化工原理--流体力学习

1、化工原理-第一章-流体流动-、单选题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（）。B

2、A.Um=1/2Umax;B.Um=0.8Umax;C.Um=3/2Umax。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 .层流底层越溥（）。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。（）倍。C9 .在稳定流

3、动系统中，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A.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。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。AA层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。14 .流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。BA层流；B湍

4、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。CB. 6;C. 4;D. 1。16 .流体在圆管内流动时，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）A.Um=1/2UmaxB.Um=0.8UmaxC.Um=3/2Umax答案：B17 .从流体静力学基本方程可得知，U型管压力计测量的压强差（）A. 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形管粗细无关答案：A18 .流体的层流底层越薄，则（）。A.近壁面速度梯度越小B.流动阻力越小C.

5、流动阻力越大D.流体湍动程度越小答案：B19 .为提高微差压强计的测量精度，要求指示液的密度差（）。A.大B.中等C.越小越好D.越大越好答案：C20 .一个工程大气压等于（）Pa;（Kgf.cm-2。A.1.013X105B.9.8X104C.1D.1.5答案：BC21 .转子流量计的主要特点是（）。A.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。答案：C22 .层流与湍流的本质区别是：（）。A.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.层流的雷诺数嘲流的雷诺数；D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动答案：D23 .圆管内流动流体湍流时的雷诺

6、准数值应为（）A.Re4000C.Re=20004000答案：B24 .流体在管路中作稳态流动时，具有（）的特点。A.呈平缓的滞流B.呈匀速运动C.在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等；D.任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化答案：D25 .表压与大气压、绝对压间的关系是（）。A.表压=绝对压-大气压B.表压=大气压-绝对压C.表压=绝对压+真空度答案：A26 .流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。A.流动速度大于零B.管边不够光滑C.流体具有粘性答案：C27 .流体在管内流动时，滞流内层的厚度随流速的增加而（）。A.变小B.变大C.不变答案：A28 .圆管的摩擦系

7、数入=64/Re的适用流型是（）。A.滞流B.过渡流C.湍流答案：A27 .为使U形压差计的灵敏度较高，应使指示液和被测流体的密度差（）。A.偏大B.偏小C.越大越好答案：B28 .设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（）。A.愈大B.愈小C.愈接近大气压、答案：B29 .在静止的、连续的、同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（）A.均相等B.不相等C.不一定相等答案：A30.1. 体在圆管内作滞流流动时，阻力与流速的（）成比例，作完全湍流时，则阻力与流速的（）成比例。A.平方B.五次方C.一次方答案：CA31流体在管内作湍流流动时，滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而（）。A.增厚B.

8、减薄C.不变答案：B32 .将管路上的阀门关小时，其阻力系数（）。A.变小B.变大C.不变答案：B33 .u2/2的物理意义是表示流动系统某截面处（）流体具有的动能。A.1kgB.1NC.1m34 .流体流动时产生阻力的根本原因是流体流动（答案：A）。A.遇到了障碍物；B.C.产生了内摩擦切向力35 .转子流量计的设计原理是依据（A.流动的速度B.与管壁产生摩擦答案：C）。液体对转子的浮力36.公式入=64/Re仅适用于流体在（A.湍流D.圆形B.E.滞流C.非圆形）管内作（）时应用。各种流动型态答案：DBC.流动时在转子的上、下端产生了压强差。答案：C二、填空题1 .雷诺准数的表达式为_Re

9、=dup/人_。当密度p=1000kg.m,粘度科=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,其流动类型为一湍流。2 .当地大气压为750mmHgt测得某体系的表压为100mmHg则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,其比容为0.00114m3/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0.0157m3/s,平均流速为2.0m/s。5 .当20c的甘油（p=1261kg/m3,让1499厘泊）在内彳仝为

10、100mm勺管内流动时，若流速为1.0m/s时，其雷诺准数Re为84.1,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30X20mm其当量直径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能量守恒定律8 .理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力_减少。9 .套管由。57X2.5mm和。25X2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于_1633mrfi,润湿周边等于242mm当量直径等于27mmo10 .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

11、R表本的是表压或真空度。11 .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，一倍。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/Re,在管内呈湍流时，摩擦系数入与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。15 .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，其管中心最大流速为平均流速的_2值_倍。

12、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、缩短管路长度、少用管件18、用内径为158mm勺钢管输送运动粘度为9.0X10-5m2/so若保持油品在管内作层流流动，则最大流速不能超过1.8m/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。20计算流体局部阻力损失的方法有：,其相应的阻力损失计算公式为,。答案：当量长度法；阻力系数

13、法；hf=入(le/d)(u2/2g);hf=(u2/2g);21 .理想流体是指;而实际流体是指。答案：没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩；具有粘性、有摩擦力、液体可压缩、受热膨胀、消耗能量。22 .牛顿粘性定律表达式为，其比例系数(粘度)的物理意义是。答案：r=F/A=du/dy;在单位接触面积上，速度梯度为1时，流体层间的内摩擦力。23流体流动的型态用来判断，当时为湍流，当时为滞流，当时为过渡流。答案：雷诺准数，Re4000,Re乙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：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，这时关闭时，主管路A处的

