一、填空题（每空1分，共20分）
1、牛顿粘性定律的数学表达式为 _____________，粘度在SI 制中的单位是
__________，服从此定律的流体称为 _______________________________________。
2、实际流体与理想流体的主要区别在于 ，实际流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要区别在于 。
3、某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH ,__________Pa. 该地区的大气压为720mmHg 。
8.7m 02H ,pa 41053.8?.
4、常温下水的密度为10003m
Kg
，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类型为 ______________。
5310310.11000
.3.1.0?===-μρdu R e 。湍流。
5、在流动糸统中，若截面上流体的流速、压强、密度等仅随__________而变，不随__________而变，称为稳定流动。若以上各量既随__________而变，又随__________而变，称为不稳定流动。
6、流体在粗糙管内作湍流流动时，摩擦系数λ与 和 有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则λ仅与 有关。
7、因次分析的依据是____。
8、从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则
9、管内水流量将____，管路的局部阻力将____，直管阻力将____，管路总阻力将____。
等边三角形的边长为a ，其当量直径为____________________。
10、用阻力系数法来计算突然扩大和突然缩小的损失时，按_____管内的流速来计算动能项。
二．选择题（每小题2分，共30分）
1、通常流体的粘度随温度的变化规律为（ ）。
A. 温度升高，粘度减小
B. 温度升高，粘度增大
C. 对液体温度升高粘度减小，气体反之
D. 对液体温度升高粘度增大，气体反之
2、装在某设备进口处的真空表读数为50 kPa ，出口处压强表的读数为100 kPa ，
此设备进出口处的绝对压强差为（）kPa。
A. 150
B. 50
C. 75
D. 以上都不对
3、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. 层流无径向脉动，湍流有径向脉动
4、液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是（）。
A. 从位能大的截面流向位能小的截面
B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面
C. 从动能大的截面流向动能小的截面
D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面
5、某流体在内径为d0的水平直管中稳定流动，其流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d1（d1=d0/2）的直管时，其流速为原来的（）倍。
A. 2
B. 4
C. 8
D. 16
6．流体是由无数分子集团所组成的连续（）介质。
A. 空白
B. 连续
C. 辐射
D.漂流。
7．流体在圆管内层流流动时，平均速度是最大速度的（）。
A. 四分之一
B.一半
C.二倍；
D. 四倍。
8、流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为。
A. 1.2m；
B. 0.6m；
C. 2.4m；
D. 4.8m。
9、用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将。
A. 增加；
B. 不变；
C. 减小；
D. 不确定。
10、流体在圆形直管中流动时，若其已进入阻力平方区，则摩擦系数λ与雷诺数Re的关系为( )。
A. Re增加，λ增大
B. Re增加，λ减小
C. Re增加，λ基本上不变
D. Re增加，λ先增加大后减小
11、因次方析的目的在于( )。
A．得到各变量间的确切定量关系. B．用无因次数群代替变量,使实验与关联简化.
C．得到无因次数群间定量关系. D．无需进行实验，即可得到关联式.
12、流体流过两个并联管路管1和2，两管内均呈滞流。两管的管长L1=L2、管
内径d1=4d2，则体积流量V2/V1为（ ）。
A ．1/2
B ．1/4
C ．1/8
D ．1/16
三 计算题
1. 如附图所示，水在水平管道内流动。为测量流体在某截面处的压力，直接在该处连接一U 形压差计，指示液为水银，读数R ＝250mm ，h ＝900mm 。已知当
地大气压为101.3kPa ，水的密度1000=ρkg/m 3，水
银的密度136000=ρ kg/m 3。试计算该截面处的压
力。
解：图中A-A′面间为静止、连续的同种流体，且处
于同一水平面，因此为等压面，即'A A p p =
而 a A p p =' gR gm p p A 0ρρ++=
于是 gR gm p p a 0ρρ++=
则截面处绝对压力
Pa
5911725.081.9136009.081.910001013000=??-??-=--=gR
gm p p a ρρ
或直接计算该处的真空度
Pa
4218325.081.9136009.081.910000=??+??=+=-gR
gm p p a ρρ
由此可见，当U 形管一端与大气相通时，U 形压差计实际反映的就是该处的表压或真空度。
U 形压差计在使用时为防止水银蒸汽向空气中扩散，通常在与大气相通的一侧水银液面上充入少量水，计算时其高度可忽略不计。
2. 如附图所示，水在管道中流动。为测得A-A′、B-B′截面的压力差，在管路上方安装一U 形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R ＝150mm ，试计算A-A′、B-B′截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m 3和13600 kg/m 3。
