第一章 流体流动
静压强及其应用
1-1. 用习题1-1附图所示的U 形压差计测量管道A 点的压强，U 形压差计与管道的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数R =120mm ，当地大气压p a 为101.3kPa ，试求：(1) A 点的绝对压强，Pa ；(2) A 点的表压，Pa 。 解：(1) ()R g gR p p Hg a A -++=2.1ρρ
()531028.112.02.181.9100012.081.913600103.101?=-??+??+?=A p kPa
(2) 4
3
5
1067.2103.1011028.1?=?-?=表A p kPa
1-2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U 形压差计读数为R=130mm ，通气管距贮槽底面h=20cm ，贮槽直径为2m ，液体密度为980kg/m 3。试求贮槽内液体的储存量为多少吨？
答：80.1980
13
.0136001=?==
ρρR H m 14.34
214.342
2
?==D S πm 2
28.6214.3=?=V m 3
储存量为：4.615498028.6=?kg=6.15t
1-3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m 3。液面距槽底9m ，槽底侧面有一直径为500mm 的人孔，其中心距槽底600mm ，人孔覆以孔盖，试求：(1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以N 表示；(2) 槽底面所受的压强是多少Pa ？
解：(1) ()()421042.15.04
6.0981.9880?=??
-??=-==π
ρA h H g pA F N
(2) 4
4
1077.71042.1981.9880?=?=??==gH p ρPa
1-4. 附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒置的U 形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H s =500mm ，油的密度为780kg/m 3，水的密度为1000kg/m 3。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒置的U 形出口管顶部距分界面的垂直距离H 应为多少？
因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。
解：gH gH s ρρ=油
3901000
500
780=?=
H mm
1-5. 用习题1-5附图所示复式U 形压差计测定水管A 、B 两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得h 1=1.20m ，h 2=0.3m ，h 3 =1.30m ，h 4 =0.25m ，试以Pa 为单位表示A 、B 两点的压差Δp 。
解：()21211h h g P gh P P i A -+=+=ρρ
()2112h h g gh P P i A --+=ρρ(1)
()()4342323h h g gh P h h g P P i B i -++=-+=ρρρ(2)
(1)代入（2）
()()()43423211h h g gh P h h g h h g gh P i B i i A -++=-+--+ρρρρρ
()()()()5411017.125.02.110001360081.9?=-?-?=--=-h h g P P i B A ρρPa
1-6. 附图为一气柜，其内径9m ，钟罩及其附件共重10吨，忽略其浸在水中部分所受之浮力，进入气柜的气速
很低，动能及阻力可忽略。求钟罩上浮时，气柜内气体的压强和钟罩内外水位差Δh (即“水封高”)为多少？
解：3231054.1481
.91010?=??==
d A
mg p πPa 157.081
.910001054.13
=??==?g p h ρm
1-7. 附图所示的汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，凝液与水沿大气腿流至地沟排出，现已知器内真空度为82kPa ，当地大气压为100kPa ，问其绝对压为多少Pa ？并估计大气腿内的水柱高度H 为多少米？
答：1882100=-=-=p p p a 绝kPa
36.881
.9100010823
=??==g p H ρm
1-8. 如图所示，在A 、B 两容器的上、下各接一压差计，两压差计的指示液相同，其密度均为ρi 。容器及测压导管中均充满水，试求：(1) 读数R 与H 之间的关系；(2) A 点和B 点静压强之间的关系。
解：(1) ()()gH gR P P i i B A ρρρρ-=-=-
H R =
(2) gz p p B A ρ+=
*1-9. 测量气体的微小压强差，可用附图所示的双液杯式微差压计。两杯中放有密度为ρ1的液体，U 形管下部指示液密度为ρ2，管与杯的直径之比d /D 。试证气罐中的压强p B 可用下式计算：
()22
112D
d hg hg p p a B ρρρ---=
解：gh p gh h g p a B 121ρρρ+=+?+
()h g gh p p a B ?---=112ρρρ
h D h d 224
4
π
π
=
?
()22
112D
d hg hg p p a B ρρρ---=
*1-10. 试利用流体平衡的一般表达式(1-9)，推导大气压p 与海拔高度h 之间的关系。设海平面处的大气压强为p a ，大气可视作等温的理想气体。 解：
质量守恒
1-11. 某厂用φ114×4.5mm 的钢管输送压强p =2MPa(绝压)、温度为20℃的空气，流量(标准状况：0℃，101.325kPa)
为6300m 3/h 。试求空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。
答：/s m 095.0/h m 5.3422000
273325
.10129363003310010
1==???==P T P T q q v v m/s 0.11105.0785.0095.04
2
21=?==
d q u v π 30kg/m 3.14
.2229
==
ρ 36kg/m 81.23293314.829102=???==RT PM ρ
s kg/m 9.26181.230.112?=?==ρu G
kg/s 28.23600
3
.163000=?=
=ρvo m q q
机械能守恒
1-12. 水以60m 3/h 的流量在一倾斜管中流过，此管的内径由100mm 突然扩大到200mm ，见附图。A 、B 两点的垂直距离为0.2m 。在此两点间连接一U 形压差计，指示液为四氯化碳，其密度为1630kg/m 3。若忽略阻力损失，试求：(1) U 形管两侧的指示液液面哪侧高，相差多少mm ？(2) 若将上述扩大管道改为水平放置，压差计的读数有何变化？
解：(1) 2
222B B A A
u P u P +=+ρρ m/s 12.21.0785.0604
22
=?==
A v A d q u π m/s 53.02.0785.060
4
2
2=?==
B v B d q u π 75.2106253.012.21000222222=???? ??-?=???
? ??-=-B
A A
B u u P P ρPa U 形管两侧的指示液液面A 侧高
()gR P P i A B ρρ-=-
()()34.081
.91000163075
.2106=?-=--=
g P P R i A B ρρm
(2) 不变
1-13. 某鼓风机吸入管直径为200mm ，在喇叭形进口处测得U 形压差计读数R =25mm ，指示剂为水。若不计阻力损失，空气的密度为1.2kg/m 3，试求管道内空气的流量。
解：2
22
2
222111
u gz p u gz p ++=++ρρ gR p i ρ-=2
22.202
.1025
.081.91000222=???=
=
ρ
ρgR
u i m/s
67.2285360022.202.0785.04
22=???==
u
d q v πm 3/h
1-14. 图示为马利奥特容器，其上部密封，液体由下部小孔流出。当液体流出时，容器上部形成负压，外界空气自中央细管吸入。试以图示尺寸计算容器内液面下降0.5m 所需的时间。小孔直径为10mm 。设小孔的孔流系数C 0=0.62。
答：2
22
2
222111
u gz p u gz p ++=++ρρ a p p p ==21，02=z ，m 2.06.08.01=-=z ，01=u
m/s 98.12.081.92222=??==gz u
m /s 23.198.162.0200=?==u C u
液面下降小于0.6米，液体下降过程中流速不变
s 146323
.101.05.06.04
5
.0422022
=??=?=u d
D ππτ
1-15. 水以3.77×10-3 m 3/s 的流量流经一扩大管段。细管直径d =40mm ，粗管直径D =80mm ，倒U 形压差计中水位差R =170mm 。求水流经该扩大管段的阻力损失。
解：列1-2截面伯努利方程
122
2
221122f h g
u g P g u g P ++=+ρρ gR P P ρ=-12 22
12
4
4
u D u d q v ππ=
=
12
2u D d u ??
