流体流动分知识点复习题期末复习用

【密度】某烟道气〔可视为抱负气体混合物〕的组成中含 CO2

为13%，H 为2O11%,N276%，温度为 400℃,压强为98.64kPa。假设以上百分数为体积百分率，该混合气体的平均分子量为 ，密度为 ；假设以上百分数为质量百分率，该混合气体的平均分子量为 ，密度为 。解：当所给条件为体积百分率时 M 0.1344 0.1118 0.7628 28.98当所给条件为质量百分率时

pM 98.64 28.980.511kg/m3RT 8.3146731M0.13/440.11/180.76/28

27.62g/molpM98.6427.620.487kg/m3RT8.314673【表压、绝压及真空度】某容器内确实定压强kPa，当地大气压为kPa，则表压98.7kPa；另一容器内确实定200101.3为压强为85.5kPa，当地大气则表压 ，真空度为 -14.8kPa为

14.8kPa。【定态流淌】所谓定态流 流体在流淌过程中，其操作参数只是位置的函数，而不动是指【粘度】无粘性的流体，称为

流体。(抱负)

随时间变化。一般状况下，温度上升，气体的

液体的粘度 。(增大减粘度粘度的物理意义是流体流淌时产生内摩擦力的根本

， 小)。(促使流体流淌产生单位速度梯度的剪缘由是 流体具有粘性。【适宜流速计算】内27mm径为 宜为 1.03~6.18m3/h 。解：水的适宜流流速范围为

0.5~3m/s，故其流量 0.785×0.0272×0.5~0.785×0.0272×3即宜为 1.03~6.18m3/h【连续性方程】以下方程中哪一个方程适用于可压缩流体 ?BA.ρu=常 2 2数 B.ρAu=常数

C.u1A1=u2A2 D.u1d1=u2d2【伯努利方程】柏努利方程是以的条件。

1kg必需符合 _p p1 答案：p1

100% 20p1

用绝压。假设无视A、B推断 B玻璃管水面所处的刻度。CA.位置aB.位置b .位置cabcBA【流淌型态与速度分布】当 20℃的甘油〔密度为 1261kg/m3，粘度为1.499cP〕，流经内径为 100mm的圆形直管时，其平均流速为1m/s,其雷诺数为 ，流淌形态为 ，管中心处的最大流速为 。(84123湍流1.25)流体在圆管内流淌时，管中心处流速最大，假设为层流流淌，平均流速与管中心的最大流速的关系为u=0.5umax;假设为湍流流动，平均流速与管中心的最大流速的关系为u=0.8u

。max层流与湍流的本质区分是 层流无径向流淌，而湍流有径向流淌。【边界层】在化工过程中，流淌边界层分别的弊端主要是

；其可能的好处则表现在促进传热与传质〕流体在管内作湍流流淌

。〔增大阻力损失时， 层流内层的厚度随Re数的增大而减薄。层流内层越薄，流体的湍动程度越强 。【摩擦系数】流体在管内作湍流(不是阻力平方区)，其摩擦系数λ随 和 而变。(雷流淌时的相对粗糙度)流体在管内的流淌进入充分湍流区时，其摩擦系数【因次分析】量纲〔因次〕分析法的主要

*仅与 有关。〔管子的相对粗糙度〕

诺数管子依据是

因次全都性或量纲一次性方程 。【当量直径】长度为a,宽度为b的矩形管道，流体在管内u，其流淌当量de等于2ab/(a+b)，管内流体流量abu的流速为 直径 等于。【阻力损失的计算】流体在圆管内作层流流淌，如将速度增加一倍，则阻力 倍。为原来的流体在水公正径直管中流淌时的摩擦阻力损失

〔2〕hf所损失的是机械能中的 项。〔压强能〕水在圆形直管中作完全湍流时，当输送量、管长和管子的相对粗糙度不变，仅将其管径缩小一 倍半，则阻力变为原来的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 ，管道总阻力损失 。〔增大不变)