解：图中，1-1′面与2-2′面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即
'11p p =， '22p p =
又 gm p p A ρ-=11
gR R m g p gR
p gR p p B 002021)('ρρρρ++-=+=+=
所以 gR R m g p gm p B A 0)(ρρρ++-=-
整理得 gR p p B A )(0ρρ-=-
此结果与式（1-9）相同，由此可见， U 形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示剂的密度、读数R 有关，而与U 形压差计放置的位置无关。 代入数据 Pa 1854015.081.9)100013600(=??-=-B A p p
3. 从一水池中用虹吸管吸水，系统尺寸如图所示。所用的虹吸管直径为Φ38mm×2.5mm ，管路的阻力忽略不计。计算：1）水在虹吸管中的流速。2）水管每小时的输水量。
4. 如附图所示，管路由一段φ89×4mm 的管1、一段φ108×4mm 的管2和两段φ57×3.5mm 的分支管3a 及3b 连接而成。若水以9×10－3m/s 的体积流量流动，且在两段分支管内的流量相等，试求水在各段管内的速度。
解： 管1的内径为 m
8142891=?-=d 则水在管1中的流速为
m /75.1081.0785.010*******=??==-d V u S π
管2的内径为 m m 100421082=?-=d
由式（1-20d ），则水在管2中的流速为 m/s 15.1)100
81(75.1)(222112=?==d d u u 管3a 及3b 的内径为 m m 505.32573=?-=d
又水在分支管路3a 、3b 中的流量相等，则有 33222A u A u =
即水在管3a 和3b 中的流速为
m/s 30.2)50
100(215.1)(2223223===d d u u 5. 容器间相对位置的计算
如附图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液管为φ45×2.5mm 的钢管，要求送液量为3.6m 3/h 。设料液在
3b 3a
附图
管内的压头损失为1.2m （不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？
解：如图所示，取高位槽液面为1-1′截面，进料管出口内侧为2-2′截面，以过2-2′截面中心线的水平面0-0′为基准面。在1-1′和2-2′截面间列柏努利方程（由于题中已知压头损失，用式（1-22a ）以单位重量流体为基准计算比较方便）
f e h g
p u g z H g p u g z ∑+++=+++ρρ222212112121 其中： z 1=h ； 因高位槽截面比管道截面大得多，故槽内流速比管内流速小得
多，可以忽略不计， 即u 1≈0； p 1=0（表压）； H e =0
z 2=0； p 2=0（表压）； Σh f =1.2m
796.004.0785.036006.34
222=?==d V u s π m/s 将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度
23.12.1796.081
.9212=+??=h m 计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。
解本题时注意，因题中所给的压头损失不包括出口能量损失，因此2-2′截面应取管出口内侧。若选2-2′截面为管出口外侧，计算过程有所不同。
6. 管内流体压力的计算
如附图所示，某厂利用喷射泵输送氨。
管中稀氨水的质量流量为1×104kg/h ，密度
为1000kg/m 3，入口处的表压为147kPa 。
管道的内径为53mm ，喷嘴出口处内径为
13mm
，喷嘴能量损失可忽略不计，试求
喷嘴出口处的压力。
解：取稀氨水入口为1-1′截面，喷嘴出口为2-2′截面，管中心线为基准水平面。在1-1′和2-2′截面间列柏努利方程
f e W p u
g z W p u g z ∑+++=+++ρ
ρ222212112121
其中： z 1=0； p 1=147×103 Pa （表压）；
26.11000
053.0785.036001000042211=??==ρπ
d m u s
m/s z 2=0；喷嘴出口速度u 2可直接计算或由连续性方程计算
94.20)013
.0053.0(26.1)(222112===d d u u m/s W e =0； ΣW f =0 将以上各值代入上式
1000
94.202110001014726.1212232p +?=?+? 解得 p 2=－71.45 kPa （表压） 即喷嘴出口处的真空度为71.45kPa 。
喷射泵是利用流体流动时静压能与动能的转换原理进行吸、送流体的设备。当一种流体经过喷嘴时，由于喷嘴的截面积比管道的截面积小得多，流体流过喷嘴时速度迅速增大，使该处的静压力急速减小，造成真空，从而可将支管中的另一种流体吸入，二者混合后在扩大管中速度逐渐降低，压力随之升高，最后将混合流体送出。
7. 流体输送机械功率的计算
某化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液（密度为100kg/m 3）输送至吸收塔顶，经喷嘴喷出，如附图所示。泵的入口管为φ108×4mm 的钢管，管中的流速为
1.2m/s ，出口管为φ76×3mm 的钢管。贮液池中碱液的深度为1.5m ，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。碱液流经所有管路的能量损失为30.8J/kg （不包括喷嘴），在喷嘴入口处的压力为29.4kPa （表压）。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率。
解：如图所示，取碱液池中液面为1-1′截面，塔顶喷嘴入口处为2-2′截面，并且以1-1′截面为基准水平面。
在1-1′和2-2′截面间列柏努利方程
f e W p u
g z W p u g z ∑+++=+++ρ
ρ222212112121 （a ） 或 f e W p p u u g z z W ∑+-+-+-=ρ1
2212212)(21