? ??=
s m d q u v /00.304.014.31077.3442
3
21=???==-π m D d g u R g u g u g P P h f 26.08040181.92317.012224222122212112
=???
? ????? ??-??+-=???? ????? ??++-=-+-=ρ
1-16. 图示为30℃的水由高位槽流经直径不等的两管段。上部细管直径为20mm ，下部粗管直径为36mm 。不计
所有阻力损失，管路中何处压强最低？该处的水是否会发生汽化现象？
解：30℃的水的饱和蒸汽压Pa 24.4242=v p ，3
kg/m 7.995=ρ
取上部液面为截面1，出口为截面2，截面2为基准面，列伯努利方程：
2
22
2
222111
u gz p u gz p ++=++ρρ 21p p =，01=u ，02=z
m/s 43.4181.92212=??==gz u
从截面1到任意截面列伯努利方程：
2
22
2111
u gz p u gz p ++=++ρρ ρρ??
?
??????? ??+-???? ??+=2
211u gz gz p p ???? ??+11gz p ρ为定值，???? ?
?+22
u gz 最大，p 最小；u 在细管处最大，???
?
??+22
u gz 在细管上部最大 m/s 35.1443.420362
22
2=????
??=??
? ??=u d d u
Pa 39.36657.995235.145.081.97.99510013.12
252
11=???
?
???-???? ???+?=?????????? ??+-???? ?
?+=ρρu gz gz p p 细管上部压强最低，v p p <，会发生汽化现象。
*1-17. 在一水平管道中流着密度为ρ的液体，收缩管前后的压差为(p 1-p 2)，管截面积为A 1 及A 2。忽略阻力损失，
试列出流速u 1和u 2的计算式。
解：由1-2截面列伯努利方程
2
21
2122
22211
222???
?
??+
=+=+A A u p u p u p ρρρ ???
? ??-=???
?????-???? ??=-222
2212
1221212
1212
A A A u A A u p p ρ
()2221212
12A A p p A u --= ()22
21211
12A A p p A u --= 动量守恒
1-18. 水由喷嘴喷入大气，流量q V =0.025m 3/s ，d 1=80mm ，d 2 =40mm ，p 1=0.8MPa(表压)。求水流对喷嘴的作用力。
1-19. 流体流经突然扩大管道时伴有机械能损失(见附图)。试用动量守恒定律证明
212
12
21u A A h f ???? ?
?-=
其中A 1、A 2 分别为1，2截面面积，u 1为小管中的流速。
提示：可假定F n =p 1 (A 2-A 1)，并忽略管壁对流体的摩擦阻力F f 。 解：
*1-20. 水由直径为0.04m 的喷口流出，流速为u j =20m/s 。另一股水流以u s =0.5m/s 的流速在喷嘴外的导管环隙中流动，导管直径为d =0.10m 。设图中截面1各点虚拟压强P 1相同，截面2处流速分布均匀，并忽略截面1至2间管壁对流体的摩擦力，求：(1) 截面2处的水流速度u 2；(2) 图示U 形压差计的读数R 。
解：(1) ()/s m 10512.22004.04
14.34322
2-?=??=
=
j vj u d q π
()()
/s m 10297.35.004.01.04
14.34332222-?=?-?=-=s vs u d D q π
/s m 1084.2322-?=+=vs vj v q q q
m/s 62.31
.014.31084.2442
2
222=???==-D q u v π (2) 从截面1到截面2列动量守恒方程：
()
s vs j vj v u q u q u q D P P ρρρπ--=-222
214
()()
(
)
Pa 1011.51
.014.35.010297.32010512.262.31084.21000444
2
3
2
2
2
2221?-=???-??-????=
--=
----D u q u q u q P P s vs j vj v πρ
()g R P P i ρρ-=-12
()()m 41.081
.91000136001011.541
2=?-?=--=g P P R i ρρ
流动的内部结构
1-21. 活塞在气缸中以0.8m/s 的速度运动，活塞与气缸间的缝隙中充满润滑油。已知气缸内径D =100mm ，活塞外径d =99.96mm ，宽度l =120mm ，润滑油粘度为100mPa ·s 。油在气缸壁与活塞侧面之间的流动为层流，求作用与
活塞侧面的粘性力。
*1-22. 图示为一毛细管粘度计，刻度a 至b 间的体积为3.5ml ，毛细管直径为1mm 。若液体由液面a 降至b 需要80s ，求此液体的运动粘度。
提示：毛细管两端b 和c 的静压强都是0.1MPa ，a 与b 间的液柱静压及毛细管表面张力的影响均忽略不计。 解：设毛细管中为层流
m/s 0557.0001
.0785.080105.32
6=???==-A V u ab τ 从b 截面到c 截面列伯努利方程
a c
b p p p ==，忽略液柱高度 f
c b h g z g z +=
2
23232d
vuz d uz g z bc
bc bc ==
ρμ /s m 105.50557
.032001.081.932262
2-?=??==u gd v
1.10105.5001
.00557.06
=??==
-v ud R e 层流，满足设定。
习题22附图 习题24附图 *1-23. 湍流时圆管的速度分布经验式为
7
1max
1??
? ??
-=R r u u 试计算(1)
m ax
u u 之值；(2)动能校正系数α之值。
解：A
rdr
u A
udA u R
A
??=
=
2π
积分变换r R x -=，dx dr -=
()()?
??
??+??? ??+=??? ????? ??-??? ?
?=--??? ??=??? ??
-=
=
????271171/21222112max 7
11
0max 7
10
2max 7
1
0max 20
u R x d R x R x u dx x R R x R u rdr R r u R A
rdr
u u R R
R
πππ
817.0max
=u u
06.11217
31
03max 3
3=??? ????? ??
-??? ?
??
?? ??==
??R x d R x R x u u dA u A u A
α *1-24. 粘度为μ、密度为ρ的液膜沿垂直平壁自上而下作均速层流流动，平壁的宽度为B ，高度为H 。现将座标原点放在液面处，取液层厚度为y 的一层流体作力平衡。该层流体所受重力为(yBH )ρg 。此层流体流下时受相邻液层的阻力为τBH 。求剪应力τ与y 的关系。并用牛顿粘性定律代入，以推导液层的速度分布。并证明单位平壁宽度液体的体积流量为
μ
δρ33
g B q v = 式中δ为液膜厚度。
管路计算
1-25. 如附图所示。某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m ，吸入管直径为50mm 的水煤气管(ε=0.2mm)。管下端装有一带滤水网的底阀，泵吸入口附近装一真空表。底阀至真空表间的直管长8m ，其间有一个90°标准弯头。试估计当泵的吸水量为20m 3/h ，操作温度为20℃时真空表的读数为多少kPa ？又问当泵的吸水量增加时，该真空表的读数是增大还是减少？
解：液面为截面1，真空表为截面2列伯努利方程
f h u gz p u gz p +++=++2
22
2
222111
ρρ a p p =1，01=z ，m 32=z ，01=u
m/s 83.23600
05.014.320
44222=???==
d q u v π 2
2
2
u d l h f ??? ??∑+=ξλ
查20℃水s Pa 100.13??=-μ，3
kg/m 2.998=ρ
5321041.110
0.105
.083.22.998?=???==
-μρd u R e 004.050
2
.0==
d
ε
查莫迪摩擦系数图，029.0=λ
50mm 的水煤气管底阀10=ξ，90°标准弯头75.0=ξ
kJ/kg 63.61283.275.01005.08029.022
22=???
