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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 =461097.8)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41097.8⨯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/m33.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 。
流体流动习题及答案1、如图1所示，直径为10cm的圆盘由轴带动在一平台上旋转，圆盘与平台间充有厚度S =1.5mm的油膜。
当圆盘以n=50r/min旋转时，测得扭矩M=2.94X 10Nm。
设油膜内速度沿垂直方向为线性分布，试确定油的黏度。
图1解：在半径方向上取dr，则有dM = dFr由题有dF= T・ dA..du dy2 2dA二二(r dr)-愿r=2二r drdu _ 2二nrdy 、所以有dM二"虫2二r dr r = J 42 - r 3dr dy §两边积分计算得M二丄M2 -r4代入数据得2.94 X10Nm=uX(0.05m) 4xn X(50/60) s / (1.5 X 10m)可得尸8.58 x T0Pas2、常压、20r的空气稳定流过平板壁面，在边界层厚度为 1.8mm处的雷诺数为6.7 x 10求空气的外流速度。
解：设边界层厚度为空气密度为p空气流速为u。
由题，因为湍流的临界雷诺数一般取5X10>6.7 x 10所以此流动为层流。
对于层流层有4.641x05-Re x同时又有Pxu Rex= —两式合并有0.54.641 Re =即有4.641 x(6.7 x 10 0.5= u x 1x f0g/m3x 1.8mm (1.81 x f0Pas)u = 0.012m/s3、污水处理厂中，将污水从调节池提升至沉淀池。
两池水面差最大为10m, 管路摩擦损失为4J/kg，流量为34 m3/h。
求提升水所需要的功率。
设水的温度为25C。
解：设所需得功率为N e,污水密度为pN e= W e q v p=(g Az Elh) q v p=(9.81m/s2x 10m+4J/kg) x 1x g1m3x 34/3600rn/s=964.3W4、如图所示，有一水平通风管道，某处直径由400mm减缩至200mm。
为了粗略估计管道中的空气流量，在锥形接头两端各装一个U管压差计，现测得粗管端的表压为100mm水柱，细管端的表压为40mm水柱，空气流过锥形管的能量损失可以忽略，管道中空气的密度为 1.2kg/m3,试求管道中的空气流量图2解: 在截面1-1和2-2之间列伯努利方程：2 2U1 /2 + P1/ 尸U2 /2 + P2/ P由题有U2= 4U1所以有2 2U1 /2 + p1/ 尸 16u1 /2 + p2/ p即15 u/= 2X (修 p2)/ p=2X (o pp )g(RR2)/ p=2X 1000-1.2) kg/m 3X 9.81m/S( 0.1m —0.04m)3/ (1.2kg/m3)解之得U1 = 8.09m/s所以有u2= 32.35m/s2 3q v= 5A= 8.09m/s X (X00mm) = 1.02m /s5、如图3-3所示，有一直径为1m的高位水槽，其水面高于地面8m,水从内径为100m m的管道中流出，管路出口高于地面2m,水流经系统的能量损失（不包括出口的能量损失）可按a h f =6.5u2计算，式中u为水在管内的流速，单位为m/s。
一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 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（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA 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。
BA 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（）。
CA 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（）。
AA 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。
DA 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。
AA 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。
AA 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。
DA 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（）。
BA. Um＝1/2Umax；B. Um＝；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( )。
AA. 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( )。
CA. 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。
第一章 流体流动1－1某敞口容器内盛有水与油。
如图所示。
已知水及油的密度分别为1000和860kg/m 3，解：h 1=600mm ，h 2=800mm ，问H 为多少mm ？习题1-1附图mH H H m kg m kg mm h mm h 32.181.91080.081.91060.081.9860?,/860/10,800,6003333321=∴⨯=⨯⨯+⨯⨯===== 油水，解：ρρ1－2有一幢102层的高楼，每层高度为4m 。
若在高楼范围内气温维持20℃不变。
设大气静止，气体压强为变量。
地平面处大气压强为760mmHg 。
试计算楼顶的大气压强，以mmHg 为单位。
⎰⎰=∴-=⨯⨯⨯-=⨯⨯-=⎩⎨⎧---⨯=⨯⨯=----=---127.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(29151408055P P p mmHgp p Ln dz p dp p p gdz d ②代入①，得②①解：ρρ1－3某水池，水深4米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。
问：水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N ？外界大气压为1atm 。
解：N dz gz P F 64023501045.12/481.9103410013.13)(3⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=⎰水ρ 1－4外界大气压为1atm ，试按理想气体定律计算0.20at （表压）、20℃干空气的密度。
空气分子量按29计。
543(1.013100.209.8110)291.439/8314293.2PM kg m RT ρ⨯+⨯⨯⨯===⨯解：1－5有个外径为R 2、内径为R 1为的空心球，由密度为ρ’的材料制成。
若将该球完全淹没在某密度为ρ的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。
设球内空气重量可略。
3/1'1232'3132)/1(/)3/4())3/4(--=∴=-ρρρπρπR R gR g R R （解：1－6为放大以U 形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U 形压差计。
化工原理——流体流动习题及答案一•填空或选择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几倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的几倍。
（答：2 、 1/4 ）2 、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 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；单位重量流体的机械能衡算式为 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；单位体积流体的机械能衡算式为 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；（答：，，）3 、如图所示，容器中盛有ρ＝ 800kg /m 3 的油品， U 形管中指示液为水 (ρ＝1000kg /m3) ， a1 、 a2 、 a3 在同一水平面上， b 1 、 b 2 、 b 3 及 b 4 也在同一高度上， h 1 = 100mm ， h 2 = 200mm ，则各点的表压 Pa 1 =____ ， Pa 2 =____ ， Pb 2=____ ， Pb 3 =____ ， Pb 3 =____ 。