)( （b ）
其中： z
1=0； p 1=0（表压）； u 1≈0
z 2=20-1.5=18.5m ； p 2=29.4×103 Pa （表压）
已知泵入口管的尺寸及碱液流速，可根据连续
性方程计算泵出口管中碱液的流速：
45.2)70
100(2.1)(2222===d d u u 入入 m/s ρ=1100 kg/m 3， ΣW f =30.8 J/kg
将以上各值代入（b ）式，可求得输送碱液所需
的外加能量 0.2428.301100
104.2945.22181.95.183
2=+?+?+?=e W J/kg 碱液的质量流量 37.10110045.207.0785.042222=???==ρπ
u d m s kg/s
泵的有效功率 kW 51.2W 251037.10242==?==s e e m W N
泵的效率为60%，则泵的轴功率 18.46.051.2===η
e N N kW 8. 分别计算下列情况下，流体流过φ76×3mm 、长10m 的水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。
（1） 密度为910kg/、粘度为72cP 的油品，流速为1.1m/s ；
（2） 20℃的水，流速为2.2 m/s 。
解：（1）油品：
200097310721.191007.0Re 3
<=???==-μρu
d 流动为层流。
0658.0973
64Re 64===λ 所以能量损失 J /k g 69.52
1.107.0100658.022
2===u d l W f λ 压头损失 m 58.081
.969.5===g W h f
f 压力损失 Pa 517869.5910=?==?f f W p ρ
（2）20℃水的物性：3kg/m 2.998=ρ，310005.1-?=μ Pa·s
531053.110
005.12.22.99807.0?=???==-μρu
d R
e 流动为湍流。求摩擦系数尚需知道相对粗糙度d ε，查表，取钢管的绝对粗糙度ε为0.2mm ，则 00286.070
2.0==d ε
根据Re =1.53×105及d ε＝0.00286查图，得λ＝0.027
所以能量损失 J /k g 33.92
2.207.010027.022
2===u d l W f λ 压头损失 m 95.081
.933.9===g W h f
f 压力损失 Pa 931333.92.998=?==?f f W p ρ
9. 如附图所示，料液由敞口高位槽流入精馏塔中。塔内进料处的压力为30kPa （表压），输送管路为φ45×2.5mm 的无缝钢管，直管长为10m 。管路中装有180o回弯头一个，90o标准弯头一个，标准截止阀（全开）一个。若维持进料量为5m 3/h ，问高位槽中的液面至少高出进料口多少米？
操作条件下料液的物性：3kg/m 890=ρ，3102.1-?=μ Pa·s ，036.0=λ 180o回弯头 5.1=ζ 90o标准弯头 75.0=ζ 标准截止阀（全开） 4.6=ζ
解：如图取高位槽中液面为1-1′面，管出口内侧为2-2′截面，且以过2-2′截面中心线的水平面为基准面。在1-1′与2-2′截面间列柏努利方程(取出口端内侧)：
f W p u
g z p u g z ∑+++=++ρ
ρ222212112121 其中： z 1=h ； u 1≈0； p 1=0（表压）；
z 2=0； p 2=20kPa （表压）；
1.104.0785.0360054
222=?==d V u s π m/s 管路总阻力 22'
u d l W W W f f f ??? ??∑+=+=∑ζλ 15.94.675.05.15.0=+++=∑∴ζ
98.1021.115.904.010036.0222=??
? ??+?=??? ??∑+=∑u d l W f ζλJ/kg 所求位差
m 62.481.9/)98.1021.18901030(/)2(2
3222
=++?=∑++=g W u p h f ρ 10. 如图所示，从自来水总管接一管段AB 向实验楼供水，在B 处分成两路各通向一楼和二楼。两支路各安装一球形阀，出口分别为C 和D 。已知管段AB 、BC 和BD 的长度分别为100m 、10m 和20m （包括管件的当量长度），管内径皆为30mm 。假定总管在A 处的表压为0.343MPa ，不考虑分支点B 处的动能交换和能量损失，且可认为各管段内的流动均进入阻力平方区，摩擦系数皆为0.03，试求：
（1） D 阀关闭，C 阀全开（)4.6=ξ时，BC 管的流量为多少？
（2） D 阀全开，C 阀关小至流量减半时，BD 管的流量为多少？总管流量又为
多少？
解：（1）在A-C 截面（出口内侧）列柏努利方程
=++22A A
A u p gz ρ∑-+++C A f C C C w u p gz ,22ρ C A z z = 0≈A u 表）(0=C p
2)(2,C BC AB C A f u d l l w 阀入口ξξλ+++=∑- 2
)1(2C BC AB A u d l l p ++++=阀入口ξξλρ )14.65.003
.01010003.0/(100021043.35++++??=C u =2.41m/s
2
4d u V C C π==s m /1071.1403.041.2332-?=π (2) D 阀全开，C 阀关小至流量减半时：
在A-D 截面（出口内侧）列柏努利方程（不计分支点B 处能量损失）
=++22A A
A u p gz ρ∑-+++D A f D D D w u p gz ,22ρ 其中： m z z D A 50==， 0≈A u 表）
(0=D p 2
)(2)(22,D BD AB D A f u d l u d l w 阀入口ξλξλ+++=∑- +=g p A 5ρ2
)1(2)(22
D BD AB u d l u d l ++++阀入口ξλξλ 20.17.1414)03.0(4
1085.0427.141403.0/44/2
3222+=+?=+====-D D D c D
D D D V V d V V u V V d V u ππππ 2
)7.1414()14.603.02003.0(2)20.17.1414()5.003.010003.0(81.9510001043.3225D D V V ++++++?=?