? ??++?=??? ??∑+=u d l h f ξλ
Pa 1048.92.99863.61283.2381.910013.124
252222?-=????? ??++?-?=-???? ?
?+-=f a h u gz p p ρ kPa 8.942=-=p p 真
操作温度为20℃时真空表的读数为多少94.8kPa.。
当泵的吸水量增加时，↑v q ，↑2u ，↓2p ，该真空表的读数增大。
1-26. 如附图所示。一高位槽向用水处输水，上游用管径为50mm 水煤气管，长80m ，途中设90°弯头5个。然后突然收缩成管径为40mm 的水煤气管，长20m ，设有1/2开启的闸阀一个。水温20℃，为使输水量达3×10-3 m 3/s ，求高位槽的液位高度z 。
解：取上部液面为截面1，出口为截面2，截面2为基准面，列伯努利方程：
f h g
u z g p g u z g p +++=++222
2222
11ρρ 21p p =，z z =1，02=z ，0=u
f h g
u z +=22
2
m/s 53.105.014.3103442
3
211=???==-d q u v π m/s 39.204.014.3103442
3
222=???==-d q u v π
查20℃水s Pa 100.13
??=-μ，3
kg/m 2.998=ρ，设mm 2.0=ε
4
3
1111064.710
0.105.053.12.998?=???==
-μρd u R e 53
2221054.910
0.104
.039.22.998?=???==
-μρd u R e 004.050
2
.01
==
d ε
005.040
2
.02
==
d ε
查莫迪摩擦系数图，030.01=λ，031.02=λ，50mm 的水煤气管90°标准弯头75.0=ξ，40mm 的水煤气管1/2开启闸阀5.4=ξ，突然收缩5.01=ξ，18.02=ξ
g u d l g u d l h g u z f 21222
2222
221111122???
? ??∑+++???? ??∑+=+=ξλξλ m 40.1281
.9239.218.05.404.020031.0181.9253.15.075.0505.080030.02
2=???? ??++?++???? ??+?+?=z
1-27. 如附图所示。用压缩空气将密闭容器(酸蛋)中的硫酸压送至敞口高位槽。输送流量为0.10m 3/min ，输送管
路为φ38×3mm 无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m ，在压送过程中设为不变。管路总长20m ，设有一个闸阀(全开)，8个标准90°弯头。求压缩空气所需的压强为多少MPa(表压)？
操作温度下硫酸的物性为ρ=1830kg/m 3，μ=12 mPa ·s 。 解：列1-2截面柏努利方程
122
2
222111
2
2f h u gz p u gz p +++=++ρρ 2111(p p p p p a -=-=表），01=z ，m 102=z ，01=u
2
2
212
u d l h f ??? ??+=ξλ 212
)(2
2
212
2
2
21u d l gz h u gz p f ρξλρρρρ??
? ??+++=++
=表
m/s 07.260
032.0785.010
.022=??==
A q u v 431001.110
12032
.007.21830?=???==
-μρud R e 无缝钢管取15.0=ε，005.032
15
.0==
d
ε
查图037.0=λ
90°弯头75.0=ξ，闸阀(全开) 17.0=ξ，缩小5.0=ξ
0.30MPa
Pa 1000.3207
.2183015.017.075.08032.020037.01081.91830)(52
1=?=??
?
? ??+++?+?+??=表p 习题27附图 *1-28. 粘度为30 mPa ·s 、密度为900kg/m 3的液体自容器A 流过内径40mm 的管路进入容器B 。两容器均为敞口，液面视作不变。管路中有一阀门，阀前管长50m ，阀后管长20m (均包括局部阻力的当量长度)。当阀全关时，阀前、后的压强计读数分别为0.09MPa 与0.045MPa 。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m 。试求：(1)管路的流量；(2)阀前、阀后压强计的读数有何变化？
解：（1）取阀高度为基准面
阀全关时流体静止，依据流体静力学方程
Pa 1091.110013.11009.05561?=?+?=+=a A p p P Pa 1046.110013.110045.05562?=?+?=+=a B p p P
阀1/4开度时，列A-B 截面柏努利方程
fAB B B A A
h u P u P ++=+2
222ρρ
fAB B
A
h P P +=
ρ
ρ
2
2u d l h fAB
∑=λ
设管内为层流，则ud
ρμ
λ64=
2
2322d
u
l P u d l P P B B
A
ρμρλρρ∑+=∑+= ()()()m/s 75.003
.03020503204.01046.191.132252=?++???-=
∑-=
μ
l d P P u B A
验证90003
.004
.075.0900=??==
μρud R e ，小于2000 /h m 39.3/s m 1042.904.0785.075.03342=?=??==-uA q v
（2）阀1/4开度时，列A-1截面柏努利方程
12
1
2
fA A
h u p P ++=ρρ A P 不变，1p 变小；
列B-2截面柏努利方程
B f B
h P u p 222
2+=+ρ
ρ 2
2
2u h B
f > B P 不变，2p 变大。
1-29. 在20℃下苯由高位槽流入某容器中，其间液位差5m 且视作不变，两容器均为敞口。输送管为Ф32×3mm 无缝钢管(ε=0.05mm)，长100m(包括局部阻力的当量长度)，求流量。
解：设高液面为截面1，低液面为截面2，低液面为基准面，列1-2截面柏努利方程
f h g
u z g p g u z g p +++=++222
2
222111ρρ a p p p ==21，m 51=z ，02=z ，021==u u
g
u d l h z f 221∑==λ
002.026
05
.01
==
d ε
设流动为湍流，查莫迪摩擦系数图031.0023.0-=λ，设027.0=λ
81
.92026.0100027.052???=u
m/s 97.0=u
20℃下苯s Pa 1037.74
??=-μ，3kg/m 879=ρ
验证441001.310
37.7026
.097.0879?=???==
-μρud R e 查莫迪摩擦系数图027.0=λ，与设定吻合。
/s m 1015.54
97.0026.014.343422-?=??==
u
d q v π
*1-30. 某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。烟囱的直径为2m ，ε/d =0.0004。烟气在烟囱内的平均温度为200℃，在此温度下烟气的密度为0.67kg/m 3，粘度为0.026 mPa ·s ，烟气流量为80000m 3/h 。在烟囱高度范围内，外界大气的平均密度为1.15kg/m 3，设烟囱内底部的压强低于地面大气压0.2kPa ，求此烟囱应有多少高度？
试讨论用烟囱排气的必要条件是什么？增高烟囱高度对烟囱内底部压强有何影响？ 解：列烟囱底部（1截面）和顶部（2截面）的柏努利方程
122
2
222111
2
2f h u gz p u gz p +++=++ρρ m/s 08.73600
2785.080000
2
=??==
A q u v 5
31065.310
026.0208.767.0?=???==
-μρud R e 查图得017.0=λ
2
22
1
u d H gH p p λρρ++= H ???
