第一章传能习题

1、第一章填空题：1、某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg，则它的绝对压强为_Pa。 2、流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_形曲线，中心最大速度为平均速度的_倍。此时摩擦系数与_无关，只随_加大而_。 3、牛顿粘性定律表达式为_，它只适用于_型流体。 4、内摩擦力是流体_的表现，所以又称为_力或者_力。 5、流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数与_及_有关。在完全湍流区则与雷诺系数的关系线趋近于_线。6、粘度的物理意义是_。7、边长为a的正方形管道，其当量直径de为_。8、在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。

2、则细管内水的流速为粗管内流速的_倍。9、流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为_和_两种。局部阻力的计算方法有_法和_法。10、在静止的同一种连续流体的内部，各截面上_能与_能之和为常数。11、法定单位制中，粘度的单位为_,在cgs制中粘度的单位为_，他们之间的关系是_。12、开口U型管压差计是基于_原理的测压装置，它可以测量管路中_上的_或_。13、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_,邻近管壁处存在_层，且Re值越大，则该层厚度越_。14、实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_守恒。因实际流体流动时有_。15、流体在一段装有若干个管件的直管中流过的总能量损失的通式为_，它的单位为_。

3、16、定态流动时，不可压缩理想流体在管道中流过时各截面上_相等。它们是_之和，每一种能量_，但可以_。17、柏努利方程是以1Kg不可压缩流体为基准推导出的，若用于可压缩流体时必须符合_的条件。选择题：1、判断流体流动类型的是（ ） （A） Eu准数 （B） Re准数 （C） /d （D） 2、流体在圆形直管内作定态流动，雷诺准数Re1500，则其摩擦系数应为（ ）（A） 0.032 （B）0.0427 （C）0.0267 （D）无法确定3、在法定单位制中，粘度的单位为（ ）（A）cp （B）p （C）g/( cm.s ) （D）Pa.s4、在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（ ） （A

4、） 同一种流体内部 （B） 连通着的两种流体 （C） 同一种连续流体 （D） 同一水平面上，同一种连续的流体5、在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时，U管压差计测量的是（ ） （A）A、B两截面间的总能量损失 （B）A、B两截面间的动能差（C）A、B两截面间的压强差 （D）A、B两截面间的局部阻力6、管路由直径为57×3.5mm的细管，逐渐扩大到108×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s。则在粗管内的流速为（ ）（A） 2m/s （B）1m/s （C） 0.5m/s （D） 0.25m/s7、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态

5、流动，则各截面上的（ ） （A） 速度相等 （B） 体积流量相等 （C） 速度逐渐减小 （D） 质量流速相等8、湍流与滞流的本质区别是（ ） （A）湍流的流速大于滞流的 （B） 湍流的Re值大于滞流的 （C） 滞流无径向脉动，湍流有径向脉动 （D） 湍流时边界层较薄9、在阻力平方区内，摩擦系数（ ）（A） 为常数，与Re，/d 均无关（B） 随Re值加大而减小（C） 与Re值无关，是/d的函数（D） 是Re值与/d的函数10、流体在圆形直管中作滞流流动时，其直管阻力损失与流速u的关系为（ ）（A） 与u2成正比（B） 与u成正比（C） 与u1.75成正比（D） 与u0.55成正比判断题：1、在

6、计算突然扩大及突然缩小的局部阻力时，公式中的流速应该用小管中的流速。（ ）2、气体在圆管内作定态流动时，其流速与管内径的平方成反比。（ ）3、不可压缩的理想流体在管道内作定态流动，若无外功加入时，则流体在任一截面上的总压头为一常数。（）4、流体在管道任意截面径向上各点的速度都是相同的，我们把它称为平均流速。（ ）5、在同一种连续流体内，处于同一水平面上各点的压强都相等。（）6、某定态流动系统中，若管路上安装有若干个管件、阀门和若干台泵，则此管路就不能运用连续性方程式进行计算（ ）7、用U管压力计测量管路中两点的压强差，其压差值只与读数R和两流体的密度差有关，而与U管的粗细、长短无关（ ）。计算