化简得 059.221107.11028.1528=-?+?D D
V V 解得： s m V D /1010.834-?=
总管流量 s V V V D C /m 1066.1101.8105.83344---?=?+?=+=
11. 用水泵向高位水箱供水（如附图所示），管路流量为150m 3/h ，泵轴中心线距水池液面和水箱液面的垂直距离分别为2.0m 和45m 。泵吸入管与排出管分别为内径205mm 和内径180mm 的钢管。吸入管管长50m （包括吸入管路局部阻力的当量长度），排出管管长200m （包括排出管路局部阻力的当量长度），吸入管和排出管的管壁粗糙度均为0.3mm ，水的密度1000 kg/m 3，粘度1.0×10-3 Pa ﹒s ，泵的效率为65%，圆管内湍流摩擦系数用下式计算：
23.0Re 681.0??? ??+=d ελ
试求：（1）吸入管和排出管内的流速、雷诺数各为多少？各属于哪种流动类型？
（2）泵吸入口处A 点的真空表读数？
解：（1）吸入管内流速
263.1205
.0785.03600/1502111=?==A V u m/s ， 25891510
0.11000263.1205.0Re 3111=???==-μρ
u d ，属于湍流；
排出管内流速 638.1180.0785.03600/1502
222=?==
A V u m/s ，
294840100.11000638.1180.0Re 3
222=???==-μρu d ，属于湍流； （2）在1－1与2－2间列柏努利方程
∑-+++=++212222211122f W u p g z u p g z ρρ
00111=≈=z u p p a
()????????+-+-22221221221u d l u u g z z p p p A λρ＝－＝真
0231.0258915682053.01.023.0=??? ??+=λ
249112263.1205.0500231.02263.181.92100022=???
? ???++??＝真A p Pa
3
第一章流体流动 流体的重要性质 1.某气柜的容积为 6 000 m3,若气柜内的表压力为kPa，温度为40 C。已知各组分气体的体积分数为：H2 40%、N2 20%、CO 32% CQ 7%、CH 1%,大气压力为kPa，试计算气柜满载时各组分的质量。 解：气柜满载时各气体的总摩尔数 pV 101.3 5.5 1000.0 6000 , , n t mol 246245.4mol RT 8.314 313 各组分的质量： 40%246245.42kg197 kg m H 240% n t M H2 m N220% n t M N 220%246245.428 kg1378.97kg I^CO32% n t M CO32%246245.428 kg2206.36kg I^CO 27%m M CO 27%246245.444 kg758.44kg ITI CH 41%m M CH 41%246245.416kg39.4kg 2 ?若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。 解：m t m! m260 60 kg 120kg m260 60 3 V t V V21m 0.157m 8301710 12 m t 120kg m3764.33kg m3 m V t0.157 流体静力学 3 ?已知甲地区的平均大气压力为kPa，乙地区的平均大气压力为kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能 维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同 解：（1）设备内绝对压力
第一章流体流动 一、单项选择题（每小题1分） 1．在SI单位制中，通用气体常数R的单位为( )B A. atm·cm / mol·K B. Pa·m /mol·K C. Kf·m / mol·K D. Ibf·ft / Ibmol·K 2．系统处于稳态指的是( )C A. 系统操作参数不随时间改变 B. 系统操作参数不随位置改变 C. 系统操作参数随位置改变,但不随时间改变 D. 系统操作参数随时间改变,但不随位置改变 3.下列流体中，认为密度随压力变化的是( )A A．甲烷 B.辛烷 C.甲苯 D. 水 4. 下列关于压力的表述中，正确的是( )B A. 绝对压强= 大气压强+ 真空度 B. 绝对压强= 大气压强- 真空度 C. 绝对压强= 大气压- 表压强 D. 绝对压强= 表压强+ 真空度 5．某系统的绝对压力为0.06MPa，若当地大气压为0.1MPa，则该系统的真空度为( )C A. 0.1MPa B. 0.14MPa C. 0.04MPa D. 0.06MPa 6. 容器中装有某种液体，任取两点A，B，A点高度大于B点高度，则( )B A. p A > p B B. p A < p B C. p A = p B D. 当液面上方的压强改变时,液体内部压强不发生改变 7．在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U型压差计，当流体流过该管时，压差计读数R值反映( )。A A．A、B两截面间的压强差；B．A、B两截面间的流动阻力； C．A、B两截面间动压头变化；D．突然扩大或缩小的局部阻力。 8. 使用U型管压差计测量较小压差时，为了准确读数，下列方法中正确的做法是（）C A. 选择较大密度的指示液 B. 选择较小密度的指示液 C. 使用与被测流体密度相近的指示液 D. 加大指示液与被测流体密度的差别 9．用一U型管压差计测定正辛烷在管中两点间的压强差，若两点间的压差较小，为了提高读数精度，你认为较好的指示剂为( )D A. 乙醇 B. 水 C. 汞 D. 甲苯 10．所谓理想流体，指的是（）A A. 分子间作用力为零的流体 B. 牛顿流体 C. 稳定的胶体 D. 气体 11．牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈( )。C A．过渡型流动；B．湍流流动；C．层流流动；D．静止状态。12．有两种关于粘性的说法：( )A (1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 (2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
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