?
????++?-=-2208.7017.081.967.081.915.167.02.02 H 82.65.298-=-
m 8.43=H
烟囱得以排烟的必要条件是烟大气ρρ>，如果烟大气ρρ<，p 1不小于0，H 为负值，无法起到抽吸作用。 H 增加，p 1降低，抽吸量增加。
*1-31. 某水槽的截面积A =3m ，水深2m 。底部接一管子Ф32×3mm ，管长10m(包括所有局部阻力当量长度)，管道摩擦系数λ=0.022。开始放水时，槽中水面与出口高差H 为4m ，试求水面下降一米所需的时间。
1-32. 附图所示，管路用一台泵将液体从低位槽送往高位槽。输送流量要求为2.5×10-3 m 3/s 。高位槽上方气体
压强为0.2MPa(表压)，两槽液面高差为6m ，液体密度为1100kg/m 3。管道φ40×3mm ，总长(包括局部阻力)为50m ，摩擦系数λ为0.024。求泵给每牛顿液体提供的能量为多少？
解：以低位槽液面为1截面，高位槽为2截面，1截面为基准面，列伯努利方程：
122
2
22211122f e h g
u z g p H g u z g p +++=+++ρρ 压强以表压计，01=p ，021==u u ，612=-z z
12122
f e h z z g
p H +-+=
ρ m /s 75.2034.0785.0105.22
3=??==-A q u v m g u d l h f 60.1381
.9275.2034.050024.022
212
=???==λ
m h z z g p H f e 13.3860.13681
.91100102.06
12122=++??=+-+=ρ
习题32附图 习题33附图
*1-33. 如附图所示。两敞口容器其间液面差6m ，底部用管道相联。A 槽底部出口有一直径600mm 、长3000m 的管道BC ，然后用两根支管分别与下槽相通。支管CD 与CE 的长度皆为2500m ，直径均为250mm 。若已知摩擦系数均为0.04，试求A 槽向下槽的流量。设所有的局部阻力均可略去。
解：vCE vCD vBC v q q q q +==
2332
22211d u d u d u +=
∵ 32f f h h =
∴ u 2=u 3
两敞口容器其间液面间列柏努利方程，低液面为基准面
f DE a A a
h u gz p u gz p +++=++2
22
2ρρ 225.0250025.06.0416.0300004.0681.92
14u ???
? ?????? ???+?=? m /s 183.01=u
/h m 186/s m 052.06.0785.0183.03321==??==A u q v
*1-34. 如附图所示。水位恒定的高位槽从C 、D 两支管同时放水。AB 段管长6m ，内径41mm 。BC 段长15m ，内径25mm 。BD 段长24m ，内径25mm 。上述管长均包括阀门及其它局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项，分支点B 的能量损失可忽略，试求：(1)D 、C 两支管的流量及水槽的总排水量；(2)当D 阀关闭，求水槽由C 支管流出的出水量；
设全部管路的摩擦系数均可取0.03，且不变化，出口损失应另作考虑。
*1-35. 如附图所示。某水槽的液位维持恒定，水由总管A 流出，然后由B 、C 两支管流入大气。已知B 、C 两支管的内径均为20mm ，管长l B = 2m ，l C = 4m 。阀门以外的局部阻力可以略去。 (1)B 、C 两阀门全开(ζ=0.17)时，求两支管流量之比；
(2)提高位差H ，同时关小两阀门至1/4开(ζ=24)，使总流量保持不变，求B 、C 两支管流量之比； (3)说明流量均布的条件是什么？
设流动已进入阻力平方区，两种情况下的λ=0.028，交点O 的阻力可忽略。 解：（1）由汇点O 至两管口截面列柏努利方程
2
222
C fC B
fB u h u h +=+
2
2212
u d l h f ??? ??+=ξλ 2
12122
C C C
B B B u d l u d l ??? ??++=?
?? ??++ξλξλ 11++++=B B
C C
C
B
d
l d l u u ξλξλ
31.11
17.002.02
028.0117.002.04
028.011=++?++?
=++++==B B
C C
C
B
vC vB d l d l u u q q ξλξλ
（2）
05.11
2402.02
028.012402.04
028.011=++?++?
=++++=B B
C C
vC
vB
d
l d l q q ξλξλ
流量之比与H 无关。
（3）流量均布是以能量损失为条件。
*1-36. 欲将5000kg/h 的煤气输送100km ，管内径为300mm ，管路末端压强(绝压)为0.15MPa ，试求管路起点需要多大的压强？
设整个管路中煤气的温度为20℃，λ=0.016，标准状态下煤气的密度为0.85kg/m 3。 流量测量
1-37. 在一内径为300mm 的管道中，用毕托管来测定平均分子量为60的气体流速。管内气体的温度为40℃，压强为101.3kPa ，粘度0.02mPa ·s 。已知在管道同一横截面上测得毕托管水柱最大读数为30mm 。问此时管道内气体的平均速度为若干？
解：300kg/m 34.2313
273
41.226041.22=?==
T P PT M ρ
()ρ
ρρg
R u i -=
2
()()m/s 84.1534
.281
.934.2100003.022max =?-??=
-=
ρ
ρρg
R u i nax
53
max 1056.510
02.03
.084.1534.2?=???==
-μρd u R e 查图（P47）
81.0max
=u u
m /s 83.1284.1581.081.0max =?==u u
1-38. 在一直径为5 cm 的管道上装一标准的孔板流量计，孔径为25mm ，U 形管压差计读数为220mmHg 。若管
内液体的密度为1050kg/m 3，粘度为0.6 mPa ·s ，试计算液体的流量。
解：25.050252
2
1010=??
?