32。,水流过直管的摩擦系数如右图所示：：水A.B〕

1000kgm3,

空气,R=51mm则p= 1.29kgm Nm空气

,ξ= 〔两测压点解：( p gz p (i

)gR

(10001.29)9.810.051 499.7Pap499.7=

u2 2499.7/1000/12 11000 2以以下图中高位槽液面保持恒定，液体以确定流量流经管路，

ab与cd一样，则

。(1)U差计读数

2;(2ab与cd段能量损失

；(3)ab与cd两段压差 。

p＜p

；(4)R值表示 。ab段流淌能量损失管路计算

ab cd

ab cd 1【并联管路】两管并联，假设 d1=2d2,l1=2l2，则hf1/hf2= 1 。当两管中流体均作层流流淌， qv1/qv2= 8 。当两管中流体均作湍流流淌，并取λ1=λ2，则qv1/qv2= 4 。32lu 32lud2

d4 qV1 d4 l 4hfd2

即qVd4

1 22qV2 d4l12

/28lu2 l (ud2)2 5

qV1

d5lV1 V

0.5

5 0.5fh d2f湍流流淌

d5 2 即

d/l

qV2

(5l)d2 1

(2/2) 4说明：在确定流量下，流体在并联管路中作连续定态流淌时，流体阻力损失与并联管数无关。【流量计】测流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量 不变，孔板流量计两端压计两端压差值 差值 增大。转子流量计的主要特点是 恒流速、恒压差、变截面 ，孔板流量计的主要特点是 变流速、变压差、恒截面.用皮托管来测量气体流速时，其测出来的流速是指 皮托管头部所处位置上气体的点速度。CoReReCo持为定值 。在测速管中，测压孔正对水流方向的测压管液_冲压头 ，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表

位代表

动压头 。20℃的水从敞口贮槽送至表压为

综合计算题1.5×105Pa附图 1所示。输送108mm×4mm的无缝钢管，吸入管长度20m100m(各段管长均包括全部局部阻力的为 当量长度 )。当阀门为3/4开度时，真空表读数为42700Pa，两测压口的垂0.5m，无视两测压口之间的阻力，摩擦系数可0.02。直距离为 取为 试求：(13/4m3/h)；(2)

压力表读数(Pa(m)；(4)假设泵的轴功10kW，求泵的效率；(5)率为 假设离心泵运行一年后觉察有气缚现象，试分析其缘由。1题附图解：(13/4开度时管路的流量(m3/h)在贮槽液面 0-0′与真空表所在截面1-1′间列柏努利方程。以0-0′截面为基准水平面，有u2 p0 0z0

u2 p1 z1

Hf,012g g 2g gl(l) 1 1

20 u2 2其中，Hf,01

1 10.02 0.204u,1d 2g 0.12 9.811z＝0，u＝0,p＝0(表 表0 0 0压),

1z＝3m, 压)1u＝

2 2 32.3m/s， 1

q duV4 4

0.12.33600 65m/h留意：a.当管路长度包括局部阻力的当量长度时说明局部阻力必需承受当从而不要画蛇添足地用局部阻力系数量长度法计算， 法计算局部阻力损失。b.进出口阻力属于局部阻力。压力表读数(Pa)在压力表所在截面面为基准水平面，有

2-23-3′间列柏努利方程。仍以0-0′截u2 p2 2z2

u2 p3 z3

Hf,232g g 2g g3.5

2.32 p2

160

1.5

0.02

100 2.322g 1000g

1000

g 0.1 29.81解得，p＝3.23×105Pa(表压)2留意：a.柏努利方程左右两边的压力项必需承受同一压力基准或同时用绝压或同时用表压200kPa，则该截面的表压为 -200kPa。泵的压头(m)在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得

;b.假设某截面的真空度为H(z2

p2p1z) H1

0.5

3.23105

0.4271050g37.8m泵的有效功率Pe gqH1000

1000 9.819.8165 37.8 6.695103W=6.695kWVePe/Pa

6.695/10

66.95%

3600假设离心泵运行一年后觉察有气缚现象，缘由是进口管有泄露。【静力学方程与伯努利方程的综合应用】如以下图，用泵将水由低位槽打到高位槽槽均敞口，且液面保持不变 )。