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.层流底层越薄( )。 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.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。 16.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。 17.圆直管流动流体，湍流时雷诺准数是（）。B A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为（）。 A A. 74.3kPa； B. 101kPa； C. 127.6kPa。 19.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（）倍。 C A. 2； B. 8； C. 4。 20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。 C
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和表压强。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) 3.7644p p d N ππ =?=??=?410 每个螺钉能承受的最大力为： 62332.23100.014 4.96104F N π=???=?钉 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 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p C D
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 管和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、水和水 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，相界面和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) H 1 压缩空气 p
第一章 流体流动 主要内容：流体静力学及其应用；流体流动中的守衡原理；流体流动的内部结构；阻力损失； 流体输送管路的计算；流速、流量测量；非牛顿流体的流动。 重点内容：流体静力学基本方程及其应用；连续性方程，柏努利方程及其应用；管内流体流动助力；管路计算。 难点内容：机械能衡算式——柏努利方程；复杂管路的计算。 基本要求：熟练掌握机械能衡算式——柏努利方程， 课时安排：24 第一节 流体的重要性质--流体静力学 基本概念： 1．流体：具有流动性的液体和气体统称为流体。 2．连续性介质假定：流体是由连续的流体质点组成的。 3．流体静力学—研究流体处于静止平衡状态下的规律及其应用； 4．流体动力学—研究流体在流动状态下的规律及其应用。 5．不可压缩流体和可压缩流体 一、流体的密度： 单位体积流体的质量 ρ=m/V [kg/m 3 ] 重度—工程单位制中，表示密度的单位，其数值与密度相同。3 -?m kgf 比重—物料密度与纯水（227K ）密度之比，其数值的一千倍等于密度的数值。 比容——密度的倒数ρ 1 =v 。 1.纯流体的密度 液体的密度随压强变化小，但随温度稍有变化；气体的密度随压强、温度变化大。理想气体ρ（t 不太低，p 不太高的气体，可用理想气体状态方程） PV=nRT RT PM V m = = ρ 或004.22TP P T M ?=ρ 对t 低，p 高的气体，可用真实气体状态方程计算 2.混合流体的密度 （1）液体混合物的m ρ（1kg 基准） ∑ =i i m w ρρ1 (假设为理想溶液) ρi 液体混合物中各纯组分的密度。W i ：液体混合物中各组分的质量分率。
第一二章习题 一、选择题 1．如图示，某直管管路，阀门A、B全开时，截面1和截面2的测压管液面高为h1和h2,液体先后流经A、B阀， 若关小A阀，h1___↓____； h2____↓____, h1-h2____↓____; 若A阀不变，关小B阀，h1__↑_____； h2____↑____, h1-h2____↓____. 2．管路上装一阀门，减小开度，则流量流速___↓___；液体流经总阻力损失_____不变__；直管阻力___↓__，局部阻力___↑____。 3．水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，水流量将___↓____；管道总阻力损失__不变______；摩擦系数______不变___（如在阻力平方区）。 4．有一并联管路，如图所示，两段管路的流量、流速、管径、管长、流动阻力损失分别为V1 V2 u1 u2 d1 d2 L1 L2 hf1 hf2 ，及d1=2d2, L1=2L2,则 （1）hf1/ hf2=_____１___ (2)当两段管路中流动均为滞流时，V1/ V2=____８___； u1/ u2=___２____ (3)当两段管路中流动均为湍流时,并取相同的摩擦系数，V1/V2=_４____； u1/ u2=___１___ 5. 水在下图管道中流动,流量为42.4m3/h,A B两截面的内径分别为dA=50mm, dB=100mm,AB两截面的压强 计读数为pA= kPa, pB=60kPa,那么水流动的方向是由___Ａ___流向__Ｂ_______. 6. 敞口容器底部有一(出)进水管,如图,容器内水面保持恒定,管内水流动速度头为0.5m水柱, (1)对a,水由容器流入管内,则2点的表压p2= m水柱____ (2)对b,水由水管流入容器,则2点的表压p2=__1 m水柱______ 7. 在下面两种情况下,假如流体流量不变,而圆形直管如果直径减少1/2,则因直管阻力而引起的压强降为 原来的________ A 如两种情况都为层流 16倍 B 两种情况均在阻力平方区,且认为摩擦系数为常数. ３２倍 8. 某流体在直管中作层流流动,在流速不变的情况下,管长管径同时增加一倍,其阻力损失为原来的 ___１ ／２______. 9. 流体在一圆形直管中流动,平均流速0.5m/s,压降强为10Pa,Re为1000, 则管中心处点速度为____１ m/s____;若流速增到1 m/s,则压强降为___20______Pa.
