流体流动习题及答案

1、一、单项选择题1 .单位体积流体所具有的称为流体的密度.AA质量；B粘度；C位能；D动能.2 .单位体积流体所具有的质量称为流体的.AA密度；B粘度；C位能；D动能.3 .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.4 .气体是的流体.BA可移动；B可压缩；C可流动；D可测量.5 .在静止的流体内,单位面积上所受的压力称为流体的.CA绝对压力；B表压力；C静压力；D真空度.6 .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.7 .当被测流体的大于外界大气压力时

2、,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.8 .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压力表.AA大于；B小于；C等于；D近似于.9 .上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值,称为表压力.AA压力表；B真空表；C高度表；D速度表.10 .被测流体的小于外界大气压力时,所用测压仪表称为真空表.DA大气压；B表压力；C相对压力；D绝对压力.11 .流体在园管内流动时,管中央流速最大,假设为湍流时,平均流速与管中央的最大流速的关系为.BA.Um=1/2Umax;B.Um=0.8Umax;C.Um=3/2Umax.12 .从流体静力学根本方程

3、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.13 .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.14 .双液体U形差压计要求指示液的密度差CA.大；B.中等；C.小；D.越大越好.15 .转子流量计的主要特点是.CA.恒截面、恒压差；B.变截面、变压差；C.恒流速、恒压差；D.变流速、恒压差.16 .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

4、诺数湍流的雷诺数；D.层流无径向脉动,而湍流有径向脉动.17 .圆直管内流动流体,湍流时雷诺准数是.BA.Re2000;B.Re4000;C.Re=20004000.18 .某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg,当地大气压为101kPa,那么泵入口处的绝对压强为.AA.74.3kPa；B.101kPa；C.127.6kPa.19 .在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,假设粗管直径是细管的2倍,那么细管流速是粗管的倍.CA.2;B.8;C.4.20 .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.21 .在相同条件下,缩小管径,雷诺数.

5、AA.增大；B.减小；C.不变.22 .水在园形直管中作滞流流动,流速不变,假设管子直径增大一倍,那么阻力损失为原来的.AA.1/4;B.1/2;C.2倍.23 .单位时间内流过管道任意截面的流体量称为.CA流速；B流线；C流量；D流函数.24 .单位时间内流体在流动方向上所流过的称为流速.CA宽度；B高度；C距离；D直线.25 .柏努利方程式中的项表示单位质量流体所具有的位能.AU2PAgz;B,；CH;Dwe.26 .柏努利方程式中的2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.27.柏努利方程式中的项表示单位质量流体所具有的静压能.MPAgz;B2;CP;Dwe.2

6、8 .柏努利方程式中的项表示单位质量流体通过泵或其他输送设备所获得的能量,称为有效功.PD；Dwe.29 .柏努利方程式中的项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量.DU2PAgz;B工；CP;D.30 .流体在直管中流动,当0200.寸,流体的流动类型属于层流.AARe；BPr；CNu;DGr.31.流体在直管中流动,当Re4000时,流体的流动类型属于湍流.BA<B芸C0;D看32 .流体在直管中流动,当2000V<4000时,流体的流动类型属于不稳定的过渡区.AARe；BPr；CNu;DGr.33 .流体在管内作流动时,其质点沿管轴作有规那么的平行运动.AA层流；B湍流；

7、C过渡流；D漩涡流.34 .流体在管内作流动时,其质点作不规那么的杂乱运动.BA层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流.35 .流体在圆管内流动时,平均速度是最大速度的一半.AA层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流.36 .对于,当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边.BA圆形管；B非圆形管；C矩形管；D直管.二、填空题1.流体静力学根本方程式pP0gh2.定态流动的柏努利方程式能量衡算式g乙1kg流体:yWegZ2hfJ/kg3 .单位体积流体所具有的质量称为流体的密度.4 .雷诺准数的表达式为Re=dup/.当密度p=1000kg.m,粘度从=1厘泊的水,在内彳仝为d=100mm,以流速为1m.s

