化工原理流体流动复习题

1、-流体流动复习题一、填空题：1.3分雷诺准数的表达式为_。当密度1000kg/m3,粘度=1厘泊的水,在径为d=100mm,以流速为1m/s在管中流动时,其雷诺准数等于_,其流动类型为_. Re=d/ ; 105； 湍流2.2分*流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s,此时管的平均流速为_. 1m/s3.2分牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_. 用剪应力的表达式为_. F'=Adu/dy; =du/dy4.2分当地大气压为750mmHg时,测得*体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_mmHg,真空度为_mmHg. 850; -1005.2分 圆管中有

2、常温下的水流动,管径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg/s/,其体积流量为_.平均流速为_.( 0.0118m3/s,1.5m/s)6.4分 当20的水(=998.2kg/m3,=1.005厘泊)在径为100mm的光滑管流动时,假设流速为1.0m/s时,其雷诺准数Re为_,直管摩擦阻力系数为_.(9.93×104; 0.0178)7.2分*长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30×20mm,其当量直径de为_.( 24mm)8.3分测量流体流量的流量计主要有如下四种:_,_,_,_,测量管流体点的速度,则用_. (转子流量计;孔板流量计;丘里流量计;湿式气体流

3、量计 ;皮托管)9.2分测量流体压强的仪器主要有如下两种:_,_.( U管压差计;弹簧压力计)10.4分计算管道流体局部阻力的方法有:_,_,其相应的阻力计算公式为_,_,( 当量长度法; 阻力系数法; hf =(le/d)(u2/2g); hf=(u2/2g) )11.3分 在流体阻力计算中,当量长度的定义是_. (能产生与*局部阻力相当的直管长度, 称为该局部阻力的当量长度。)12.2分管出口的局部阻力系数等于_,管入口的局部阻力系数等于_.( 1.0; 0.5)13.3分理想流体是指_；而实际流体是指。(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

4、能量。)14.3分流体体积流量用来计算；质量流量用来计算；而流体流速用来计算。(Vsu.A msu.A. uVs /A)15.3分流体在园直管流动，当Re4000时的流型称为，其平均速度与最大流速的关系为，而Re2000的流型称为，其平均速度为。 ( 湍流， um0.8uma*， 滞流， um0.5 uma*。)16.3分流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速,动压头,静压头。(填增加,减少,不变( 减少,减少,增加。)17.2分 当量直径的定义是de,在套管环间流动的流体,外管的径是d1,管的外径是d2,则当量直径de。( de4×流通截面积/浸润周边; ded1d2)18. 流

5、体的粘度指_。粘度值随温度变化而变化,对于液体，温度升高，粘度_；对于气体，温度升高，粘度_。 ( 流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为1时,所产生的摩擦力; 减少; 增大)19.(2分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,则摩擦阻力损失为原来的_倍。(2倍)20.3分柏努利方程如衡算基准以J/kg表示,柏努利方程可表示为_, 假设用J/m3表示则可表示为_。( gZ1+P1/+u12/2= gZ2+P2/+u22/2+Wf; gZ1+P1+ u12/2×=gZ2+P2+ u22/2×+Wfg)21.(2分孔板流量计和转子流量计的最主要区

6、别在于：前者是恒_,变_；后者是恒_,变_。( 截面；压差；压差；截面)22.2分在测速管中,测压孔正对水流方向的测压管液位代表_,流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表_。( 冲压头；静压头)23.3分*流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是_型曲线,其管中心最大流速为平均流速的_倍,摩擦系数与Re的关系为_。(抛物线；;2倍; 64/Re)24.3分水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反响器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将_,摩擦系数_,管道总阻力损失_。(减小;增大;不变)25.2分流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有_。(粘性)26.2分液体在等直径的管中作稳态