7、题:1、水在附图所示的水平管内流动，在管壁A处连接一U形管压差计，指示液为汞，密度为13600kg/m3，U形管开口右支管的汞面上注入一小段水（此小段水的压强可忽略不计），当地大气压Pa为101.33Pa，水的密度取1000kg/m3，其它数据见附图，求A处的绝对压强为多少Pa？ 2、试题： 本题附图所示，流动条件下平均密度为1.1kg/m3的某种气体在水平管中流过，1-1截面处测压口与右臂开口的U管压差计相连，指示液为水，图中，R=0.17m，h=0.3m。求1-1截面处绝对压强P1（当地大气压Pa为101.33kP）3、温度为27的氮气流过内径为150mm的管道，入口处压强为150kPa；

8、出口处压强为120kPa，其流速为20m/s。求质量流速G kg/（m2·s）和入口处流速u入。（氮气在管道内的流动可按等温流动处理）4、实验室为了控制流动为定态流动，采用带溢流装置的高位槽。（如本题附图）槽内水经89×3.5mm的管子送至密闭设备内。在水平管路上装有压强表，读数为6×104Pa。已知由高位槽至压强表安装的截面间总能量损失105/kg。每小时需要水2.85×104kg。求高位槽液面至压强表安装处的垂直距离h。5、某车间的输水系统如右图中（1）所示，已知出口处管径为44×2mm，图中所示管段部分的压头损失为3.2×u出2

9、/2g，其它尺寸见图。（1）求水的体积流量vh；（2）欲使水的体积流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？（假设管路总阻力仍不变）已知管出口处及液面上方均为大气压，且假设液面保持恒定。6、附图所示，密度与水相同的稀溶液在水平管中作定态流动，管子由38×2.5mm逐渐扩至54×3.5mm。细管与粗管上各有一测压口与U型管压差计相连，已知两测压口间的能量损失为2J/kg。溶液在细管的流速为2.5m/s，压差计指示液密度为1594kg/m3。求（1）U管两侧的指示液面哪侧较高？（2）压差计读数R。7、用泵将出水池中常温的水送至吸收塔顶部，水面维持恒定，各部分相对位置如图所示。输

10、水管为76×3mm钢管，排水管出口与喷头连接处的压强为6.15×104Pa（表压），送水量为34.5m3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg。水的密度取1000kg/m3。求：（1）水在管内的流速（2）泵的有效功率（kw）8、质量浓度为16200kg/h的25%氯化钠（NaCl）水溶液在50×3mm的钢管中流过。已知水溶液的密度为1186kg/m3，粘度为2.3×10-3Pa·s。求（1）判断该水溶液的流动类型。（2）计算在滞流时的最大流速。9、粘度为0.075Pa·s，密度为900kg/m3的某种油品，以36

11、000kg/h的流量在114×4.5mm的钢管中作等稳定态流动。求（1）该油品流过15m管长时因摩擦阻力而引起的压强降Pf为多少？（2）若流量加大为原来的3倍，其它条件不变，在求直管阻力hf，并与（1）的结果进行比较。取钢管壁面绝对粗糙度为0.15mm。10、用内径为200mm的管子输送液体，其Re准数为1750，流动类型属滞流。若流体及其流量不变，改用内径为50mm的管子，求：（1）Re （2）判断流动类型。11、用离心泵将贮水池中的水送到高位槽中水池液面与高位槽液面间的垂直距离为35m，定态流动。输水管直径为165×4.5mm，管路中直管总长为1300m，所有局部阻力的

12、当量长度为50m。若泵的流量为100m3/h，泵的效率为65%，摩擦系数可取为0.02，水的密度取1000kg/m3。求：泵的轴功率N（kw）。12、将密度为850kg/m3的油品，从贮槽A放至B槽，两槽液面均与大气相通。两槽间联接管长为1000m（包括直管长度和所有局部阻力的当量长度），管子直径为0.20m，两贮槽液面位差为6m，油的粘度为0.1Pa·s。求此管路系统的输油量为多少m3/h？假设为定态流动，流程见附图。13、某车间丙烯精馏塔的回流系统如附图所示，塔内操作压强为1304kPa（表压），丙烯贮槽内液面上方的压强为2011kPa（表压），塔内丙烯出口管距贮槽的高度差为30