14、压强比两阀全开时是增加还是降低？B支管内水的流量有何改变？（3）当C支管的阀门解答题1-4附图思考题1-4附图答：（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）夕上增加（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，将管路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？I-TIS思考题1-3附图3 .某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各

15、管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1的压强、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倍解：由p1U1g4二gz2:2P2U2：2三hf所以lle1U121一lle22U2又由完全湍流流动所以lle

16、1U2=lle2U2所以V=uA=uV2U24d2lle1VU1,lle20.75=1.15475 .如图表明，管中的水处于_2静止向上流动向下流动不一定P1=0.12Kgf/mP2=0.12Kgf/m2四.判断题：1 .流体在园管内作稳定流动时，其流速与管径的一次方成反比。（）x2 .流体在园管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。（），3 .化工单元操作是一种物理操作，只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（）V4 .在稳态流动过程中，流体流经各截面处的体积流量相等。（）X5 .当输送流体的管子的管径一定时，增大流体的流量，则雷诺准数减少。（）X6 .流体在等径的管中作稳态流动时，由于有

17、摩擦阻力损失，因此流体的流速沿管长而逐渐变小。（）X7 .当流体充满圆管作稳态流动时，单位时间通过任一截面的体积流量相等。（）X8 .流体作层流流动时，摩擦系数入只是Re的函数，而与管壁的粗糙度无关。（）9 .在相同的设备条件下，密度越大，粘度越小的流体越易形成湍流状态。（），10 .牛顿粘性定律是：流体的粘度越大，其流动性就越差。（）x11 .孔板流量计是文丘里流量计的改进，其压头损失比文氏流量计小得多。（）x12 .实际流体在导管内作稳态流动时，各种形式的压头可以互相转，但导管任一截面上的位压头、动压头与静压头之和为一常数。（）X13.为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差，可采用微差压

18、强计。当其中的两指示液密度相差越大时敏度就越高。（）x14 .经过大量实验得出，雷诺Re2000时，流型呈层流，这是采用国际单位制得出的值，采用其他单位制应有另外数值。（）x15 .流体在管内以湍流流动时，在近管壁处存在层流内层，其厚度随Re的增大而变薄。（），16 .表压强就是流体的真实压强。（）X17 .设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。（）X18 .一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大；液体的粘度随温度的升高而减小。（）V19 .用U形管液柱压差计测量流体压强差时，测压管的管径大小和长短都会影响测量的准确性。（）X20 .流体在圆管内流动时，管的中心处速度最大，而管壁处速度为零。（）

19、，21 .稳定流动时，流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。（）X22 .流体在管内作稳定湍流时，当Re一定时，摩擦系数入随管子的相对粗糙度的增加而增大。（）V23 .柏努利方程中的P/（pg）表示1N重的流体在某截面处具有的静压能，又为静压头。（），24 .流体阻力产生的根本原因是由于流体与壁面之间的摩擦引起的。（）X25 .液体在圆形管中作滞流流动时，其它条彳不变，仅流速增加一倍，则阻力损失增加一倍（），26 .稳定流动时，液体流经各截面的质量流量相等；流经各截面处的体积流量也相等（）V27 .理想流体流动时，无流动阻力产生。（），28 .流体在水平管内作稳定连续流动时，直径小处，

20、流速增大；其静压强也会升高。（）X29 .滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（）X30 .在静止的、处于同一水平面上的、各点液体的静压强都相等。（）x31 .实验证明，当流体在管内流动达完全湍流时，入与雷诺数的大小无关。（），32 .离心泵启动时，为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。（）V33 .离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。（）V34 .离心泵的扬程随其送液能力（流量）的改变而变化，当流量达到最大时，其扬程也最大；而流量为零时，其扬程亦等于零。（）X35 .采用多级压缩机可解决压缩比过高的问题，但功耗增大了。（）V36 .多级往复式压缩机的压缩级数越多，

21、则功耗越少（）。X37 .离心泵的“气缚”与“气蚀”现象，在本质是相同的。（）V五.问答题：1 .什么是流体连续稳定流动？答案：流体连续稳定流动是指流体在流动时，流体质点连续的充满其所在空间，流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。2 .流体粘度的意义是什么？流体粘度对流体流动有什么影响？答案：流体的粘度是衡量流体粘性大小的物理量，它的意义是相邻流体层在单位接触面积上，速度梯度为1时，内摩擦力大小。流体的粘度愈大，所产生粘性也愈大，液体阻力也愈大。3 .何谓层流流动？何谓湍流流动？用什么量来区分它们？答案：层流：流体质点沿管轴作平行直线运动，无返混，在管中的流速分布为抛

22、物线，平均流速是最大流速的0.5倍。湍流：流体质点有返混和径向流动，平均流速约为最大流速的0.8倍。以Re来区分，Re4000为湍流。4 .什么是连续性假定？答案：假定流体是由许多质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占有空间的连续的介质。，这一假定称为连续性假定。75流体流动的连续性方程的意义如何？答案：流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律，它是根据质量守恒定律建立起的，连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择，及其控制。6 .流体静力学基本方程的意义是什么？答案：静止流体内部任一水平面上的压强与其位置及流体的密度有关，位置越低，压强越大；静止液体内部压强随界面上的压强而变，表明