7、流动,其流速沿管长_,由于有摩擦阻力损失,静压强沿管长_。(不变;降低)27.4分流体在圆形直管中作层流流动,如果流量等不变,只是将管径增大一倍,则阻力损失为原来的_。( 1/16)284分液体在园管作稳定连续滞流流动时,其摩擦阻力损失与管径的_次方成反比。( 2)29.2分水塔的水能通过管路引至各车间使用,这是因为水塔的水具有_。 高位压头30.4分流体在园管流动时,由于流体具有粘性,使得_处速度为零,管的_处速度最大。 管壁；中心31.4分测量流体的流量一般可采用_等流量计。测量管流体点速度,则用_。孔板；文丘里；转子；皮托管。32.3分在输送液体的管路中,要使P1-P2= Pf的条件_。

8、 管径相等，处于同一水平面，无外加能量。33.2分圆管中有常温下的水流动,管径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m m3/s,质量流量为_,平均流速为_。( 22kg/s;2.8m/s)二、选择题1.2分一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是 关系(答案A) A. 体系大气压 B. 体系大气压 C. 体系大气压2.3分 从流体静力学根本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )答案 A 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3.2分层流与

9、湍流的本质区别是：( )。*答案* D 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<湍流的雷诺数；D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。4.2分在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,假设粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的 倍。 *答案* *答案* C A. 2 B. 8 C. 45.2分柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明,假设忽略A,B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。 *答案*A A. a位置 B. c位置 C. b位置6.2分流体在管路中作稳态流动时,具有 特点.( D) A. 呈平缓的滞流 B. 呈匀

10、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7.2分园管的摩擦系数=64/Re公式的适用围是 。*答案* A A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流8.4分流体在园管作滞流流动时,阻力与流速的 成比例,作完全湍流时,则呈 成比例。*答案*C；A) A. 平方 B. 五次方 C. 一次方9.2分 稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量 。*答案* A A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变、不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变10.4分如下图,当阀门关闭时,E、F

11、、G的压强关系为：PE PG PF. 当阀门翻开后： PE PG PF(*答案* A;A;C;C) A. 等于 B. 小于 C. 大于三、判断题：1.2分流体在园管作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。 (*答案* ×)2.2分当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。 (*答案*×)3.2分牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。( ) (*答案* ×)4.2分流体在管以湍流流动时,在近管壁处存在层流层,其厚度随Re的增大而变薄。 (*答案* )5.2分当量直径即可用来计算非园形管的雷诺数 ；也可用来计算流体在非园形管的流速。 (*答案*

12、 ;×)6.2分流体在园管流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。 (*答案* )7.2分流体在园形管道中流动时,管壁处的流速为中心处流速的0.5倍。 (*答案*×)8.2分液体在园形管中作滞流流动时,其它条件不变,而流速增加一倍,则阻力损失增加一倍 (*答案* )92分转子流量计可用来测量高压蒸汽 和腐蚀性流体 的流量。(× ; )102分 在静止的处于同一水平面上的各点的液体的静压强都相等。 实验证明,当流体在管流动达完全湍流时,与雷诺数的大小无关。 (*答案* × ; )四、问答题1.8分什么是流体连续稳定流动？流体流动的连续性方程的意义如何

13、？ *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。 流体流动的连续性方程是流体流动过程的根本规律，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。2.8分 Z1p1/Z2p2/1，ah2；这两个静力学方程式说明些什么？ *答案* (1)说明静止的连续的同一流体,同一水平面上的各点，深度一样，它的压强亦相等； (2)说明液体部任一点的压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液面压强变化，必将引起液体部各点发生同样大小的变化。3.6分如图,有一敞口高位槽,由管线

14、与密闭的低位水槽相连接,在什么条件下,水由高位槽向低位槽流动？为什么？ *答案* pa /+Zg=p2/+hf ；当(pa /+Zg)>p2/时, 由1流向2,当(pa /+Zg)< p2/时, 由2流向1。4.10分 用如下图的实验装置得实验记录如下表所示：皮托管编号1234管直径mm12.7211212皮托管测压孔高度mm72727221关闭阀A，玻管水柱高度mm472472472472全开阀A 皮托管测压孔柱高度mm(平行水流方向)435.5407.5405.1376.5全开阀A 皮托管测压孔柱高度mm(正对水流方向)389.5401.8347.6322根据以上实验数据，答复