第一章 流体流动 流体的重要性质 1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。 解：气柜满载时各气体的总摩尔数 ()mol 4.246245mol 313 314.86000 0.10005.53.101t =???+== RT pV n 各组分的质量： kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =??=?=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =??=?=M n m kg 36.2206kg 284.246245%32%32C O t C O =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722C O t C O =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144C H t C H =??=?=M n m 2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的 密度。设混合油为理想溶液。 解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m 33 122 1 1 21t m 157.0m 7106083060=??? ? ??+=+ = +=ρρm m V V V 3 3t t m m kg 33.764m kg 157 .0120=== V m ρ 流体静力学 3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= () kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=() kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大
第一章流体流动和输送 1-1 烟道气的组成约为N275%，CO215%，O25%，H2O5%（体积百分数）。试计算常压下400℃时该混合气体的密度。 解：M m=∑M i y i=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1 ρm=pM m/RT=101.3×103×30.1/(8.314×103×673)=0.545kg/m3 1-2 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多少？ 解：成都p R=95-8=87kPa（真空度） 拉萨p R=62-8=54kPa（真空度） 1-3 用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。在某气速下测得R1为400mmHg，R2为90mmHg，R3为40mmH2O，试求上述值。 解：p B=R3ρH2O g+R2ρHg g=0.04×1000×9.81+0.09×13600×9.81=12399.8Pa（表）p A=p B+R1ρHg g=12399.8+0.4×13600×9.81=65766.2Pa（表） ?p=p A-p B=65766.2-12399.8=53366.4Pa 1-4 如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为ρ0，空气密度为ρ，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角α为30o时，若要忽略贮液器内的液面高度h的变化，而测量误差又不得超过1%时，试确定D/d比值至少应为多少？
一、单选题 1．单位体积流体所具有的（ A ）称为流体的密度。 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（ B ）的流体。 A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体内，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（ D ）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。 8．当被测流体的绝对压力（ A ）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。 9．（ A ）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。 10．被测流体的（ D ）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。 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（ 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；
第一章流体流动 一、单项选择题（每小题1 分） 1.在SI 单位制中，通用气体常数R 的单位为( )B A.atm· cm / mol·K B. Pa· m /mol·K C. Kf· m / mol·K D. Ibf· ft / Ibmol·K 2.系统处于稳态指的是( )C A.系统操作参数不随时间改变 B.系统操作参数不随位置改变 C.系统操作参数随位置改变,但不随时间改变 D.系统操作参数随时间改变,但不随位置改变 3.下列流体中，认为密度随压力变化的是( )A A.甲烷 B.辛烷 C.甲苯 D. 水 4.下列关于压力的表述中，正确的是( )B A.绝对压强= 大气压强+ 真空度 B. 绝对压强= 大气压强- 真空度 C. 绝对压强= 大气压- 表压强 D. 绝对压强= 表压强+ 真空度 5.某系统的绝对压力为0.06MPa，若当地大气压为0.1MPa，则该系统的真空度为( )C A. 0.1MPa B. 0.14MPa C. 0.04MPa D. 0.06MPa 6.容器中装有某种液体，任取两点A，B，A 点高度大于B 点高度，则( )B A.p A > p B B.p A < p B C.p A = p B D.当液面上方的压强改变时,液体内部压强不发生改变 7.在一水平变径管路中，在小管截面A 和大管截面B 连接一U 型压差计，当流体流过该管时，压差计读数R 值反映( )。A A．A、B 两截面间的压强差；B．A、B 两截面间的流动阻力； C．A、B 两截面间动压头变化；D．突然扩大或缩小的局部阻力。 8.使用U 型管压差计测量较小压差时，为了准确读数，下列方法中正确的做法是（）C A.选择较大密度的指示液 B. 选择较小密度的指示液 C. 使用与被测流体密度相近的指示液 D. 加大指示液与被测流体密度的差别 9.用一U 型管压差计测定正辛烷在管中两点间的压强差，若两点间的压差较小，为了提高 读数精度，你认为较好的指示剂为( )D A.乙醇 B. 水 C. 汞 D. 甲苯 10.所谓理想流体，指的是（）A A.分子间作用力为零的流体 B. 牛顿流体 C. 稳定的胶体 D. 气体 11.牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈( )。C A.过渡型流动；B．湍流流动；C．层流流动；D．静止状态。12．有两种关于粘性的说法：( )A (1)无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。