13、m，管内径为145mm，送液量为40t/h。丙烯的密度为600kg/m3，设管路全部能量损失为150J/kg。问：将丙烯从贮槽送到塔内是否需要用泵？计算后简要说明。14、右附图所示的侧压分别与三个设备A、B、C相连通。连通管下部是泵，上部都是水，三个设备内液面在同一水平面上。问：（1）在同一水平面上的1、2、3三处压强是否相同，为什么？（2）在同一水平面上的4、5、6三处压强是否相等，为什么？（3）若h1=100mm，h2=200mm，且知设备A直接通大气（大气压强Pa为101.33KPa），求B、C两设备内水面上方的压强，以表压或真空度来表示。答案：填空题：1、该设备的绝对压强=640-50

14、0=140mmHg140×133.321.866×104Pa 2、 抛物线，2，/d，Re，减小。3、或 牛顿4、（ 粘性， 粘滞，粘性摩擦）5、（Re，/d，水平）6、（促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。）7、（ =4× ）8、（据()2（）2(2)2=4）9、（ 直管阻力，局部阻力，阻力系数，当量长度。）10、（位，静压。）11、（Pa·S，p或cp；1cp1×102 p1×103Pa·S）12、（流体静力学 ，任意截面 ，表压强 ，真空度）13、（零，滞流（或层流）内 ，薄（或小）14、（不， 摩擦阻力）15、（.

15、，J/Kg）16、（总机械能， 位能、动能和静压能，不一定相等，互相转换）17、（×100 20%. 要求式中分母 用绝压）选择题：1、B 2、B 3、D 4、D 5 、C 6、B 7、D 8、C 9、C 10、B 判断题：1、 2、× 3、 4、× 5、× 6、× 7、 计算题：1、解：（1）取U形管中处于同一水平面上的B、C、D三点，根据等压点的判定条件可得到PB=PC，PC=PD，于是可得PB=PC=PD （2分）（2）根据静力学基本方程式可得：PD=Pa+RHgg=Pa+0.25Hgg=PB （2分） PA=PB+hH2Og=PD+ h

16、H2Og = Pa+0.25Hgg+0.20H2Og （2分）于是A处的绝对压强：PA=101330+0.25×13600×9.81+0.20×1000×9.81=136646Pa=136.646kPa （2分） （共8分）2、解：取图中等压面A-A则有：PA=PA （1分）而PA=P1+（h+R）气g （1分） PA=Pa+R水g （1分）联立两式并整理可得： P1= Pa +R（水-气）g -h气g （1分） 因气<<水，故上式可以简化为： P1Pa +R水g =101.33×103+0.17×1000×9.

17、81=102998 Pa（绝对压强） （2分） （共6分）3、解：由于气体的密度是温度和压强的函数，所以要分别求入口和出口的密度。（1）求质量流速G。入口处N2：， kg/m3 （2分）出口处N2：， kg/m3 （1分）质量流速G。 （2分）（2）求 （1分） （共6分）4、解：（1）取高位槽水液面为1-1截面，压强表安装位置为2-2截面，以水平管的中心线为基准水平面，如图中所示。（3分）（2）可列出柏努利方程： （2分）各量确定如下：z1=h（待求值），z2=0，P1=0（表压），P26×104Pa（表压），u10，u2可求出，we0 （2分） （3）求： 取，而m/s （2分）

18、（4）将以上各值代入柏式，可求出z1：。可得 （2分）5、解：（1）求vh取高位槽水面为1-1截面，水管出口为2-2截面，以地面为基准水平面。（3分）在两截面间列1N流体为基准的柏努利方程： （2分）各量确定如下：z1=8m，z2=3m，u10，u2可求出（待求量）P1=P2=0（表压），He=0， （2分）求u2及vh。将以上各值代入柏式可求出u2（即u出） 可得：u22=23.36，u=4.83m/s （2分）而m3/h （1分）（2）当总阻力不变时，要是水量增加20%，（管径也不变），实际上是增大水的流速，即u2=1.2u2=1.2×4.83=5.8m/s。设a-a截面与1-1

