流体流动习题课

第三章流体流动过程及流体输送设备复习基本概念密度、重度、比重、比容、压强、流量、流速、粘度1atm=1.033at=760mmHg=10.33mH2O=1.01325×105Pa表压=绝压-当地大气压真空度=当地大气压-绝压流量体积流量qv质量流量qm摩尔流量qnqm=Mqnqm=ρqv流速:u=qv/S

[m/s]粘度:μ=τ/(du/dy)[Pa·s]

1Pa·s=103cP=10P连续性方程qm1=qm2qv1ρ1=qv2ρ2u1S1ρ1=u2S2ρ2u1d12=u2d22=…=undn2=常数理想流体流动过程中的柏努利方程实际流体流动过程中的柏努利方程U形管压差计孔板流量计测量流量转子流量计测量流量流动型态Re≤2000，滞流；Re≥4000，湍流；2000<Re<4000

，过渡区。直管阻力滞流流动局部阻力离心泵特性曲线例：水在一倾斜管中流动，如附图所示，已知压差计读数为200mm，试问测量段的阻力为多少？解：在两测压孔之间列柏努利方程式：由流体静力学方程测量流体流量的流量计主要有:_______,_________，________；测量管内流体点速度,则用______。填空题孔板流量计,文丘里流量计,转子流量计;测速管某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,此时管内的平均流速为__________.1m/s雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000kg/m3,粘度μ=1cP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__________,其流动类型为_____.Re=dｕρ/μ;105;湍流某流体在圆管中呈湍流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为4m/s,此时管内的平均流速为_______.3.2m/s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=μAdu/dy;τ=μdu/dy某物质的密度为791kg/m3,其比重为_________,其比容为________.0.791;0.00126m3/kg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11.8kg/s,其体积流量为______.平均流速为________.0.0118m3/s1.5m/s当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005cP)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为1.5m/s时,其雷诺准数Re为______,直管摩擦阻力系数λ为_______.1.49X105;0.0161

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;在流体阻力计算中,当量长度的定义是___________能产生与某局部阻力相当的直管长度,称为该局部阻力的当量长度流体流动形态用＿＿＿来判断，当＿＿＿时为湍流，当＿＿＿＿＿时为滞流，当＿＿＿＿＿时为过渡流。雷诺准数，Re≥4000，Re≤2000，Re在2000-4000之间。化工生产中，物料衡算的理论依据是＿＿＿＿＿＿＿，能量衡算的理论基础是＿＿＿＿＿＿＿＿。质量守恒定律，能量守恒定律。

流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速＿＿＿，动压头＿＿＿，静压头＿＿＿。减少，减少，增加。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______________。减少当地大气压为745mmHg，测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为__________。测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为_________。395mmHg；2105mmHg

套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于__________，润湿周边等于__________，当量直径等于__________。1632mm2；242mm；27mm流体的粘度指__________________________。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________。流体流动时产生内摩擦力的性质减少增大

流体在等径管中作定态流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长________。不变液柱压力计量是基于______________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__________或___________。流体静力学；表压；真空度油在管中作层流流动，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______倍。2

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______倍。1/16油在管中作层流流动，若流量不变,管径，管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2，则摩擦阻力损失为原来的_____倍。1/2孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒_______，变__________；后者是恒__________，变__________。截面；压差；压差；截面

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；静压头某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λ与Re的关系为________。抛物线；2倍；λ＝64/Re

流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)，其摩擦系数λ随____________和______________而变。Re；ε/d(相对粗糙度)流体在圆管内流动时，我们把速度梯度显著存在的区域称为_______。流动边界层液体在圆管内作稳定连续滞流流动时，其摩擦阻力损失与管内径的___________次方成反比,与管长,流速及粘度成_______比例。2,正比

静止液体中两处压力相等的条件是___________。

连通的、同一液体、同一水平面。某液体在套管环隙内流动，大管规格为φ56×3mm，小管规格为φ30×2.5mm,液体粘度为1mN·s/m2，密度为1000kg/m3，流速为1m/s则该液体在套管环隙内流动的Re=_________。20000277K的水，粘度为1mN·s/m2，在内径为20mm的管内，作稳定连续滞流时的最大流速为________m/s。0.1实验证明，流体在管内稳定流动时，当Re≤______时，流动类型为滞流，滞流时的摩擦系数λ与______成反比，而与管壁的_______无关；湍流时，当Re一定，则λ随ε/d的增加而_________。2000；Re；粗糙度；增大P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位____流体所具有的静压能，称为__________。重量：静压头

流体在圆管内流动时，由于流体具有粘性，使得____处速度为零，管的________处速度最大。管壁；中心选择题1．若已知流体在管内流动的摩擦系数与雷诺准数成反比，则管内的流动类型为

