第一章 流体流动习题课

1、第一章第一章 流体流动流体流动习习 题题掌握以下内容：n流体的主要物性（密度、粘度）数据求取及换算；流体的主要物性（密度、粘度）数据求取及换算；n流体静力学基本方程式的应用；流体静力学基本方程式的应用；n连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点；连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点；n两种流型的比较和工程处理方法；两种流型的比较和工程处理方法；n流动阻力的计算；流动阻力的计算；n管路计算和流量测量。管路计算和流量测量。了解以下内容：n牛顿型和非牛顿型流体的流变特性以及边界层的相关概念；牛顿型和非牛顿型流体的流变特性以及边界层的相关概念；n管路的构成管件及阀门的作用；

2、管路的构成管件及阀门的作用；n因此分析的方法。因此分析的方法。1工程大气压工程大气压(at)=98070Pa=1kgf/cm2=0.9807bar =10mH2O=735.6mmHg图图 绝对压力、表压和真空度的关系绝对压力、表压和真空度的关系（a）测定压力）测定压力大气压（大气压（b）测定压力）测定压力层流流速；层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流；流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数层流的雷诺数湍流的雷诺数；湍流的雷诺数；D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动层流无径向脉动，而湍流有径向脉动答案：答案：D8.圆管内流动流体湍流时的雷诺准数值应为（圆管内流

3、动流体湍流时的雷诺准数值应为（ ）A. Re4000 C. Re=20004000答案：答案：B9.流体在管路中作稳态流动时流体在管路中作稳态流动时,具有（具有（ ）的特点。）的特点。 A. 呈平缓的滞流呈平缓的滞流 B. 呈匀速运动呈匀速运动 C. 在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等；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：答案：D10.表压与大气压、绝对压间的关系是（表压与大气压、绝对压间的关系是（ ）。）。 A. 表压绝对压表压绝对压-大气压大气压 B. 表

4、压大气压表压大气压-绝对压绝对压 C. 表压绝对压表压绝对压+真空度真空度答案：答案：A11.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（ ）。）。A. 流动速度大于零流动速度大于零 B. 管边不够光滑管边不够光滑 C. 流体具有粘性流体具有粘性答案：答案：C12.流体在管内流动时流体在管内流动时,滞流内层的厚度随流速的增加而（滞流内层的厚度随流速的增加而（ ）。）。A. 变小变小 B. 变大变大 C. 不变不变答案：答案：A13.圆管的摩擦系数圆管的摩擦系数=64/Re的适用流型是（的适用流型是（ ）。）。A. 滞流滞流 B. 过渡流过渡流 C. 湍流湍流答案：答

5、案：A14.为使为使U形压差计的灵敏度较高形压差计的灵敏度较高,应使指示液和被测流体的密度差（应使指示液和被测流体的密度差（ ）。）。A. 偏大偏大 B. 偏小偏小 C. 越大越好越大越好答案：答案：B15.设备内的真空度愈高设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强（即说明设备内的绝对压强（ ）。）。A. 愈大愈大 B. 愈小愈小 C. 愈接近大气压、愈接近大气压、答案：答案：B16.在静止的、连续的、同一液体中在静止的、连续的、同一液体中,处于同一水平面上各点的压强处于同一水平面上各点的压强 （ ） A. 均相等均相等 B. 不相等不相等 C. 不一定相等不一定相等答案：答案：A17.流体

6、在圆管内作滞流流动时流体在圆管内作滞流流动时,阻力与流速的（阻力与流速的（ ）成比例）成比例,作完全湍流时作完全湍流时,则阻力与流速的（则阻力与流速的（ ）成比例。）成比例。A. 平方平方 B. 五次方五次方 C. 一次方一次方答案：答案：C A18.流体在管内作湍流流动时流体在管内作湍流流动时,滞流内层的厚度随雷诺数滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而（的增大而（ ）。）。 A. 增厚增厚 B. 减薄减薄 C. 不变不变答案：答案：B19.将管路上的阀门关小时将管路上的阀门关小时,其阻力系数（其阻力系数（ ）。）。A. 变小变小 B. 变大变大 C. 不变不变答案：答案：B20. u2/2的物

7、理意义是表示流动系统某截面处（的物理意义是表示流动系统某截面处（ ）流体具有的动能。）流体具有的动能。 A. 1kg B. 1N C. 1m答案：答案：A21.流体流动时产生阻力的根本原因是流体流动（流体流动时产生阻力的根本原因是流体流动（ ）。）。 A. 遇到了障碍物；遇到了障碍物； B. 与管壁产生摩擦与管壁产生摩擦C. 产生了内摩擦切向力产生了内摩擦切向力答案：答案：C22.转子流量计的设计原理是依据（转子流量计的设计原理是依据（ ）。）。 A. 流动的速度流动的速度 B. 液体对转子的浮力液体对转子的浮力C. 流动时在转子的上、下端产生了压强差。流动时在转子的上、下端产生了压强差。答案

8、：答案：C 23.公式公式=64/Re仅适用于流体在（仅适用于流体在（ ）管内作（）管内作（ ）时应用。）时应用。 A. 湍流湍流 B. 滞流滞流 C. 各种流动型态各种流动型态D. 圆形圆形 E. 非圆形非圆形 答案：答案：D B24.转子流量计的主要特点是（转子流量计的主要特点是（ ）A. 恒截面、恒压差恒截面、恒压差 B. 变截面、变压差变截面、变压差 C.变截面、恒压差变截面、恒压差答案：答案：C三、判断题：三、判断题： 1.流体在园管内作稳定流动时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。（其流速与管径的一次方成反比。（ ）2.流体在园管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻

9、力。（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。只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。4.在稳态流动过程中在稳态流动过程中,流体流经各截面处的体积流量相等。流体流经各截面处的体积流量相等。 （ ）5.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。（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。（ ）6.流体在等径的管中作稳态流动时流体在等径的管中作稳态流动时,由于有摩擦阻力损失由于有摩擦阻力损失,因此流体的流速沿管长而因此流体的流速沿管长而逐渐变小。（

10、逐渐变小。（ ）7.当流体充满圆管作稳态流动时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。单位时间通过任一截面的体积流量相等。8.流体作层流流动时流体作层流流动时,摩擦系数摩擦系数只是只是Re的函数的函数,而与管壁的粗糙度无关。（而与管壁的粗糙度无关。（ ）9.在相同的设备条件下在相同的设备条件下,密度越大密度越大,粘度越小的流体越易形成湍流状态。（粘度越小的流体越易形成湍流状态。（ ）10.牛顿粘性定律是：流体的粘度越大牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。其流动性就越差。( ) 11.孔板流量计是文丘里流量计的改进孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文

11、氏流量计小得多。其压头损失比文氏流量计小得多。12.为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差,可采用微差压强计。当其中的可采用微差压强计。当其中的两指示液密度相差越大时两指示液密度相差越大时,其灵敏度就越高。其灵敏度就越高。 （ ）13.经过大量实验得出经过大量实验得出,雷诺雷诺Re2000时时,流型呈层流流型呈层流,这是采用国际单位制得出这是采用国际单位制得出的值的值,采用其他单位制应有另外数值。采用其他单位制应有另外数值。( ) 14.流体在管内以湍流流动时流体在管内以湍流流动时,在近管壁处存在层流内层在近管壁处存在层流内层,其厚度随其厚度随Re的增

12、大而变的增大而变薄。薄。 （ ）15.表压强就是流体的真实压强。（表压强就是流体的真实压强。（ ）16.设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。（设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。（ ）17.一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。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。（ ）18.用用U形管液柱压差计测量流体压强差时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测压管的管径大小和长短都会影响测量的准确性。（量的准确性。（ ）19.流体在圆管内流动时流体在圆管内流动时,管的中心处速度最大管的中心处速度最大,而管壁处速度

13、为零。（而管壁处速度为零。（ ）20.稳定流动时稳定流动时,流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。（流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。（ ）21.流体在管内作稳定湍流时流体在管内作稳定湍流时,当当Re一定时一定时,摩擦系数摩擦系数随管子的相对粗糙度的增加而随管子的相对粗糙度的增加而增大。（增大。（ ）22.柏努利方程中的柏努利方程中的P/（g）表示）表示1N重的流体在某截面处具有的静压能重的流体在某截面处具有的静压能,又为静压又为静压头。（头。（ ）23.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。（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。（ ）

14、24.液体在圆形管中作滞流流动时液体在圆形管中作滞流流动时,其它条件不变其它条件不变,仅流速增加一倍仅流速增加一倍,则阻力损失增加一则阻力损失增加一倍（倍（ ）25.稳定流动时稳定流动时,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（ ）26.理想流体流动时理想流体流动时,无流动阻力产生。（无流动阻力产生。（ ）27.流体在水平管内作稳定连续流动时流体在水平管内作稳定连续流动时,直径小处直径小处,流速增大；其静压强也会升高。流速增大；其静压强也会升高。（ ）28.在静止的、处于同一水平面上的、各点液体的静压强都相等。（在静

15、止的、处于同一水平面上的、各点液体的静压强都相等。（ ）29.实验证明实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时当流体在管内流动达完全湍流时,与雷诺数的大小无关。（与雷诺数的大小无关。（ ）用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T/h,高高位槽中液面比油池中液面高位槽中液面比油池中液面高20m, 管路总长管路总长(包括阀门及管件的当量包括阀门及管件的当量长度长度) 430m,进出口阻力不计。管径为进出口阻力不计。管径为1084mm,若油在输送若油在输送温度下的比重为温度下的比重为0.96, 粘度为粘度为3430cp,求泵所需的实际功率求

16、泵所需的实际功率,设泵的设泵的效率效率=50%。【解】对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：He=Z+(l+le )/d(u2/2g)Z=20m l+le =430m d=108-24=100mm=0.1m u=Vs/0.785d2 =38400/36000.7850.12960 =1.415m/s Re=du/=0.11.415960/343010-3=39.62000 =64/Re=64/39.6=1.616 He=20+1.616(430/0.1) (1.4152/29.81)=729.2m N=QHeg/=38400729.29.81/(36000.51000)= 152.6kw用离心

17、泵经用离心泵经573.5mm的钢管的钢管, 将敞口贮槽内的有机溶剂将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为密度为800kg/m3,粘度为粘度为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持器内的液面高度保持16m，见附图。已知钢管总长度，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当包括局部阻力当量长度量长度) 为为25m，反应器内的压力恒定为，反应器内的压力恒定为4kgf/cm2 (表压表压) ,有机溶有机溶液输送量为液输送量为6 m3/h,试确定泵提供的压头。试确定泵提供的压头。 【解】取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-

18、2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面：gZ1+(u12/2) +(p1/)+We =gZ2+(u22/2)(p2/)+hf1-2We=(Z2-Z1)g+(u22-u12)/2+(p2-p1)/+hf1-2hf1-2 =(l+le )/d(u2/2) u=(6/3600)/(/4)0.052=0.8488m/s u1u20 Z1=0Re=du/=0.050.8488800/ (2 010-3) =1697.62000则=64/Re=64/1697.6=0.0377hf1-2 =0.0377(25/0.05)(0.84882/2)=6.7904J/kg 故We=169.81+498100/800+6.79=654J/kg在附图所示的管路系统中，有一直径为在附图所示的管路系统中，有