15、以下问题：(1)、第4点的位压头，静压头和动压头各为多少mmH2O？(2)、水由第2点处流到3点处的阻力损失压头为多少mmH2O？(3)、第1点的速度为多少m/s" *答案* (1) Z4=21(mmH2O ) , P4/(g)=H4-Z4=322-21=301(mm H2O)； h动4=u42/(2g)=376.5-322=54.5(H2O)(2) hf(2-3)=407.5-405.1=2.4(mm H2O)(3) u12/(2g)=435.5-389.5=46(mmH2O)； u1=0.95m/s五、计算题1.12分 水塔供水系统，管路总长Lm(包括局部阻力在当量长度), 1-

16、1'到2-2'的高度H (m),规定供水量V m3/h。当忽略管出口局部阻力损失时，试导出管道最小直径dmin的计算式。假设L=150m，H=10m, V=10 m3/h, =0.023，求dmin *答案* 在1-1与2-2间列柏努利方程，以通过水平管的中心线为水平基准面gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB2/2+pB/+Wf(Z1-Z2)+(p1-p2)/g=Wf =(L/d)u22/2g； 由 (p1-p2)=0 (Z1-Z2)=HH=(L/d)u22/2g 而u2=Vh /3600(d2/4)代入上式 H=(8Vh L/3600gd2)=> d2=(8LVh

17、 /3600gH)d=(8LVh/3600gH)0.5代入数据：d=0.023×(8×150×10/3600××9.81×10) =0.0466m=46.6mm2.12分 *厂如下图的输液系统将*种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反响槽B中,输液管为38×2.5mm的铜管,料液在管中的流速为u m/s,系统的Wf=20.6u2/2 J/kg,因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少" *答案* 低液面2-2为基准，在1-1与

18、2-2间列柏努力方程：gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB2/2+pB/+Wfu10u2; p1=p2 于是gZ1=gZ2+Wf g(Z1-Z2)=Wf =20.6 u2/2 u=2g(Z1-Z2)/20.60.5 =(2×9.81×6/20.6)0.5=2.39m/s Z1=Z2+20.6u2/2g =5+20.6(1.3×2.39)2/(2×9.81) =15.14m 增高为：Z1-Z1=15.14-11=4.14m3.15分如下图的管路系统中，有一直径为38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB, 并装有孔径为16.4mm的标准孔

19、板流量计来测量流量,流量系数 Co=0.63。流体流经孔板永久压强降为3.5×104N/m2，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算: 液体流经AB管段的压强差； 假设泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。 *答案* 在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面)：gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB2/2+pB/+WfpA-p2=Wf=Lu2/2d+p孔u0=C0 2gR(2-)/ =0.632×9.81×0.6(13600-867)/867 =8.284m/su=(16.4/33)2×8.284=2.04

20、6 m/spA -pB=0.024×(30/0.033)×(2.0462/2)×867+3.5×104 =74590 N/m2Ne=We .Ws=(74590/867)(/4)d2u =86(0.785×0.0332×2.046×867)=130w有效功率百分数=130/(500×0.6)×100%=43.3%4.18分如此题附图所示，槽水位维持不变。槽底部与径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。 1当闸阀关

21、闭时测得R600mm，h1500mm；当闸阀局部开启时， 测得R400mm，h1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。2当阀全开时取闸阀全开le/d15， 0.0 18，测压点B处的静压强为假设干N/m2表压。 *答案* 1当闸阀全关时，根据静力学关系： ZhR.汞 得水槽液位高度：ZR汞/h=0.6×13.6-1.5=6.66m 列AA与BB截面柏努利方程式： Z2/2PB/f PB/R汞h/ =(0.4×13600-1.4×1000)/1000=4.04m ZPB/2/2/d2/2 1/d2/26.6