8、在管中流动时,其雷诺准数等于10,其流动类型为湍流_.5 .当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,那么该体系的绝对压强为850_mmHg,真空度为-100=mmHg.6 .当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,那么该体系的绝对压强为113404Pa,真空度为-133402Pao7 .某物的比重为0.879,其密度为879kg/m3,其比容为0.00114m3/kg.8 .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0.0157m3/s,平均流速为_2.0m/so9 .当20c的甘油p=12

9、61kg/mv=1499泊在内彳全为100mm的管内流动时,假设流速为1.0m/s时,其雷诺准数Re为_§4.1一其摩擦阻力系数人为_0.761_.10 .某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为30X20mm,其当量直径de为24mm.11 .测量流体流量的流量计主要有如下四种:一转子流量计,孔板流量计,文丘里流量计,一湿式气体流量计_,测量管内流体点的速度,那么用_皮托管.12 .管出口的局部阻力系数等于1.0,管入口的局部阻力系数等于0.5o13 .化工生产中,物料衡算的理论依据是质量守恒定律一一,热量衡算的理论根底是能量守恒定律14 .流体体积流量一定时,有效截面扩大,那么流速减

10、少_,动压头一减少一,静压头一增加一.15 .理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时,在管子直径缩小的地方,其静压力减少.16 .套管由157x2.5mm小25x2.5mimJ钢管组成,那么环隙的流通截面积等于1633mm2,润湿周边等于242mm、当量直径等于_27mm_.17 .流体在等径管中作稳定流动,流体由于流动而有摩擦阻力损失,流体的流速沿管长不变o18 .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.19 .米糠油在管中作流动,假设流量不变,管径不变,管长增加一倍,那么摩擦阻力损失为原来的一2_倍.20 .米糠油在

11、管中作层流流动,假设流量不变,管长不变,管径增加一倍,那么摩擦阻力损失为原来的1/16倍.21 .当Re为时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数入=64/Re,在管内呈湍流时、摩擦系数人与Re、&22 .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.23 .某流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是抛物线型曲线,其管中央最大流速为平均流速的2倍倍,摩擦系数人与Re的关系为_入=64/Re_.24 .牛顿型流体与非牛顿型流体的主要的区别是牛顿型流体符合牛顿粘性定律o25 .稳定流动的定义是流动状况不随时间而变.三、计算题1. 一套管换热器的内管外径为80mm,外管内径为150

12、mm,其环隙的当量直径为多少？流通截面积4解：de=4X泡湿周边=4X硬为+羽=150-80=70mm2 .某液体在一管路中稳定流过,假设将管子直径减小一半,而流量不变,那么液体的流速为原流速的多少倍？nd1解：V=uA,u1Al=u2A2,A=4,当d1=2d2时ndj有口遇,叫yx,即1114G得U2=4U13 .一定量的液体在圆形直管内作滞流流动.假设管长及液体物性不变,而管径减至原有的一半,问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍解：流动阻力4吟,那么根据U1A1=u2A2可得U2=4u1,滞流时64_64|j,Redup£hfj/£*164.某设备上真空表的读数为

13、解：绝对压强=大气压-表压强=一真空度13.3103Pa,计算设备内的绝对压强与表压强.该地区大气压强为真空度=98.7M0313.3103=85.4t03Pa=13.3M03Pa98.7X03Pa.5 .甲乙两地的平均大气压强分别为85.3X03Pa和101.33103Pa,在甲地操作的真空精储塔塔顶的真空表读数为80X103Pa,在乙地操作时,假设要求塔内维持相同的名对压强,真空表读数应为多少？解：在甲地绝对压强=大气压一真空度=85.3X0380X03=5.31®3Pa在乙地真空度=大气压一绝对压强=101.33¥035.3103=96.03103Pa6 .在兰州操作