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
第一章流体的流动与输送 一、选择题 1. 流体在圆形直管内做稳定层流流动时，其平均速度与管内最大流动速度的比值为。 A．约0.8/1 ； B．0.5 /1 ； C．2.0/1 ； D 1/0.8 2.容器中装有某种液体，任取两点A，B，A点高度小于B点高度，则 ( ) A. p A > p B B. p A < p B C. p A = p B D.当液面上方的压强改变时，液体内部压强不发生改变 3．流体流过两个并联管路管1和2，两管内均呈滞流。两管的管长L1＝L2、管内径d1＝2d2，则体积流量Q2/Q1为( )。 A．1/2；B．1/4；C．1/8；D．1/16。 4．牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈( )。 A．层流流动；B．湍流流动；C．过渡型流动；D．静止状态。5．流体在圆直管内流动，充分湍流(阻力平方区)时，摩擦系数λ正比于( )。(G为质量流速) A．G2；B．G；C．G0；D．G-1。 6．有两种关于粘性的说法：( ) (1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 (2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。 A．这两种说法都对B．第一种说法对，第二种说法不对 C．这两种说法都不对D．第二种说法对，第一种说法不对 7．水以2 m·s-1的流速在?35 mm×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3 Pa·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．离心泵原来输送水时的流量为q V，现改用输送密度为水的1.2倍的水溶液，其它物理性质可视为与水相同，管路状况不变，流量( )。 A．增大；B．减小；C．不变；D．无法确定。 9．装在某设备进口处的真空表读数为50 kPa，出口压力表的读数为100 kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为( )kPa。 A．150；B．50；C．75；D．25。 10．用某孔板流量计测量一流通管道中水的流量时，U形管液柱压差计的读数为100 mm(指示液为水银)，此时测得管中水的流量为72 m3·hr-1，当其它条件不变时，使管道中的流量减半，则此时U形管液柱压差计的读数为( )mm。 A．75；B．50；C．25；D．12.5。 11．在不同条件下测定直管湍流和完全湍流区的λ－Re关系数据，必须在( )时，数据点才会落在同一曲线上。 A．实验物料的物性ρ、μ完全相同；B．管壁相对粗糙度相等； C．管子的直径相等；D．管子的长度相等。 13．各种型号的离心泵特性曲线( )。
第1章流体流动 一、思考题 1、粘性流体在流动过程中产生阻力的原因是什么？ 2、定态流体与非定态流体有何区别？ 3、机械能包括哪几项？有何特性？ 4、牛顿流体与非牛顿流体有何区别？ 5、何为相对粗糙度？它对层流阻力系数有何影响？ 6、边界层分离时为何有旋涡产生？ 7、气体、液体的粘度随温度如何变化？ 8、考察流体质点运动的方法有哪些？ 9、当量直径如何定义的？ 10、对牛顿型流体管中何处速度梯度最大，何处剪应力最小？ 11、λ随流速的增加而减小（阻力平方区近于常数）为什么能量损失反而增加？ 12、管内流体的流速大小与层流内层的薄厚有何关系？流体粘度的大小与层流内层的薄厚有何关系？ 13、流体在管内呈层流流动是，其λ与ε/d有何关系？λ与Re有何关系？关系如何？ 14、当流体处于阻力平方区时，λ与什么有关？ 15、流体进入管中作层流流动，经起始段长度后，速度分布呈什么形状，边界层厚度为何？ 16、局部阻力计算有几种方法？如何表示？ 17、那种流量计是恒压降、变截面的流量测量装置？ 18、那种流量计是变压降、恒截面的流量测量装置？ 19、流动型态有几种？各为何？流型判据是什么？各流型是如何判定的？ 20、对一三支并联管路，主管中的流量与支管中的流量有何关系？ 21、在工程单位制中，质量的单位是什么？ 22、湍流粘度μ‘是不是流体的物性？它与什么有关？ 23、层流时直管阻力损失如何计算？湍流直管阻力损失的经验式？ 24、水的经济流速是多少？一般气体的常用流速是多少？ 二、计算题 1.用习题1-1附图所示的U型压差计测量管路A点的压强，U型压差计与管 路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。 [（1）p A（绝压）=1.28×105 Pa；（2）p A（表压）=2.66×104 Pa]
第一章 流体流动习题解答 1.解：（1） 1atm=101325 Pa=760 mmHg 真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为 p =4 61097.8)10082.0(10132576.00?=?--?N/m 2 （2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为4 1097.8?Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa 混合气体的摩尔质量 Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol 混合气体在该条件下的密度为： ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4×273703×2200101.3=10.858 kg/m3 3.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH 大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT 根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H 代入上式得 ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh 移项整理得 dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H 对以上等式两边积分， 101325pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H 所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp101325=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15
即： lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 （2）已知地平面处的压力为101325 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=101325×330763=45431 Pa 将p 山顶代入上式 ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。 4.解：根据流体静力学基本方程可导出 p 容器-p 大气=Rgρ水-ρ煤油 所以容器的压力为 p 容器=p 大气+Rgρ水-ρ煤油=101.3+8.31×9.81×（995-848）1000=113.3 kPa 5.解：6030sin 120sin '=?== αR R mm 以设备内液面为基准，根据流体静力学基本方程，得 8.101106081.98501013253001=???+=+=-gR p p ρkPa 6.解： （1）如图所示，取水平等压面1—1’， 2—2’， 3—3’与4—4’，选取水平管轴心水平面为位能基准面。根据流体静力学基本方程可知 pA=p1+ρgz1 同理，有 p1=p1'=P2+ρigR2 ，p2=p2'=P3-ρg （z2-z3） p3=p3'=p4+ρigR3 ，p4=p4'=pB-ρgz4 以上各式相加，得 PA-PB=ρigR2+R3-ρgz2-z1+z4-z3 因为 z2-z1=R2，z4-z3=R3 PA-PB=ρi -ρgR2+R3=13.6-1×9.81×0.37+0.28=80.34kPa 同理，有 PA-PB=ρi -ρgR1=ρi -ρgR2+R3 故单U 形压差的读数为 R1=R2+R3=0.37+0.28=0.65 m
第一章流体流动 第一章习题1： 某设备的真空表读数为500mmHg ，设备外环境大气压强为640mmHg ， 则它的绝对压强为_________Pa 。 该设备的绝对压强=640-500=140mmHg ＝140×133.32＝1.866×104Pa 。（2分） 第一章习题2： 流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中心最大速度为平均速度的____________倍。此时摩擦系数λ与__________无关，只随__________加大而_______________。 抛物线，2，ε/d ，Re ，减小。（每个空1分，共5分）。 第一章习题3： 牛顿粘性定律表达式为___________________________，它只适用于_____________型流体。 τ＝μy ??μ 或τ＝μdy d μ（2分） 牛顿 （1分） （共3分） 第一章习题4： 内摩擦力是流体________________的表现，所以又称为___________力或者__________________力。
粘性， 粘滞，粘性摩擦（每空1分，共3分） 第一章习题5： 流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与________及________有关。在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于___________线。 Re ，ε/d ，水平 （每空1分，共3分） 第一章习题6： 粘度的物理意义是____________________________________。 促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。（2分） 第一章习题7： 边长为a 的正方形管道，其当量直径de 为________________。 a a a r d H e =?==4442 （2分） 第一章习题8： 在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的___________倍。 据=21u u (1 2d d )2＝（112d d ）2＝(2)2=4 (2分) 第一章习题9： 流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为__________________和_____________两种。局部阻力的计算方法有___________法和_________法。
绪 论 【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。 解 水33kg/m kmol/m 1000 100018 = CO 2的摩尔分数 (4005) 89910100000518 -==?+ x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。 解 (1)甲醇的饱和蒸气压o A p .lg ..157499 7197362523886 =- +o A p .169=o A p kPa (2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169) 0167101325 ==A y 质量分数 ...(.)016732 01810167321016729ω?==?+-?A 浓度 3..kmol/m .A A p c RT -===??3169 68210 8314298 质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=??=3368210320218 = 【0-3】1000kg 的电解液中含NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含NaOH 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的NaOH 量保持一定。 解 电解液1000kg 浓缩液中 NaOH 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数） NaOH 1000×0.l=100kg NaCl ω=0.02（质量分数） 2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω=0.48（质量分数） 在全过程中，溶液中NaOH 量保持一定，为100kg 浓缩液量为/.10005200=kg 200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg ，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为200×0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg
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