心流速最大， 若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速 的关系为（）。BA. Um =1/2

2、Umax B. Um =0.8Umax C. Um =3/2Uma%6 .从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是（）。AA. 与指示液密度、液面高度有关，与 U形管粗细无关；B. 与指示液密度、液面高度无关，与 U形管粗细有关;C. 与指示液密度、液面高度无关，与 U形管粗细无关。7 .层流底层越薄（）。 CA.近壁面速度梯度越小；B. 流动阻力越小；C.流动阻力越大；D.流体湍动程度越小。8 .层流与湍流的本质区别是：（）。DA.湍流流速层流流速；B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C.层流的雷诺数 湍流的雷诺数；D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。9 .在稳定流动系统

3、中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。CA. 2 ; B. 8; C. 4。10 .流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。CA.流动速度大于零；B.管边不够光滑；C.流体具有粘性。11 .水在园形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（）。AA. 1/4; B. 1/2; C. 2 倍。12 .柏努利方程式中的 T项表示单位质量流体所具有的（）。 BA 位能；B动能；C静压能；D有效功13.流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动A 层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。14 .流体在管内作（）流动时，其质点作不规

4、则的杂乱运动。BA层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。15 .在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。CA. 2 ;B. 6;C. 4;D. 1。二、填空题1 .雷诺准数的表达式为Re=du p /a。当密度= 1000kg.m ，粘度仙=1厘泊的水，在内径为d=100mm以流速为1m.s 在管中流动时，其雷诺准数等于 10, 其流动类型为 湍流 。2 .当地大气压为750mmHg，测得某体系的表压为100mmHgW该体系的绝对压强为 850 mmHg,真空度为 -133402 Pa。3 .某物的比重为0.879,其密度为 879kg/m 3 ,其比容为

5、 0.00114 m3/kg 。4 .圆管中有常温下的水流动，管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg./s, 其 体积流量为_0.0157m7s ,平均流速为_2.0m/s。5 .当20c的甘油（p =1261kg/m3,仙=1499厘泊）在内彳为100mm勺管内流动时，若流速 为1.0m/s时，其雷诺准数Re为_84X. 其摩擦阻力系数入为 0.761 。6 .某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为30x 20mmM当量直径de为 24mm。7 .化工生产中，物料衡算的理论依据是质量守恒定律热量衡算的理论基础是一能 一 量守恒定律8 .理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在

6、管子直径缩小的地方，其静压力_遮少_。9 .套管由小57X2.5mmf口小25x 2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于 1633 mm 润湿周边等于242 mm,当量直径等于27 mm010 .液柱压力计量是基于 流体静力学 原理的测压装置，用 U形管压差计测压时，当一 端与大气相通时，读数 R表示的是表压_或 真空度 011 .米糠油在管中作流动，若流量不变，管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原 来的 2倍。12 .米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变，管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的 1/16 倍。13 .当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数入=64/

7、Re 、在管内呈湍流时，摩擦系数人与 Re 、 e /d 有关。14 .粘度是衡量流体粘性的物理量,粘性是流体固有属性，它只有在流体内部具有相对运 动时时表现出来。液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度随温度的升高而 增大。抛物线 型曲线，其管中心最15 .某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是大流速为平均流速的2倍_倍16 .流体在管内作完全湍流流动，其他不变，当速度提高到原来的 2倍时，阻力损失是原来 的（4 ）倍；若为层流流动，其他不变，当速度提高到原来的 2倍时，阻力损失是原来 的（2 ）倍。17、若要减小流体在管道内的流动阻力，可采取哪些措施？答：大直径管道、少拐弯、缩短管路长

8、度、少用管件18、用内径为158mm勺钢管输送运动粘度为9.0 x 10-5m2/so若保持油品在管内作层流流动， 则最大流速不能超过 1.8 m/s 。19、在流体阻力实验中，以水作为工质所测得的入=（Re,e/d）关系式不适用于 非牛顿型 流体 在直管中的流动。三、思考题1 .如本题附图所示，槽内水面维持不变，水从 B、C两支管排出，各管段的直径、粗糙 度阀门型号均相同，但"槽内水面与两支管出口的距离均相等，水在管内已达完 全湍流状态。试分析：（1）两阀门全开时，两支管的流量是否相等？ （2）若把C支管的阀门关闭，这时B支管内水的流量有何改变？ （ 3）当C支管的阀门关闭时，主管

9、路 A处 的压强比两阀全开时是增加还是降低？答：（1） C支管流动阻力大，管内流速及流量均小于 B支管。（2） B支管内水的流量 增大（但小于两支管均全开时的流量和）。（3） Aq增加（主管能量损失及管内动能比原 来减小）。2 . 20C的清水以一定流速从细管流入粗管（如本题附图所示），测得U形管压差计读数为R。保持管内流动状况不变，将管品&从水平放置改为垂直放置，U形管压差计的读数将如何变化？并判断从1-1截面到2-2'截面间的能量损失和动能转化为静压能哪项数值大？3 .某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1'的压强、