14、的苯乙烯真空精微塔顶的真空表读数为80X103Pa,在天津操作时,假设要求塔内维持相同的绝对压强,真空表的读数应为多少兰州地区的平均大气压强为85.3M03Pa,天津地区的平均大气压强为101.33解：在兰州绝对压强=大气压一真空度=85.3X0380X03=5.31®3Pa在天津真空度=大气压一绝对压强=101.33K035.3103=96.03103Pa7 .某设备的进、出口压强分别为1200mmH2O真空度和1.6kgf/cm2表压.假设当地大气压为出口的压强差.用SI制表示解：进口P1绝压=P大气压-P真空度103Pa.760mmHg,求此设备进、出口P2绝压=P大气压+P表

15、压P1真空度=1200mmH2O=0.12kgf/cmP1绝压-P2绝压=-P1真空度=-0.12+1.6=-1.72kgf/cm2=-1.72981X04=-1.6871炉N/m2+P2表压11.有一内径为25mm的水管,如管中水的流速为1管中水的流动类型；2管中水保持层流状态的最大流速水的密度1.0m/s,求:P=1000kg/m,粘度p=1cp.解：1Re=dup/v=0.025X1X1000/0.001=2504000流动类型为湍流.2层流时,Re<200Q流速最大时,Re=2000,即dup/g=2000.u=2000g/dP=2000X0.0010.025M000=0.08m

16、/s12.密度为850kg/m3、粘度为8x10-3Pas的液体在内径为14mm的钢管内流动,液体的流速为数,并指出属于何种流型；2假设要使该流动到达湍流,液体的流速至少应为多少解：1Re=dup/g=0.014X1X850/83>=10487.5<2000流动类型为层流1m/so计算：1雷诺准2湍流时,Re>4000流速最小时,Re=4000,即dup/从u=4000g/dP=4000X0.0080.014*50=2.69m/s=400013 .用电108Mmm的钢管从水塔将水引至车间,管路长度150m(包括管件的当量长度).假设此管路的全部能量损失为118J/kg,此管路

17、输水量为假设干m3/h(管路摩擦系数可取为0.02,水的密度取为1000kg/m3)解：能量损失Zhf=1-=二.118J/kg/=12mi=亮0030,u=2.8m/s流量V=uA=2.8779.13m3/h14 .用168X9mrmj钢管输送原油.管线总长100km,油量为60000kg/h,油管最大抗压水平为1.57X07Pa.50c时油的密度为890kg/m3,粘度为181cp.假定输油管水平放置,其局部阻力忽略不计.问：为完成上述输油任务,中途需设几个加压站？解：Ui=U2,Zi=Z2,PH2u=V/A=(60000/890)/(36000.785私152)=1.06m/sRe=du

18、(/尸0.15K06泻90/(18110-3)=782层流白64/Re=64/782=0.0818=2(l/d)(u2/2)尸0.0818(105/0.15)(1.062/2)890=2.72107Pan=2.72107/(1.57t07)=1.73中途应设一个加压站15 .在附图所示的储油备1中盛有密度为960kg/m3的油品.油面高于罐底9.6m,油面上方为常压.在罐侧壁的下部有一直径为760mm圆孔,其中央距罐底800mm,孔盖用14mm的钢制螺钉紧固.假设螺钉材料的工作应力取为39.23X06Pa,问：至少需要几个螺钉解：设通过孔盖中央的水平面上液体的静压强为p,那么p就是管内液体作用

19、与孔盖上的平均压强.由流体静力学根本方程式知作用在孔盖外侧的是大气压强pa,故孔盖内外两侧所受压强差为作用在孔盖上的静压力为每个螺钉能承受的力为螺钉的个数=3.76104/6.04103=6.23个即至少需要7个螺钉.16 .某流化床反响器上装有两个U管压差计,如此题附图所示.测得R1=400mm,R2=50mm,指示液为水银.为预防水银蒸气向空间扩散,在右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水,其高度R3=50mm.求A、B两处的表压强.解：U管压差计连接管中是气体,其密度远远小于水银及水的密度,由气柱高度所产生的压强差可以忽略.设R2下端为C点,R1下端为D点,因此可认为P爪PC,PKPD