19、截面的高差为h。图中（2）所示在a-a与2-2截面间列出柏式：（2分） 代入各值可得：解出h=2.20m （2分） (共14分)6、解：（1）要判断U管两侧的指示液面高低，实质上是求（P1P2）或（P2P1）值。 （1分） 取两测压口截面分别为1-1及2-2截面，以管中心线为基准水平面，如图中所示。（3分）在两截面间列出柏式： （2分）各量确定如下：z1=z2=0，we0，u12.5m/s，2J/kg，u2可求出，P1P2 待求。 （1分）求u2，可用连续性方程：m/s （2分）将已知量代入柏式，可求出P1P2。P1P2为负值，即P2> P1说明压差计左侧的指示液面高于右侧（如图所示）（

20、2分）（2）求R （1分），代入已知值可得：求得，即两侧的指示液面相差63.3mm （2分）7、解：（1）求u： m/s（1分）（2）求Ne。取水池液面为1-1截面，且定为基准水平面，取排水管出口与喷头连接处为2-2截面，如图所示。（3分）在两截面间列出柏努利方程： （2分）各量确定如下：z1=0，z2=26m，u10，u2=u=2.49m/s，P1表=0，P2表=6.15×104Pa，hf1-2=160J/kg （1分）将已知量代入柏式，可求出weJ/kg（2分）求Ne。kg/s （1分）而w kw （2分） （共12分）8、解：（1）算出Re准数后即可判断流动类型m/s（1分）

21、(2分) 流型为滞流 (1分)（2）求滞流时，Re准数最大值为2000，相应的流速即为 （1分）（1分）代入已知值后，解得m/s （1分）（共7分）9、解：（1）求Pf。必须先求Re，确定流型后才能选用计算公式。求u及Re。m/s （1分） 属滞流 （2分）求，及求。 （1分）J/kg （2分）Pa （1分）（2）题给流量为原来的3倍而其它条件不变，则u=3×1.284=3.852m/s（1分）Re=3×1617.8=4853.4>4000 属湍流 （1分）应据Re值及/d值查莫狄图求（上册P44图1-24）相对粗糙度/d=0.15×10-3/0.105=1

22、.43×10-3及Re=4853.4查出=0.0215 （1分） J/kg （1分）（2）题阻力与（1）的结果比值为： 说明对粘度大的流体，不应选大的流速。（2分） （共13分）10、解：求：（1）Re当液体不变时，、也不变；流量不变但内径变化，则此时有：，所以，引起u、Re均发生变化。（2分）若原来的量用下标1，改变内径后的量用下标2 （4分）所以，Re2=4Re1=4×1750=7000 （1分）（2）7000>4000，流型属湍流。（1分） （8分）11、解：（1）取水池液面为1-1截面，且定为基准水平面。取高位槽液面为2-2截面，如图所示。（3分）（2）在两截

23、面间列出柏努利方程： （2分） 各量确定：z1=0，z2=35m，u10，u20，P1=P2=0（表压），we待求，必须先求出hf1-2及u。 （2分）（3）求u及hf1-2 （1分）J/kg （2分）（4）求we、s及N。 把各有关量代入柏式可求出wewe=z2g+hf1-2=35×9.81+182.7=526.05J/kg （1分）s=vs·=100/3600×1000=27.78kg/s （1分）kw （1分） （共13分）12、解：（1）取A槽液面为1-1截面，B槽液面为2-2 截面，且定为基准水平面，如图示。（3分）（2）在两截面间列出柏努利方程：（2分）各量确定：z1=6m，z2=0，u10，u20， P1=P2 =0（表压），we=0，=998kg/m3，L+Le=100m，d=0.20，=850kg/m3上式可见化为： 式 （3分）（3）以上式中有两个未知数，无法直接求解。考虑油品的粘度很大，在管内流速必然很小，流型很可能是滞流。先设油品为滞流，而后验算。 （2分）所以有： 式 （1分）将式代入式中，可得： 解得： （1分） 上述计算有效。（5）求vh：可按u=0.625m/s来计算vh。 （1分） （共14分）13、解：（1）将丙烯从贮槽送到塔内是否用泵，必须用柏努利方