??=???? ??==d d A A m 设0C 仅与面积比m 有关，查图625.00=C
()()m/s 49.41050
81
.910501360022.02625
.020
0=?-??=-=ρ
ρρg
R C u i
m /s 123.15.425.00=?==mu u
4
31083.910
6.005.0123.11050?=???==
-μρud R ed 0C 与ed R 无关，仅与面积比m 有关，0C 正确
/h 7.93m /s m 1020.205.0785.0123.13332=?=??==-uA q v
1-39. 有一测空气的转子流量计，其流量刻度范围为400-4000L/h ， 转子材料用铝制成(ρ铝=2670kg/m 3)，今用
它测定常压、20℃的二氧化碳，试问能测得的最大流量为若干L/h ？
解：
()
()
空气二氧化碳二氧化碳空气空气
二氧化碳ρρρρρρ--=
f f v v q q
812.024
29
==
=
=
二氧化碳
空气二氧化碳
空气空气
二氧化碳M M q q v v ρρ L/h 32484000812.0max =?=二氧化碳v q
流体流动部分测试题 一.填空题 1.服从牛顿粘性定律的流体称为流体,该定律的表达式为,其中反映了流体的粘性大小,称之为粘度,它的SI单位是.液体的粘度随温度上升而,气体粘度随温度上升而.粘度为零的流体又称为流体. 2.流体的流动形态可分为, 和.它判断依据是准数. 3.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. 4.测速管测得的是管道中的速度,孔板流量计测得的是速度,而从流量计上可直接读出被测流体的体积流量. 5.理想流体在管道中流过时各截面上相等,它们是, 和之和,每一种能量等,但可以. 二.选择题 1.在法定计量单位中,粘度的单位是( ) A.cP B.P C.g/(cm.s) D.Pa.s 2.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是( ) A.同一种流体的内部 B.连续着的两种流体 C.同一种连续流体 D.同一水平上,同一种连续流体 3.在一水平变径管道上,细管截面A及粗管截面B 与U形管压差计相连,当流体流过时压差计测量的是( ) A.两截面间的总能量损失; B.两截面间的动能差; C.两截面间的局部阻力; D.两截面间的压强差 4.滞流和湍流的本质区别是( ) 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,湍流则有; D.湍流时边界层较薄 输送机械部分测试题 一. 填空题 1.离心泵的主要部件 有, , ; 2.离心泵的特性曲线包 括, , 三条曲线; 3.离心泵启动前需要向泵充满被输送的液 体,否则将可能产生 现象; 4.离心泵的安装高度超过允许吸上高度时, 将可能产生现象; 5.离心泵的扬程是 指 ,它的单位是; 6.若离心泵入口处真空表计数为93.32kPa, 当地大气压为101kPa,则输送42℃水(饱和 蒸气压为8.2kPa)时,则泵内发生 气蚀; 7.离心泵安装在一定管路上,其工作点是 指; 8.若被输送的流体粘度增大,则离心泵的压 头,流量,效 率,轴功率. 9.离心泵常采用调节流量;往 复泵采用调节流量; 10.离心泵启动前应出水阀;旋涡 泵启动前应出口阀; 11.往复泵的往复次数增加时,流量, 扬程. 二.选择题 1.离心泵的扬程是指( ) A.实际的升扬高度; B.泵的吸上高度; C.单位重量的流体通过泵所获的能量; D.液体出泵和进泵的压强差换算成的液柱高 2.离心泵的轴功率是( ) A.在流量为零时最大; B.在压头最大时最大; C.在流量为零时最小; D.在工作点时最小 3.离心泵的效率与流量的关系是( ) A.q增大,η增大; B.q增大,η减小; C. q增大,η先大后减小; D. q增大,η先减小后增大 4.离心泵的轴功率和流量的关系( ) A.q增大,N增大; B.q增大,N减小; C.q增大,N不变; D.q增大,N先增大后减小 5.离心泵在一定管路系统下工作时,泵压头与被输送液体的密度无关的条件是( ) A.Z1-Z2=0; B. ∑hf=0; C. P2-P1=0; D.
23. 10℃的水以500 L/min 的流量流过一根长为300 m 的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm 。有6 m 的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。 解：这是关于试差法的应用。 10C o 的水，3999.7/kg m ρ= 5130.7710Pa s μ-=?? 在管路两端端列柏努利方程，以管子中心线所在的水平面为基准面，得 6f A B h p p m g g ρ-==∑ 由范宁公式 f h g =∑22l u d g λ (1) (1) 在该题中，假设λ不是最好的选择，因为管径不知道，不好由/d ε 反查'λ，且假设λ后由于不知道d ，也不能求u 和Re 。 (2) 假设管径为待求量，但若假设d ，由于实际生产中管子的规格多样，范围太广，不易得到准确范围。 (3) 可假设u 根据本教材表11-，选择合适的流速代入计算。自来水的流速为1~1.5m/s 。 取水的流速为 /m s 。根据给出的ε也可判断，所计算的阻力损失和管子的粗糙度有关，必定为湍流。且流体黏度比较大，必须使u 在较大值时保证水是湍流的。 0.090490.4d m mm ==== 此时由(1)式计算的262129.810.09040.0210300 1.32gd lu λ???= ==? 450.0904 1.3999.7Re 8.991013.7510 du ρμ-??===??，/0.05/(0.09041000)0.00055d ε=?= 查摩擦系数图，'0.021λ=，两者之间一致，假设合理。 管子的直径为90.4mm 。 24. 某油品的密度为800 kg/m 3、黏度为41 cP ，由附图中所示的A 槽送至B 槽，A 槽的液面比B 槽的液面高1.5 m 。输送管径为89 3.5mm mm φ?、长50 m(包括阀门
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业:热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 ( ) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 ( ) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。( ) 11.相对静止状态的等压面可以就是斜面或曲面。 ( ) 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。( ) 13.壁面静压力的压力中心总就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就是此两流线间的单宽流量。 ( ) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。 ( ) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面就是等压面。 ( ) 17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。 ( ) 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时 与的对比关系。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q
流体流动习题 1. 雷诺准数的表达式为_________。当密度ρ＝1000kg/m3,粘度μ=1厘泊的水,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______. 答案：Re=d ｕρ/μ ; 105； 湍流 2. 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_________. 答案： 1m/s 3. 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s/,其体积流量为______.平均流速为_______.答案：s ；s 4. 管出口的局部阻力系数等于,管入口的局部阻力系数等于. 5. 流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿＿＿， 其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，平均速度与最大流速的关系为＿＿＿。 答案：湍流； ≈； 层流； ＝ umax 6. 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=____mH2O= _____Pa. （该地区的大气压为720mmHg) 答案： ； ×104pa 7. 应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________。 8．流体静压强P 的作用方向为（ B ） A ．指向受压面 B ．垂直指向受压面 C ．垂直受压面 D ．平行受压面 9. 层流与湍流的本质区别是 ( 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。 10. 在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（ C ）倍 A. 2 B. 8 C. 4 11. 某液体在一等径直管中作稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则层流时，流动阻力变为原来的（ C ） 2 22322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ= ??=??=