22、64.0410.02×15/0.10.52/24.52/2 u2.62×2×9.81/4.50.53.38 m/s V0.785×0.12×3.38×360095.5 m3/h 2当闸阀全开时，列AA与CC截面柏努利方程： Z2/2hf1lle/d2/26.66(1+0.018(35/0.1+15)+0.5) 2/2; 解得u4.02m/s , 由AA与BB截面间柏努利方程式得： Z2/2PB/f PB/1/d2/2PB/Z1/d2/26.6610.018×15/0.10.5×4.02/(2×9.81)3

23、.2 m, PB31392 N/m25.15分有一径为d50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数C00.62，孔板孔直径d025 mm，U形压差计的指示液为汞：1U形压差计读数R200mm，问水的流量为多少？2U形压差计的最大读数Rma*800mm，问能测量的最大水流量为多少"3假设用上述U形压差计，当需测量的最大水流量为 Vma*30m3/h时，则孔板的孔径应该用多大？假设孔板的孔流系数不变10C02s/0.5 0.622×9.81×0.2×12.60.54.36m/s V0.785×0.0252×4.36×

24、;36007.7m3/h 2ma*0.622ma*/0.50.622×0.8×9.81×12.60.58.72m/s Vma*0.785×0.0252×8.72×360015.4m3/h 3ma*8.72 m/s; Vma*30m3/h 300.785×d02×8.72×3600 解得： d00.0349m34.9mm 即应该用d035mm孔径的孔板。6.12分用径为300mm的钢管输送20的水，为了测量管水流量，在2m长主管上并联了一根总长为10m包括局部阻力的当量长度径为53mm的水煤气管，支管上流量

25、计读数为2.72m3/h,求总管水流量为多大？ 取主管的摩擦系数为0.018，支管的摩擦系数为0.03。 *答案* 设主管中水流量为V1，支管中水流量为V2 则 VV1V2 V20.785d22u2×36002.72m3/hu22.72/3600×0.785×0.05320.343m/s Wf22l2/d2u22/20.03×10/0.053×0.3432/20.333/kg Wf2Wf11l1/d1u12/2 0.018×2/0.3×u12/20.333 /kg 解得 u12.36 m/s Vs/4×d121&#

26、215;36000.785×0.32×2.36×3600600m3/h 总流量V6002.72602.72m3/h7.16分在附图所示的管路系统中，有一直径为38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6×104Pa，AB段摩擦系数取为0.022，试计算：液体流经AB段的压强差； 假设泵的轴功率为800w，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。:操作条件下液体的密度为870 kg/m3,U形管中的指示液为汞,其密度为

27、13600kg/m3。 *答案* uo =Co2gR(-)/=0.632×0.6×9.81(13600-870)/870 =8.27m/s u=(do /d)2uo =(16.4/33)2×8.27=2.043m/s Ws=2.043×(/4)×0.0332×870 =1.52kg/s流体流经AB段的压强差：在A与B两截面间列柏努利方程(管中心线为基准面)ZA g+(pA /)+(uA2/2)=ZB g+(pB /)+(uB2/2)+Wf ZA =ZB uA =uBWf=(l/d)(u2/2)+(6×10/) =0.022&

28、#215;(30/0.033)×(2.0432/2)+(6×104/870) =111J/kgpA -pB =Wf =870×111=96570PaNe=800×0.62=496w AB段所消耗的功率N：N=WsWf =1.52×111=168.7wN/Ne=118.7/496=0.34=34%8.18分*液体密度800kg/m3，粘度73cp，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m(包括局部当量长度)，两容器液面差为3.2m(如图示)。求： 管流量为多少" 假设在连接收口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一

29、半，阀的局部阻力系数是多少" 按该管折算的当量长度又是多少"层流:=64/Re;湍流=0.3164/Re0.25 *答案* 在1-1面和2-2面之间，列柏式以2-2面为基准面：u1u20 gz=Wf= (l/d)(u2/2) 设流体流动符合柏拉修斯公式：=0.3164/Re0.25； Re=du/ gz=0.3164/Re0.25 (l/d)( u2/2) =0.3164/(/)0.25 (l/d1.25)(u1.75/2) u1.75=2gz/0.3164/(/)0.25×(l/d1.25)=9.01542;u=3.513m/s验证：Re=0.3×3.