（表压值以 mm H 2 O 表示）（答： 0，100，200，300，340，200）4 、 3．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关系为____。
[答：抛物线，2， =64/Re]5．流体在钢管内作湍流流动时，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。
[答：Re，；]6．流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一____，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度____。
7 、测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将。
（答：增加，不变）8、在压力为 202.66kPa （表压），温度为300 ℃ 条件下，由分析得知某混合气体成分如下（圴为体积 %）：CO 2 :8.5%； O 2 :7.5%；N 2 ：76% H 2 O：8%则该混合气体的密度为。
流体流动习题及答案【篇一：流体流动习题解答】解：真空度＝大气压－绝压3 p绝压?p a?p?(98.7?13.?3)p10atm真空度表压＝－真空度＝-13.3?103pa2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m3的油品，油面高于罐底解：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：960?9.81?(9.?6 p??g?z?0.?8)p8a2) (表压作用在孔盖外侧的是大气压pa，故孔盖内外所受的压强差为?p?82874pa 作用在孔盖上的净压力为：p??p?d2?82575?(?0.762)?3.76?104n 44?每个螺钉能承受的最大力为：f钉?32.2?361??4?230.?014?4.n9 610螺钉的个数为3.76?104/4.96?103?7.58 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，如本题附图所示。
测得r1=400 mm，r2=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r3=50 mm，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?g,?h2o,?hg分别表示气体、水与水银的密度，因为?g??hg，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
由此可以认为pa?pc，c pb?pd。
由静力学基本方程式知：pa?pc??h2ogr3??hggr2?9.8?10?.05 ?10001?3600?9 .d?7161pa(表压)pb?pd?pa??hg1gr?7161?1360?09.?81?0.44 05?6.pa104. 本题附图为远距离制量控制装臵，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位臵。
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/m3。
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。
第一章流体流动流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。
试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。
(1)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有.绝绝大气压力1012001000981281580 （绝对压力）ρ+==-⨯⨯=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压表p 表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa(3)管子上端空间的真空度真p ()真表=-=-1962019620 p p Pa-=(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 'cclhh ρρ=4水常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=431594 '.h m ⨯==10002125 1594【1-7】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。
水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。
试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。
解水的密度/3水=998ρkg m ()....331011001213550005998981117410=⨯+⨯+⨯⨯=⨯p Pa【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为3.2m 。
容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部习题1-6附图空间的压力（表压）为29.4kPa 。
试求：(1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。
解容器上部空间的压力.29 4（表压）=p kPa 液体密度/31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=?在等压面''1111上-=p p ()()()()().'...p p h R g p p h g R g p h R g p h g R g Rg ρρρρρρρρ=+-++=+-++++++=+++-=11000 321 32212222 0()0因g 0，故0ρρ-≠=R (2)().....A p p g Paρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯333212941022125098156410().....333222941012125098144110ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯B p p g Pa【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其U 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。
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2'2'2RR h h -+= )2()('21'02'1'0'RR 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 。
流体流动习题及答案Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 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（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA 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。
BA 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（）。
CA 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（）。
AA 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。
DA 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。
AA 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。
AA 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。
DA 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（）。
BA. Um＝1/2Umax；B. Um＝；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( )。
AA. 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。