第一章 流体的性质 例1：两平行平板间充满液体，平板移动速度0.25m/s ，单位面积上所受的作用力2Pa(Ｎ／m2>，试确定平板间液体的粘性系数μ。 例2 ：一木板，重量为G ，底面积为 S 。此木板沿一个倾角为，表面涂有润滑油的斜壁下滑，如图所示。已测得润滑油的厚度为，木板匀速下滑的速度为u 。试求润滑油的动力粘度μ。 b5E2RGbCAP 例3：两圆筒，外筒固定，内筒旋转。已知：r1=0.1m ，r2=0.103m ，L=1m 。 。 求：施加在外筒的力矩M 。 例4：求旋转圆盘的力矩。如图，已知ω， r1，δ，μ。求阻力矩M 。 第二章 流体静力学
例1：用复式水银压差计测量密封容器内水面的相对压强，如图所示。已知：水面高程z0=3m, 压差计各水银面的高程分别为z1 = 0.03m, z2 = 0.18m, z3 = 0.04m, z4 = 0.20m,水银密度p1EanqFDPw ρ′=13600kg/m3，水的密度ρ=1000kg/m3 。试求水面的相对压强p0。 例2：用如图所示的倾斜微压计测量两条同高程水管的压差。该微压计是一个水平倾角为θ的Π形管。已知测压 计两侧斜液柱读数的差值为L=30mm ，倾角 θ=30°，试求压强差p1 –p2 。DXDiTa9E3d 例 3：用复式压差计测量两条气体管道的压差<如图所 示）。两个U 形管的工作液体为水银，密度为ρ2 ，其连接管充以酒精，密度为ρ1 。如果水银面的高度读数为z1 、 z2 、 z3、 z4 ，试求压强差pA –pB 。RTCrpUDGiT 例4：用离心铸造机铸造车轮。求A-A 面上的液体 总压力。 例5：已知：一块平板宽为 B ，长为L,倾角 ，顶端与水面平齐。求：总压力及作用点。 例7：坝的园形泄水孔，装一直径d = 1m 的 平板闸门，中心水深h = 3m ，闸门所在斜面与水平面成，闸门A 端设有铰链，B 端钢索
流体流动单元测试卷 一、单项选择题：（每题2分共30分） 1、在静止的流体内部各点处的静压强相等的必要条件是（）。 A、各点应该处于同一种流体的内部 B、各点应该处于同一种连续流体的内部 C、各点应该分别处于连通着的两种流体内部 D、各点应该处于同一种连续流体的内部，且处于同一水平面上 2、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，在管道各截面上的（）。 A、气体流动的流速相等 B、气体流动的质量流量相等 C、气体流动的体积流量相等 D、气体流动的速度逐渐变小 3、流体在圆形直管内层流流动，如果管径、管长均不变，则流体流动阻力与速度的 （）方成正比。 A、1 B、2 C、3 D、4 4、层流和湍流的本质区别是（） A、流速不同 B、流通截面积不同 C、雷诺数不同 D、层流无径向流动，湍流有径向流动 5、下列说法中正确的是( )。 A、静止的流体没有黏性 B、一定的流体在一定的管道中流动时，所受的阻力与流速成正比 C、直管阻力与流速成正比，局部阻力与流速不一定成正比 D、其它条件相同的情况下，黏性越大流体内摩擦力也越大 6、边长分别是200mm、300mm的矩形管的当量直径是（） A 、210mm B、240mm C、280mm D、250mm 7、水以0.05m·s-1的流速在35×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为( )。 A、层流 B、湍流 C、过渡流 D、无法确定。 8、某设备上真空表读数为，若当地大气压强为，则设备内绝对压强为( )。 A、kPa； B、10 kPa； C、kPa； D、90 kPa。 9、当管中的液体形成稳定流动时，已知d2=2d1，则( )。 A、u2=4u1 B、u1=4u2 C、u2=2u1 D、u1=2u2 10、在相同条件下，缩小管径，雷诺数（）。 A、不变 B、减小 C、增大 D、无法确定 11、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，在管道各截面上的（）。 A、气体流动的流速相等 B、气体流动的质量流量相等 C、气体流动的体积流量相等 D、气体流动的速度逐渐变小 12、理想流体流过竖直放置的等径圆管时，如果从上往下流，则其（）。 A、动能增加，位能上升，静压能下降 B、动能不变，位能下降，静压能下降 C、动能不变，位能下降，静压能上升 D、动能增加，位能下降，静压能下降
化工原理典型例题题解 第1章 流体流动 例1 沿程阻力损失 水在一段圆形直管内作层流流动，若其它条件不变，现流量及管径均减小为原来的二分之一，则此时因流动阻力产生的压力损失为原来的（ ）。 A 2倍 B .4倍 C .8 倍 D. 16 倍 解：因管内流体流动处于层流状态，根据哈根（Hahen ）-泊谡叶（poiseuille ）公式 2 32d lu P f μ= ? (1) 将式中的流速u 用流量v q 和管径d 表示出来， 2 4 d q u v π = (2) 将(2)式代入(1)式得 4 128d lq P v f πμ= ? (3) 现流量125.0v v q q =; 管径d 2=0.5d 1 ， 根据(3)式，压力损失ΔP f2满足下式 85 .01 /)5.0/(5.0//3 4 1 14 114 1 14221 2== = = ??d q d q d q d q P P v v v v f f 故答案C 正确。 例2 流体在管内流动时剪应力的分布 流体在管内流动的摩擦阻力，仅由流体与壁面之间的摩擦引起吗？ 解：圆管中沿管截面上的剪应力分布式为 r l g Z P g Z P 2) ()(2211ρρτ+-+= 由该式推导条件可知，剪应力分布与流动截面的几何形状有关，而与流体种类，层流或湍流无关。对于定常态流动体系，可见剪应力随圆管内流体半径的增大而增大，在壁面处，此剪应力达到最大。故剪应力（磨擦阻力）并非仅产生于壁面处，而是在流体体内亦存在。 例3 并联管路中的阻力损失 首尾相同的并联管路中，流体流经管径较小的支路时，总压头损失较大吗？ 例 4 附图 解：A 为分支点，B 为汇合点。并联管路Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ具有相同的起始点A 和终点B ，分别利用柏努利方
第一章《流体力学》练习题 一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 3．层流与湍流的本质区别是（）。
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。 D 4．气体是（）的流体。 A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 B 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。
C 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 A 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。
A 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 A 10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若
为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。 A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 B 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 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。 A
第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-?绝压真空度 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉? 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 2282575(0.76) 3.7644 p p d N π π =?=??=?410 每个螺钉能承受的最大力为： 62332.23100.014 4.96104 F N π =?? ?=?钉 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 p
所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱 高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈， B D p p ≈。 由静力学基本方程式知 232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+ 10009.810.05136009.810.05=??+?? 7161Pa =(表压) 417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+??=? 4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ，煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中，12Hg p p gR ρ-= (忽略吹气管内的气柱压力) 12a b p p p p gR ρ-=-= C D H 1 压缩空气 p
1.若流体的密度仅随( )变化而变化，则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动，是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加，气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 7.流体流动时，流场各空间点的参数不随时间变化，仅随空间位置而变，这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时，根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时，流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等，油压P也相等，而三缸所配的活塞结构不同，三个油动机的出力F1，F2，F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F 1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1