20、oPA=JC=pH2OgR3+pHggR2=1000软810.05+136009.810.05=7161N/m2(表压)PbID=Pa+pHggR1=7161+136009.81治.4=6.05104N/m2表压17.根据此题附图所示的微差压差计的读数,计算管路中气体的表压强差计中以油和水为指示液,其密度分别为920kg/m3及998kg/m3,油、水交界面高度差R=300mm.两扩大室的内径D均为60mm,径d为6mm.当管路内气体压强等于大气压强时,两扩大室液面平齐.p.压U管中U管内解：当管路内的气体压强等于大气压强时,两扩大室的液面平齐,那么两扩大室液面差h与微差压差计读数R的关系为当

21、压差计读数R=300mm时,两扩大室液面差为Ah=R=0.003m那么管路中气体的表压强为p=998-920>9.810.3+9209>810.003=257N/m2表压18.用泵将水从水池送至高位槽.高位槽液面高于水池液面50m,管路全部能量损失为20J/kg,流量为36m3/h,高位槽与水池均为敞口.假设泵的效率为60%,求泵的轴功率.水的密度取为1000kg/m3解：设水池液面为1-1,截面,高位槽液面为2-2,以水池液面为基准水平面,在两截面间列柏努利方程式.Z1=0,Z2=50m,U1=qU2=qP1=P2=0表压,Nhf=20J/kgwe=9.8150+20=510.5

22、J/kg水的质量流率ws=36¥000/3600=10kg/s有效功率Ne=wews=510.510=5105W轴功率N=5105/0.6=8508.3W19.水以2.5m/s的流速流经中38X2.5mm的水平管,此管以锥形管与另一中38X3mm的水平管相连.如附图所示,在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强.假设水流经A、B两截面间的能量损失为1.5J/kg,求两玻璃管的水面差以mm记,并在此题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置.水的密度取为1000kg/m3解：上防截面A-A/,下游截面B-B/,通过管子中央线作基准水平面.在两截面间列柏努利方程式.式中ZA=Z

23、B=0,uA=2.5m/s,2hfA,B=1.5J/kg根据连续性方程式,对于不可压缩流体1.23m/sPb-Pa=三生一E*P两截面的压强差为“'=868.55N/m2mmH2OpE-?A-36355x0.102-S36由于PE-S£6+pA.pB>pA20.如下图,常温的水在管道中流过,两个串联的U形管压差计中的指示液均为水银,密度为Hg,测压连接管内充满常温的水,密度为w,两U形管的连通管内充满空气.假设测压前两U形管压差计内的水银液面均为同一高度,测压后两U形管压差计的读数分别为Ri、R2,试求a、b两点间的压力差PaPboHggR2解：PiPawghi,paP

24、iwghiP1P2P2P3HggR1P3P4,P4P5所以PaPbHggR2wghwgRiwghR2wgW2i.在如下图的测压差装置中,其他管内均充满水,其密度为形管压差计中的指示液为水银,U形管压差计的读数为R,其密度为Hg,两测压点间的位差为h,试求a、b两测压点间的压力差PaPb.解：由PaPiwghi所以PaP3wghiP4HggRwghiP5HggR所以PaPbHggRwghiwgRwgh222.用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部,槽内水位维持恒定,各局部相对位置如此题附图所示.管路的直径均为76X2.5mm.在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66M03Pa；水流经吸入管与排

25、出管不包括45HgRA23hbwgh2喷头的能量损失可分别按工呜=/与二叫n|而计算.由于管径不变,故式中u为吸入或排出管的流速m/s.排水管与喷头处的压强为98.07X03Pa表压.求泵的有效功率.水的密度取为i000kg/m3解：i水在管内的流速与流量设储槽水面为上游截面i-r,真空表连接处为下游截面程.2-2,并以截面i-r为基准水平面.在两截面间列柏努利方式中Zi=0,Z2=i.5m,Pi=0表压,P2=-24.66便3Pa表压将上列数值代入柏努利方程式,解得水在管内的流速U2<24603.81x13=21000Jm/s2x-x0£71?xlQCO=7.92水的流量ws