。A．滞流B．过渡流C．湍流D．紊流2．液体在管内作稳定流动时，管内流速的大小变化

。A．与管径和流动方向的改变及管路上是否有阀门、管件均有关系；B．只与管径有关，而与流动方向的改变和管路上是否有阀门、管件无关；C．与管径和管路上是否有阀门及管件有关，而与流动方向的改变无关；D．只与流动方向和管路上有无阀门及管件有关，而与管径无关。AB3．国际单位制（SI）中，粘度的单位为Pa·s，其基本单位表达式为

。

A．kg·s-1·m-1B．kg·s3·m-3

C．kg·m·s-2D．kg-1·s-1·m-14．流体在圆形直管中滞流流动时，若雷诺准数一定，随着管壁相对粗糙度增大，则摩擦系数

。A．不变B．增大C．减小．无法确定AA5．离心泵吸入口压强为30KPa，当地大气压强为100KPa，则泵吸入口真空表的读数为

。A．130KPaB．70KPaC．65KPaD．30KPa6．可压缩流体在等径水平直管中流动时，下列说法正确的是

。A．流体的平均流速为定值；B．流体的质量流量为定值；C．流体的体积流量为定值；D．流体的体积流量、质量流量均为定值。BB7．流体的粘度随温度而改变，温度升高，液体和气体的粘度分别为

。

A．前者减小，后者减小B．前者减小，后者增大C．前者增大，后者增大D．前者增大，后者减小8．在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数值

。A．与光滑管相同B．只取决于ReC．只取决于相对粗糙度D．与粗糙度无关BC例题2.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

倍。

A.1.155B.1.25C.0.75D.1.185

A练习题：某车间用压缩空气压送98%的浓H2SO4（密度为1840kg/m3），要求流量为2m3/h，输送管道采用Ф37×3.5mm的无缝钢管，总的能量损失为1mH2SO4（不包括出口损失），两槽中液位恒定，试求所需压缩空气的压力。Pa22’11’压缩空气10m解：如图选取截面，在1-1'和2-2'截面间列柏努利方程：练习题:如图所示的储油罐中盛有密度为960Kg/m3的油，油面距罐底9.6m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760mm的圆孔，其中心距罐底800mm，孔盖用M14钢制的螺钉，材料的剪应力取为3.93×107N/m2。问至少需要几个螺钉？9.6m800mm解：孔中心处静压强圆孔受力每个螺钉受力极限所需螺钉数至少需要7个螺钉。例题3.欲知某地下油品贮槽的液位H，采用图示装置在地面上进行测量。测量时控制氮气的流量使观察瓶内产生少许气泡。已知油品的密度为850kg／m3。并测得水银压强计的读数R为150mm，同贮槽内的液位H等于多少?解：因观察瓶内只有少许气泡产生，这表明管内氮气的流速极小，可近似认为处于静止状态。由

得

因氮气密度很小，所以

贮槽内液位为

例题4.利用虹吸管将池中90℃热水引出，两容器水面的垂直距离为2m，管段AB长5m，管段BC长10m(均包括当量长度)，管径为20mm，直管摩擦系数为0.02。若要保证管路不发生汽化现象，管路顶点B的最大高度为多少？(已知90℃热水的饱和蒸汽压为70.1kPa)解：在断面1—1和2—2之间列机械能衡算式，求管内流速：求得

代入数据求得：

当顶点压强

在断面1-1和B-B之间列机械能街算式，可求出B点最大高度为：B点处将发生汽化设例题5.图示离心泵管路系统，吸入管直径d′=80mm,长l1=6m,阻力系数λ1=0.02；压出管直径d″=60mm,长l2=13m,阻力系数λ2=0.03；在压出管C出装有阀门，其局部阻力系数ζ＝6.4，吸入管路和排出管路各有一个90°弯头，ζb=0.75。管路两端水面高度差H＝10m，泵进口高于水面2m，管内水流量为12L/s。求（1）每千克流体需从泵获得多少机械能？

（2）泵进，出口截面的压强PA和PB各为多少？

（3）如果是高位槽中的水沿同样管路向下流出，管内流量不变，问是否需要安装离心泵？解：(1)泵吸入管内的流速为

泵压出管内的流速为在截面1-1和2-2之间列机械能衡算式，并求算：（2）以截面1-1为基准，在截面1-1和A-A之间列机械能衡算式，并求算在截面2-2和B-B之间列机械能衡算式，并求算注：也可先求（2），再求（1）

在截面A-A和B-B之间列机械能衡算式，（忽略泵进出口高差）并求算(3)在截面2-2和1-1之间列机械能衡算式，可求得沿同一管路（无泵），输送同样流量需要补偿的阻力损失：管路两端流体的势能差为

因势能差不足以克服管路在规定流量下的阻力，所差部分需要由输送机械提供。例题：水在管内流动，截面1处管内径为0.2m，流速为0.5m/s，由于水的压强产生水柱高1m；截面2处管内径为0.1m。若忽略水由1至2处的阻力损失，试计算截面1、2处产生的水柱高度差h为多少m？

水1mh解：1-1’、2-2’间列柏努利方程式：Z1+u1