1、作用在流体的质量力包括（ D ） Ａ压力Ｂ摩擦力Ｃ表面力Ｄ惯性力 2、层流与紊流的本质区别是：（ D ） A. 紊流流速>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<紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线（ A ） A相重合；B相平行，呈直线； C相平行，呈阶梯状；D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间 的关系是（ C ） Ａp abs=p+p v Ｂp=p abs+p a Ｃp v=p a-p abs
Ｄ p = p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数D马赫数 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失； C 水泵提水高度+ 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成（ B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流； B 均匀流和非均匀流； C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。
流体流动练习题 一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（）。 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．气体是（）的流体。 B A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。 B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 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。 13. 层流层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.圆直管流动流体，滞流时雷诺准数围是（）。 A A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 15. 圆直管流动流体，湍流时雷诺准数是（）。 B
化工原理流体流动部分模拟试题及答案 一填空 (1）流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。 (2）离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定 转速 下，输送某种特定的液体时泵的性能。 (3) 处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、 同一种连续的液体 。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用 皮托 流量计测量。 (4) 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出： 单位质量流体的机械能衡算式为????常数=+ + =g p g u z E ρ22 ???少乘一个g ???????????； 单位体积流体的机械能衡算式为????? 常数=++ =p u gz E 2 2 ρρ????????????； 单位重量流体的机械能衡算式为?????? 常数=+ + =g p g u z E ρ22 ???????????； (5) 有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z 1ρg+（u 12 ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2） 。 (6）气体的粘度随温度升高而 增加 ，水的粘度随温度升高而 降低 。 (7) 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能 减小 。 (8) 流体流动的连续性方程是 u 1A ρ1= u 2A ρ2=······= u A ρ ；适 用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u 1d 12 = u 2d 22 = ······= u d 2 。 (9) 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 395mmHg 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg ，则其绝对压强为2105mmHg 。 (10) 并联管路中各管段压强降 相等 ；管子长、直径小的管段通过的流量 小 。 (11) 测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将 增加 ，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将 不变 。 (12) 离心泵的轴封装置主要有两种： 填料密封 和 机械密封 。 (13) 离心通风机的全风压是指 静风压 与 动风压 之和，其单位为 Pa 。 (14) 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头 降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。 降尘室的生产能力只与 沉降面积 和 颗粒沉降速度 有关，而与 高度 无关。 (15) 分离因素的定义式为 u t 2 /gR 。 (16) 已知旋风分离器的平均旋转半径为0. 5m ，气体的切向进口速度为20m/s ，则该分离器的分离因数为 800/9.8 。 (17) 板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的 1/4 。 (18) 在层流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 2 次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的 0.5 次方成正比。 二选择
1.雷诺准数的表达式为__________ 。当密度p= 1000kg/m3,粘度卩=1厘泊的水,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______ . 答案：Re二dup / 口 ; 105 ; 湍流 2.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_________ . 答案： 1m/s 3.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______ .答案： 0.0118m3/s ； 1.5m/s 4.管出口的局部阻力系数等于 __1.0___, 管入口的局部阻力系数等于 __0.5__. 5.流体在园直管内流动，当 Re>4000时的流型称为________ , 其平均速度与最大 流速的关系为_____ ，而 Re< 2000的流型称为 _______ ，平均速度与最大流速的关系为_____ 。 答案：湍流； Q 0.8umax; 层流； =0.5 umax 6.某设备上，真空度的读数为80mmH，g 其绝压 = ____ mH2O= ______ Pa. （该地区的 大气压为 720mmHg）答案：8.7mH2O ; 8.53 X 104pa 7.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是___________________ 。 8.流体静压强P的作用方向为（B ） A .指向受压面 B.垂直指向受压面 C .垂直受压面 D .平行受压面 9.层流与湍流的本质区别是（ D ）
第一章 流体及其主要物理性质 例1： 已知油品的相对密度为0.85，求其重度。 解： 例2： 当压强增加5×104Pa 时，某种液体的密度增长0.02%，求该液体的弹性系数。 解： 例3： 已知：A ＝1200cm 2，V ＝0.5m/s μ1＝0.142Pa.s ，h 1＝1.0mm μ2＝0.235Pa.s ，h 2＝1.4mm 求：平板上所受的内摩擦力F 绘制：平板间流体的流速分布图 及应力分布图 解：（前提条件：牛顿流体、层流运 动） 因为 τ1＝τ2 所以 3 /980085.085.0m N ?=?=γδ0=+=?=dV Vd dM V M ρρρρρ d dV V -=Pa dp d dp V dV E p 84105.2105% 02.01111?=??==-==ρρβdy du μ τ=??????? -=-=?2221110 h u h u V μτμτs m h h V h u h u h u V /23.02 112212 2 11 =+= ?=-μμμμμN h u V A F 6.41 1=-==μ τ
第二章 流体静力学 例1： 如图，汽车上有一长方形水箱，高H ＝1.2m ，长L ＝4m ，水箱顶盖中心有一供加水用的通大气压孔，试计算当汽车以加速度为3m/s 2向前行驶时，水箱底面上前后两点A 、B 的静压强（装满水）。 解： 分析：水箱处于顶盖封闭状态，当加速时，液面不变化，但由于惯性力而引起的液体内部压力分布规律不变，等压面仍为一倾斜平面，符合 等压面与x 轴方向之间的夹角 例2： （1）装满液体容器在顶盖中心处开口的相对平衡 分析：容器内液体虽然借离心惯性力向外甩，但由于受容器顶限制，液面并不能形成旋转抛物面，但内部压强分布规律不变： 利用边界条件：r ＝0，z ＝0时，p ＝0 作用于顶盖上的压强： （表压） （2）装满液体容器在顶盖边缘处开口的相对平衡 压强分布规律： =+s gz ax g a tg = θPa L tg H h p A A 177552=??? ?? ?+==θγγPa L tg H h p B B 57602=??? ?? ?-==θγγC z g r p +-?=)2( 2 2ωγg r p 22 2ωγ =C z g r p +-?=)2( 2 2ω γ