26、=uAp=4kg/s2泵的有效功率2-27,仍以截面i-i/为基准水平面.在两截面间列柏设储槽水面为上游截面i-r,排水管与喷头连接处为下游截面努利方程.式中Zi=0,Z2=i4m,ui=Qu2=2m/s,p1=0表压P2=98.07103Pa(表压),工叫斗D1%=加"+10l?=1加将上列数值代入柏努利方程式,解得9S?IT7nwe-、二+-I.一-1-J/kg泵的有效功率Ne=wews=285,417.92=2260W23.在此题附图所示的实验装置中,于异径水平管段两截面间连一倒置压差计,以测量两截面之间的压强差.当水的流量为10800kg/h时,U管压差计读数R为100mm.

27、粗、细管的直径分别为60X3,5mmT42X3mm.计算：(1)1kg水流经两截面间的能量损失；(2)与该能量损失相当的压强降为多少Pa(水的密度取为1000kg/m3)解:(1)1kg水流经两截面间的能量损失设导管在上游的连接处为截面1-%,下游的连接处为截面2-2,并通过管轴作基准水平面.在两截面间列柏努利方程式中Z1=Z2=0,u=ws/Ap10SM小f=2953600x-xO.0362xlOOOm/s4山r3COOxxO.O532xlOOOPi-p2-Pi-'*=£1,口二.熨1-J/kgm/s=441J/kg2hf=0.33l+24.解:1r：N/m2在图示装置中,

28、水管直径为57X3.5mm当阀门全闭时,压力表读数为0.3大气压,而在阀门开启后,压力表读数降至0.2大气压.设管路入口至压力表处的压头损失为0.5mHzO,求水的流量为假设干m3/h阀门全闭时,由P2=pgH,H=0.3¥.013X105/(1000X9,81)=3.1m管路中央线为基准水平面.在两截面间列柏即水槽液面距阀门中央线的高度为阀门开启时,以水槽液面为上游截面努利方程式3.1m.1-1,压力表处为下游截面2-2将以上各数值代入柏努利方程式,解得,295.%工(2)与该能量损失相当的压强降Z1=H=3m,Z2=0,P1=0,P2=0.2K013X05Pa,u1=Q2hf/g

29、=0.5mH2O代入上式3.1=0.21.013105/(1000>9,81)+口口/(2X9.81)+0.5解得25.如下图,维持恒定.u2=3.24m/sVh=(N4)d2u>600=22.9m3/h密度为850kg/m3的料液从高位槽送入塔中,高位槽内的液面塔内表压强为9.81M03pa,进料量为5m3/ho连接管直径为38>2.5mm,料液在连接管内流动时的能量损失为30J/kg不包括出口的能量损失.求：高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少解:以高位槽液面为上游截面1-1/,连接管出口内侧为下游截面2-2,并以截面1-%为基准水平面.在两截面间列柏努利方程式.式中Zi

30、=0,uip1=0表压,p2=9.81将上述数值代入柏努利方程,解得=1.62肛.x-xO4m/s103Pa表压,2hf=30J/kg162+?810+3079匈372350高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37m.26.如下图,用泵将储槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内.储槽内液面维持恒定,其上方与大气相同.蒸发器内的操作压强为200mmHg真空度,蒸发器进料口高于储槽内的液面15m,输送管道的直径为中68必120J/kg,求泵mm,送料量为20m3/h,溶液流径全部管道的能量损失为的有效功率.解:以储槽的液面为上游截面1-1/,管路出口内侧为下游截面方程式.2-27,并以截面1-1/为基准水平面.在两截面间列柏努利如口一-巴=一而式中Zi=0,Z2=15m,p1=0表压,20X1013O0=-26670Pa表压=1973600x-xO06i4m/s,2hf=120J/kg将以上各项数值代入柏努利方程中J/kgws=30>1200-1-kg/sNe=wews=2