10、流速也相等。问：（1）在三种情况中，下游截面2-2'的流速是否相等？（2）在三种情况中，下游截面2-2'的压强是否相等？如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况中的数值最小？其理由何在？4 .水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩短 25%而高 位槽水面与贮水池水面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动 （即流动在阻力平方区）不 变，则水的流量变为原来的人A. 1.155 倍 B.1.165 倍 C . 1.175 倍 D . 1.185 倍22P1U1P2U2.州牛：由gz1gz2 hf22hf1 hf 2所以l le 12Ui2l l e 2

11、U2d 2又由完全湍流流动所以l le 122U1l le 2 U2所以V2VV uAu 7d25.如图表明,U25le 1111.1547le 20.75管中的水处于P1=0.12Kgf/m2静止向上流动向下流动不一定P2=0.12Kgf/三、计算题1.在图示装置中，水管直径为而在阀门开启后，压力表读数降至57X3.5 mm当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压,0.2大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为0.5mHO,求水的流量为若干nVh ?解：阀门全闭时，由 P2 = p gH, H = 0.3 X 1.013 X 105/ (1000X 9.81 ) = 3.1 m即水槽液面距阀门

12、中心线的高度为3.1 m。阀门开启时，以水槽液面为上游截面1-1/ ,压力表处为下游水面2-2/ ,管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式Z 1 = H = 3 m,Z2 =0,Pi= 0,P2= 0.2 X 1.013 X 105 Pa,Ui=0,2 hf/g = 0.5 mH2O代入上式_53.1 = 0.2 X 1.013 X 105/ (1000X9.81 ) +%/ (2X9.81) + 0.5解得 u 2 = 3.24 m/sVh =(兀 /4 ) d2u X 3600 = 22.9 m 3/h2.一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm勺文丘里管，将浓碱液槽B中的碱液（

13、密度为 1400 kg/ m3）抽吸入管内混合成稀碱液送入 C槽，各部分标高如附图所示；输水管规格为4 57X 3mm自A至文丘里喉部M处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在内）为 20m摩擦系数可取0.025。（1）当水流量为8n3/h时，试计算文丘里喉部 M处的真空度为多少mmHg（2）判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据）。如果能被吸入，吸入量的大小与哪些因素有关？解：（1）在A-A'与M-M截面问列柏努利方程，并以喉管中心线为基准面：其中：Za 8m； pa 0 （表压）；Ua 0 ； Zm 0喉部流速UMVs.20.785dM8/3600 _ _ _20.7

14、85 0.01414.44m/s管内流速Vs0.785d28/36000.785 0.05121.09m/ s阻力Wf ,a M(l le)d20 0.025 0.051 22-5.82J/kg代入柏努利方程，并简化:解得pM 3.16 104 Pa (表压)=3.16 104 Pa (真空度)(2)文丘里喉管处的位能与静压能之和:碱液槽B截面处的位能与静压能之和:所以Pb-PmZB gZM g22也即碱液能被抽吸入文丘里管内。在B-B'与M-M截面间列柏努利方程简化PbZm g2Pm(ld2 le)BM UMBM解得2(Pb1 (lPm)2 Zm gle)BM d BM由此可知，碱液

15、的吸入量与文丘里喉管处压力 Pm、碱液槽的相对位置Z的碱液槽中的压力PB、吸入管的直径dB昧总管长（| leBM碱液的密度p M等有关。讨论:(1)流体能否流动或流向判断实质上是静力学问题，应根据位能与静压能总和的大小进行比较；(2)流体一旦流动，其能量转化关系服从柏努利方程，此时 PM将发生变化，应按汇合管路重新计算；(3)利用水在文丘里喉管处的节流作用而形成低压可将其它流体抽吸并输送，此为喷射泵工作原理。3 .水从倾斜直管中流过，在截面A与B处接一空气压差计, 其读数R=10mm两测压点垂直距离a=0.3m,见附图。试求：(1) A、B两点的压差等于多少？(2)管路水平放置而流量不变，压差

16、计读数及两点的压差有何变化？答：(1) 3041.1kPa； (2) R不变，98.1 kPa。4 .有一液位恒定的高位槽通过管路向水池供水(见附图)，高位槽内液面高度h1为1m供水总高度h2为10m输水管内径50mm总长度100m (包括所有局部阻力的当量长度)，0.025。试求：(1)供水量为多少m3 /h ?(2)若此时在管垂直部分某处出现一直径为 1mm勺小孔，有人说因虹吸现象，在某一高度范围内不会从小孔向外流水， 而还有人则认为水将从小孔流出。试推导证明哪一种说法正确解：（1）取高位槽上液面为截面1,输水管出口外侧为截面2,在1-1'和2-2'问列柏努利方程，可得：其

17、中：P1P2 0（表压），U1 U2 0将阻力公式代入Wf1 2 ,整理得：, C ,0.50.5h2 g2d 10 9.807 2 0.05所以u 1.98m / sl0.025 100,2c / / c c； /.供水量 V -d-u 3.14 0.05坐 3.8877 10 3m3/s 14.0m3/h 44（2）仍取高位槽上液面为截面1,再取垂直管处任意一点为截面 3,在1-1'和3-3'问列柏努利方程，可得：将阻力公式代入，整理得:二（乙Z3)(9.8070.025 1.9822 0.05)1.98(1.520.0250.05)(Z1 Z 3)8.8269 1.9602'13 /显然，此式为单调增函数，且在（Zi Z3） 1m处时,P3 Pa6.8667 0所以在（Z1 Z3）