流体流动试题集及参考答案 一、填空题: 1、按照化工单元操作所遵循得基本规律得不同,可将单元操作分为 动量传递、热量传递、质量传递。 2、化工生产中,物料衡算得理论依据就是质量守恒定律, 热量衡算得理论基础就是能量守恒定律。 3、当地大气压为750mmHg时,测得某体系得表压为100mmHg,则该体系得绝 对压强850mmHg为真空度为-100mmHg、 4、液柱压力计量就是基于流体静力学原理得测压装置,用U形管压强计测压时, 当压强计一端与大气相通时,读数R表示得就是表压或真空度。 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差就是 与指示液密度、液面高度有关,与U形管粗细无关 5、转子流量计得设计原理就是依据流动时在转子得上、下端产生了压强差。 6、静止液体中两处压力相等得条件就是连续、同一液体、同一水平面。 7、流体体积流量用Q=uS来计算;质量流量用G=Qρ来计算;而流体流速用 u=Q/S来计算。 8、当流体得体积流量一定时,流动截面扩大,则流速减少,动压头减少,静压头增加。 9、柏努利方程实验中,在一定流速下某测压管显示得液位高度为静压头,当流速再增大时,液位高度降低;因为阻力损失增大, 10、理想流体就是指没有粘性或没有摩擦阻力而实际流体就是指具有粘性或有摩擦力。流体流动时产生摩擦阻力得根本原因就是流体具有粘性。
11、压头转换实验中,在一定流速下某测压管显示得液位高度为静压头值,流速再增大时,液位高度降低;因为阻力损失增大 12、P/(ρg)得物理意义就是表示流动系统某截面处单位重量流体所具有得静压能,称为静压头。mu2/2得物理意义就是表示流动系统某截面处1kg流体具有得动能。 13、雷诺准数得表达式为Re=dｕρ/μ。当密度ρ＝1000kg/m粘度μ=1厘泊得水,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10其流动类型为湍流 14、流体在圆直管内流动,当Re≥4000时得流型称为湍流, 其平均速度与最大流速得关系为Wm＝0.8Wｍａｘ Re≤2000得流型称为滞流,其平均速度为Wm＝0、5Wｍａｘ。 15、流体在圆管内作稳定连续流动时,当Re≤2000时为滞流流动,其摩擦系数λ=64/Re;当Re≥4000时为湍流流动。当Re在2000-4000之间时为过渡流。流体沿壁面流动时,有显著速度梯度得区域称为流动边界层。在管内呈湍流时,摩擦系数λ与Re; ε/d有关。当Re继续增大到大于某一定值时,则流体流动在完全湍流区,当ε/d为一常数时,其λ值为常数。 16、当密度ρ=1000kg/m,粘度=1(厘泊)得水,在内径为d=15mm,以流速为0、1 m/s在管内流动时,雷诺数等于1500,流动类型为层流。 17、当20℃得水(ρ=998、2kg/m,μ=1、005 厘泊)在内径为100mm得圆管内流动时,若流速为1、0 m、s时,其雷诺数Re为9、93×10,流动型态为湍流。 18、管出口得局部阻力系数等于1、0管入口得局部阻力系数等于0、5、 19、计算流体局部阻力损失得方法有当量长度法;阻力系数法;其相应得阻力损失
习题解答 1-41一敞口贮槽中装有油（密度为917kg/m 3 ）和水，液体总深度为3.66m ，其中油深为3m 。试计算油水分界处及贮槽底面的压力，分别用绝压和表压表示。（当地大气压为） 解：油水分界处： 表压：kPa gh p 0.27381.9917111=??==ρ 绝压：kPa p 12810013.1107.2541=?+?= 贮槽底面的压力： 表压：kPa gh p p 5.3366.081.91000107.242212=??+?=+=ρ 绝压：kPa p 13510013.110347.3542=?+?= 1-42用U 形压力计测量容器内液面上方的压力，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3 ，h 1=0.3m ，h 2=0.4m ，R=0.4m 。试求： （1）容器内的表压； （2）若容器内的表压增大一倍，压力计的读数R ‘ 。 解：（1）如图，1-2为等压面。 )(211h h g p p ++=ρ gR p p a 02ρ+= gR p h h g p a 021)(ρρ+=++ 则容器内表压： kPa h h g gR p p a 2.4781.97.090081.94.013600)(210=??-??=+-=-ρρ （2）当容器内的表压增大一倍时，此时 2 '2' 2 R R h h -+= )2 ()('21' 02' 1' 0'R R h h g gR h h g gR p -++-=+-=ρρρρ表 整理得 2 /) 2/(021' g g R h h g p R ρρρ--++= ‘表 m 77.02 /81.990081.913600)2/4.07.0(81.9900102.4723=?-?-??+??= 1-43如图所示，用复式压差计测量某蒸汽锅炉液面上方的压力，指示液为水银，两U 形压差计间充满水。相对于某一基准面，各指示液界面高度分别为z 0=2.0m, z 2=0.7m, z 4=1.8m, z 6=0.6m, z 7=2.4m 。试计算锅炉内水面上方的蒸汽压力。 习题1-42 附图
《例题力学》典型例题 例题1：如图所示，质量为m ＝5 kg 、底面积为S ＝40 cm ×60 cm 的矩形平板，以U ＝1 m/s 的速度沿着与水平面成倾角θ＝30的斜面作等速下滑运动。已知平板与斜面之间的油层厚度 δ＝1 mm ，假设由平板所带动的油层的运动速度呈线性分布。求油的动力粘性系数。 解：由牛顿摩擦定律，平板所受的剪切应力du U dy τμ μδ =＝ 又因等速运动，惯性力为零。根据牛顿第二定律：0m ==∑F a ，即： gsin 0m S θτ-?= ()3 24 gsin 59.8sin 301100.1021N s m 1406010 m U S θδμ--?????==≈????? 例题2：如图所示，转轴的直径d ＝0.36 m 、轴承的长度l ＝1 m ，轴与轴承的缝隙宽度δ＝0.23 mm ，缝隙中充满动力粘性系数0.73Pa s μ=?的油，若轴的转速200rpm n =。求克服油的粘性阻力所消耗的功率。 解：由牛顿摩擦定律，轴与轴承之间的剪切应力 ()60d d n d u y πτμ μδ =＝ 粘性阻力（摩擦力）：F S dl ττπ=?= 克服油的粘性阻力所消耗的功率： ()()3 223 22 3 230230603.140.360.732001600.231050938.83(W) d d n d n n l P M F dl πππμωτπδ -==??=??= ???= ? ?= 例题3：如图所示，直径为d 的两个圆盘相互平行，间隙中的液体动力黏度系数为μ，若下
盘固定不动，上盘以恒定角速度ω旋转，此时所需力矩为T ，求间隙厚度δ的表达式。 解：根据牛顿黏性定律 d d 2d r r F A r r ω ωμ μ πδ δ== 2d d 2d r T F r r r ω μπδ =?= 4 2 420 d d 232d d d T T r r πμωπμωδδ===? 4 32d T πμωδ= 例题4：如图所示的双U 型管，用来测定比水小的液体的密度，试用液柱高差来确定未知液体的密度ρ（取管中水的密度ρ水＝1000 kg/m 3）。 水 解：根据等压面的性质，采用相对压强可得： ()()()123243g g g h h h h h h ρρρ---=-水水 1234 32 h h h h h h ρρ-+-= -水
化工原理第1章 化工原理试题(附答案) 姓名 _________ 班级 _________ 学号 __________ 一、填空题: 1.( 3分) 题号 1001 第 1章知识点: 600 难度: 易 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000 kg.m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为1 [m.s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型 为_____. ***答案*** Re=dｕρ/μ ; 10; 湍流 2.( 3分) 题号 1002 第 1章知识点: 600 难度: 易 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000 kg. m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=10[mm],以流速为0.15 [m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型 为_____. ***答案*** Re=dｕρ/μ ; 1500; 层流 3.( 3分) 题号 1003 第 1章知识点: 600 难度: 易 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为2[m.s] 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____. ***答案*** Re=dｕρ/μ ; 5,46X10; 湍流 4.( 3分) 题号 1004 第 1章知识点: 600 难度: 易 雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水，在内径为d=10[mm]，以流速为0.5[m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为__ ___. ***答案*** Re=dｕρ/μ ; 1366; 层流 5.( 2分) 题号 1005 第 1章知识点: 600 难度: 易 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_____________. ***答案*** 1m.s 6.( 2分) 题号 1006 第 1章知识点: 600 难度: 易 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3m.s,此时管内的平均流速为_____________.