30、513×800/0.073=11550>4000，假设正确V= (/4)d2u=(/4)(0.3) 2×3.513×3600=893.95(m3/h)流量减半，即是流速减半 u=3.513/2=1.7565m/sRe=5775,符合柏拉斯式条件, 列1-1面至2-2之间的柏式： gz=(0.3164/Re0.25)(l/d)+(u2/2);=2gz/u-(0.3164/Re0.25)(l/d) =2×9.81×3.2/1.7565-(0.3164/57750.25)×(50/0.3) =14.3又(u2/2)=(le /d)(u

31、2/2)=(0.3164/Re0.25)(le /d)(u2/2); =(0.3164/Re0.25)(le /d)le =(d/0.3164)Re0.25 =(0.3×14.3/0.3164)×57750.25=118.2(m)9.20分粘度为30cp，密度为900kg/m3的液体，自A经径为40mm的管路进入B，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力表读数分别为0.9atm和0.45atm。现将阀门打至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m均包括局部阻力的当量长度)。试求: (1管路的流量m3/h？(2阀前后

32、压力表读数有何变化？ *答案* 1阀关时 P1Z1，Z1P1/0.9×9.81×104/(900×9.81)=10mZ2P2/0.45×9.81×104/900×9.815m 阀开时，两槽面间列柏式:PA/ZAA2/2PB/ZBB2/2Wf1ZAZBWf 105×9.8149.05WfWf=/du2/2=502030/0.04u2/21250u2代入1 49.051250u2设0.02，则49.05/1250×0.020.51.4m/s Re0.04×1.4×900/30×10-316

33、80 层流 64/16800.038设 分析：，仍为层流49.051250×64/0.04×900/(30×1 0-3)u2 0.736 m/s Vs0.785×0.042×0.736×36003 .33m3/h 2阀开后，P1，P210.20分用离心泵将密闭储槽中 20的水通过径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg(真),泵进口处真空表P2读数为294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d0=70mm,流量系数= 0.7, U形水银压差计读数R=

34、170mm。 管路总能量损失为44J/kg，试求：出口管路中水的流速。泵出口处压力表P3(与图对应)的指示值为多少"(P2与P3相距0.1m)。 *答案* u0 = (2P/)0.5P=Rg(o-)=0.17×9.81×(13600-1000)=2.1×104V=0.7(/4)×(0.07)2(2.1×104×2/1000) 0.5 =0.7×0.785×(0.07) 2 (4.2×10) 0.5 =0.0174 m3/su=V/(0.785d2)=0.0174/(0.785×0.12

35、)=2.22m/s选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努利方程：Z1+(p1/g)+(u12/2g)+He= Z2+(p2/g)+(u22/2g)+hf u1= u2= 0 , Z1= 0 , p2/g0He= Z2+hf -( p1/g) =10+(44/9.81)+0.6×13.6=22.7(mH2O)再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努利方程： Z3+(p3/g)+(u32/2g)+He= Z4+(p4/g)+(u42/2g) (p4/g)=H-ho -( u42- u32)/2g+ (p3/g) ;( u42- u32)/2g0p4=g(

36、H-ho +(p3/g) =1000×9.8(22.7-0.1-0.294×13.6) =1.83×105Pa=1.8大气压(表)p4=1.8kgf -2(表) 泵出口处的指示值为1.8kgf -211.18分 如下图，槽水位维持不变，在水槽底部用径为100mm的水管引水至用户C点。管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端10m处安有以汞为指示液的U管压差计s=13600kg/m3)，压差计测压点与用户C点之间的直管长为25m。问：1当闸阀关闭时，假设测得R=350mm，h=1.5m，则槽液面与水管中心的垂直距离Z为多少m？2当闸阀全开时阀=0.17 , =0.02，每小时从管口流出的水为假设干m3/h？ *答案* 1闸阀关闭，系统处于静止，由U管处等压面得： 水g(Z+h)=sgR Z=s.R/水-h =13600×