23、液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部。7 .流速与管路建设投资费及运行操作费的关系。答案：当流量一定时，流速大，管径小，投资费用小；但流速大，管内流体流动阻力增大，输送流体所消耗的动力增加，操作费用则随之增大。反之，在相同条件选择小流速，动力消耗固然可以降低，但管径增大后建设投资增加。何谓轨线、流线，为什么流线互不相交轨线是某一流体质点的运动轨迹，描述的是同一质点在不同时刻的位置(拉格朗日)流线表示的是同一瞬间不同质点的速度方向联线，描述空间任意定点的状态由于同一点在指定某一时刻只有一个速度，故各流线不会相交。2000-动能校正系数a为什么总是大于，等于113-3aUa越小。可认为湍流速

24、度分布是均匀的，代入上式，得根据a=uAdA,可知流体界面速度分布越均匀,a接近于12001-2004因次分析法规化试验的主要步骤：(1)析因实验一一寻找影响过程的主要因素(2)规划试验一一减少实验工作量(3)数据处理一一实验结果的正确表达2001何谓流体流动过程中稳定性、定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应定态性是指有关运动参数随时间的变化情况2002-层流与湍流的本质区别是否存在流速u,压强P的脉动性，即是否存在流涕质点的脉动性2002-2005非牛顿流体中塑性流体的特点只有当施加的剪应力大于某一临界值(屈服应力)后才开始流动2003-什么是流体流动的边界层，边界层分离条件是什么流速降为未

25、受边壁影响流速的99%以内的区域为边界层，即边界影响未及的区域。条件：剪应力消耗动能；流道扩大造成逆压强梯度2003-非牛顿流体中震凝性流体的特点粘度随剪切力作用时间延长而增大2004-动量守恒和机械能守恒应用于流体流动时，二者关系如何？当机械能守恒定律应用于实际流体时，由于流体的粘性导致机械能的耗损，在机械能恒算式中将出现Hf项，但动量守恒只是将力和动量变化率联系起来，未涉及能量和消耗问题2006-何谓泊谡叶方程，其应用条件有哪些:=32uL/d2不可压缩流体在直圆管中做定态层流流动时的阻力损失计算2006-非牛顿流体中假塑性流体的特点：在某一剪切率范围内，粘度随剪切率增高而下降2007-静

26、压强有什么特征静止流体中任意界面上只受到大小相等，方向相反，垂直于作用面的压力作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等压强各向传递1.在图示装置中，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0.5mH2Q求水的流量为若干岳/h?5解：阀门全闭时，由P2=pgH,H=0.3X1.013X10/（1000X9.81）=3.1m即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1m。阀门开启时，以水槽液面为上游截面1-1/,压力表处为下游截面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口21+匕+

27、左=%+9+旦+1比jH92gPg2gpgg丁1=H=3m,Z2=0,P1=0,B=0.2X1.013X105Pa,U1=0,2hf/g=0.5mH2O代入上式1.1 =0.2X1.013X105/(1000X9.81)+U/(2X9.81)+0.5解得u2=3.24m/sVh=(兀/4)d2uX3600=22.9m3/hB中的碱液（密度为1400kg/m3）抽吸入457x3mm自A至文丘里喉部M处管路总2 .一敞口高位水槽A中水流经一喉径为14mm的文丘里管，将浓碱液槽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

28、.025。3当水流量为8m/h时，试计算文丘里喉部M处的真空度为多少mmHg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截面间列柏努利方程，并以喉管中心线为基准面:12PazAg-uA2:1其中：Za=8m；Pa=0（表压）；Ua-0;Zm=0喉部流速Um=8/36002=14.44m/s0.785dM0.7850.0142什、六五VS8/3600官内流速u=2=$=1.09m/s0.785d20.7850.0512阻力-Wf,AJM（l三le）U2?Ld220=0.0250.0511.0922=5.82J/kg代入柏

29、努利方程，并简化:12ZAg=Um2Pm二189.81214.4422.Pm10005.82解得Pm=3.16M104Pa（表压）=3.16M104Pa（真空度）(2)文丘里喉管处的位能与静压能之和:,Zmg=101.3103-3.1610414001.59.81=64.5J/kg碱液槽B截面处的位能与静压能之和:pB101.3103瓦ZBg=F=72.36J/kgPb._Pm所以ZBgzmg-2-210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ZWf,B_M12PB12PMZBg-Ub=Zmg-Um.2222简化2Um2PB12=Zm9-Um：22Pm(l二le)BM十

30、2dBM解得UM二12(Pb-pM力p2-Zmg2、1+Xl+Ue)BMdBM由此可知，碱液的吸入量与文丘里喉管处压力Pm、碱液槽的相对位置Zm、碱液槽中的压力Pb、吸入管的直径dBM、总官长(l+le)BM、碱液的馅度PM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，压差计读数及两点的压差有何变化？答：(1)3041.1kPa；(2)R不变,98.1kPa。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)，九=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