(两水两槽液面距离为20m，管路全部阻力损失为5m50mm，其上装有UAB6m，压力计读数R40mmHg，R1200mmHg，H1mH2O。设摩擦系数为0.02(J/kg)；⑵管路中水的流速(m/s)；⑶A(kPa)。解：计算泵所需的外加⑴ 功以低位槽液面(1-1面)为位能基准面，在低 面)与高位槽液面(2-2面)间列柏努位槽液面

(1-1利方程：p u21 1gz h1 2

p u22 2gz22

hf,12p pu2 u22h g(z z)e 2 1

12 12

hf,1221a 21221a 21219.8120009.815245.3J/kg

20m,u

0,u

0,f,2e⑵计算管路中水的流速以A-A面为位能基准面，A-A面与B-B面间列柏努利方在 程：pu2 p u2gz AA gz B A B2

hf,AB由于uu

，所以12p pA Bgz gz hf,ABA B(p gz)(pgz)A即hf,AB

A B B由压差计的原理(p gz) (p gz) ( )gRA A B Bi( )gR (136001000)9.810.04i所以hf,AB 4.94kJ/kg1000

lABu2 6 u2hf,AB 0.02 4.94d 2 0.05 2解得：u 2.03m/s⑶计算A由第一个U形压差计 p (A i

)gR pB

g(z z)B A对其次个Up p g(HzB C B

z)pa

gRg(Hz z)B ApB所以

gR g(H z z)i B AA

)gRi

gR gH g(zi

z) g(z z)A B A( i

gR gHi(13600 1000) 9.81 0.04 13600 9.81 1.2 101.552105Pa[利用位差输液]如此题附图所示，水从贮A经异径水平管B及C流至大气中。水箱内液面与管子中心线间的水箱 垂直距离为

5.5m，保持BCB、C分别为 hf,B15J/kg,h

15J/kg。由水箱至BB至管段C

f,C而管段 C至外界的出口损失不能无视。试求：〔1〕C〔2〕B〔3〕B补充水1 1m溢流 5 3解：〔1〕水在管路C

.5 2AB C231-1C内侧

2-2基准面：p u2 p u21 1 2 2gz gz1 22 2

Wf,12z 5.5m；p

〔表压〕；0u

0；p

1 1 1 2 2 2CWf,12 15 30 45J/kgC9.815.5 452u 4.232m/sCBu u(d2/d2) 4.232/41.058m/sC C B管段B强在水箱1-1面与管B出口3-3面间列柏努利方程，以水平管中心线为位能内侧 基准面：p u2 p u21 1 3 3gz gz1 32 2

Wf,13z 5.5m；p1 1

〔表压〕；0u1

3

0；u3

1.058m/sWf,13 15J/kg9.815.5B

p31000

1.0582152压强 p 3.84 104Pa389mm×3.5mm一个截止阀。直管与局部阻力的当量长度〔不包括截止阀〕总和为

60m。截止阀在某一开度时其局部阻力系数为

1=185mmHg(1)此时管路中的流量及两槽液面的〔2〕此时阀门前后的压强差及汞柱压差计位差； 的读数 R2;假设将阀门关小，0.9R1

为多少毫米汞柱？截止阀的阻力系数变为多少？孔板流量计的流量与压差关系式为

q3.32103V

p/。式中为流体的密度，kg/m3； p为孔板两侧压差，Pa；qV

为流量，m3/s。流体在管内呈湍流流淌，管路摩擦系数

0.02613600kg/m3。1 1z2 21 2R R解：〔1〕1-12-2pu2 pu211gz gz1 2

22hf,12 (1)2据，z z1

z，u 0，u1

0，p1

ll u2ep， hf, ( ) 。2 12 阀d 2孔板流量计两侧的压差为p (

)gR

(13.61)103

9.810.185 2.89104Pa管内流体的流量为 qV

i3.321032.29

/10000.0159m3/s管内流体的流速为

4q 40.0159V将以上结果代入式

u 2 2 =3.0m/sd 0.082(1)，得hf,12zg

(0.026

600.082

3.027.5) 12.2m29.81(