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 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%、CH 4 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()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==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 mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．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 m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t 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 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。
一、填空题1、（2分）并联管路由三支管组成，各支管长度及磨擦因数均相等。
若管内径比为3:2:1=d :d :d 321，则三支管的流量之比为 。
2、（4分）并联管路由2个支管组成，管内流体作定态层流流动。
已知管径d 1=2d 2，管长l 1=2l 2，则流速之比u 1:u 2= ，阻力损失之比h f 1:h f 2= 。
答：2:1、1:1。
3、（2分）流量恒定的流体经过截面为正方形的管路（边长为a ），若将边长加倍，则流体流动的雷诺数将变为原来的 倍。
答：0.54、（3分）常温下水的密度为1000kg·m -3，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以3 m·s -1 速度流动，其流动类型为 。
答：湍流5、（2分）密度ρ＝1000 kg/m 3，粘度μ=1 cp 的水，以流速为1 m/s ，在内径为d=100 mm 管中流动时，其雷诺准数等于 ，其流动类型为 。
答：10，层流6、（2分）20 ℃的水通过10 m 长，内径为100 mm 的钢管，流量为10 m 3/h ，阻力系数为0.02，则阻力降=∆P Pa 。
答：125.37、（2分）流体在圆形直管中层流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来的倍。
答：28、（3分）现有两种管路，其横截面分别为正方形A 和矩形B （宽为高的3倍），它们的横截面积均为0.48 m 2，则两种管路的当量直径（d eA 和d eB ）大小关系为 。
答：d eB >d eA9、（2分）等边三角形的边长为a ，其当量直径为 。
答：a 3310、（2分）套管由Φ57×2.5mm 和Φ25×2.5mm 的钢管组成，则环隙的流通截面的当量直径为 。
答：27mm11、（2分）套管换热器外管Φ108×4mm ，内管Φ68×3mm ，则环隙的当量直径 。
答：32mm12、（3分）套管由φ57×2.5 mm 和φ25×2.5 mm 的钢管组成，则环隙的流通截面积等于 mm 2，润湿周边等于 mm ，当量直径等于 mm 。
第一章 流体流动与输送设备1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO 28.5％，O 27.5％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量m o lkg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=∑=∴ 混合密度333/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+⨯⨯⨯⨯==-ρ2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。
解：乙醇水溶液的混合密度7895.02.9985.012211+=+=ρρρa a m3/36.881m kg m =∴ρ相对误差：%74.5%10093536.8811%100=⨯⎪⎭⎫⎝⎛-=⨯-实实m m m ρρρ3．在大气压力为101.3kPa 的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。
若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？解：''真真绝p p p p p a a -=-=∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力gh p z g p p ρρ+=∆+=10m h g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+-=-+=∆∴ρρρ5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
“化学工程基础”第2章流体流动复习题及参考答案一、填空题：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______.（Re=dｕρ/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_________.（1m/s）3. 测量流体流量的流量计主要有如下四种: __ ___,______,____ , _______,测量管内流体点的速度,则用____. (转子流量计;孔板流量计;丘里流量计;湿式气体流量计;皮托管)4. 测量流体压强的仪器主要有如下两种: ______,_____.( U管压差计;弹簧压力计)5. 管出口的局部阻力系数等于________,管入口的局部阻力系数等于______.( 1.0; 0.5)6. 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＿＿＿，其平均速度为＿＿＿＿＿＿。
( 湍流，u m＝0.8u max，滞流，u m＝0.5 u max。
)7. 流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速＿＿＿,动压头＿＿＿,静压头＿＿＿。
(填增加,减少,不变）( 减少,减少,增加。
)8. 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________。
(减少; 增大)9. 米糠油在管中作流动,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倍)10. （2分）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)11. 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__________。
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)4351067.2103.1011028.1⨯=⨯-⨯=表A p kPa1-2.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：80.198013.0136001=⨯==ρρR Hm 14.34214.3422⨯==D S πm 228.6214.3=⨯=V m3储存量为：4.615498028.6=⨯kg=6.15t1-3.一敞口贮槽内盛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)()()421042.15.046.0981.9880⨯=⨯⨯-⨯⨯=-==πρA h H g pA F N(2)441077.71042.1981.9880⨯=⨯=⨯⨯==gH p ρPa1-4.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。
流体流动作业1某油水分离池液面上方为常压，混合液中油（o ）与水（w ）的体积比为5:1，油的密度为ρ0 = 830kg·m -3，水的密度为ρ = 1000kg·m -3。
池的液位计读数h c =1.1m 。
试求混合液分层的油水界面高h w 和液面总高度(h w + h o )。
解：如图所示 ρ0gh 0 + ρgh w = ρgh c h 0 : h w = 5:1 ∴ 5ρ0gh w + ρgh w = ρgh c m g g gh h w c w 214.0100083051.1100050=+⨯⨯=+=ρρρ h 0 +h w = 6 h w = 6 × 0.214 = 1.284m2、质量浓度为16200kg/h 的25%氯化钠（NaCl ）水溶液在φ50×3mm 的钢管中流过。
已知水溶液的密度为1186kg/m 3，粘度为2.3×10-3Pa·s。
求（1）判断该水溶液的流动类型。
（2）计算在滞流时的最大流速滞m ax u 。
解：（1）算出R e 准数后即可判断流动类型①5.2497.21186)044.0(43600162002≈=⨯==πρωA su m/s ②56722103.211865.2044.03=⨯⨯⨯==-μρdu R e ， 流型为湍流 （2）求滞m ax u ：滞流时，R e 准数最大值为2000，相应的流速即为滞m ax u μρ滞max du R e =代入已知值后2000103.21186044.03max =⨯⨯⨯-滞u ，解得088.0max =滞u m/s3、列管换热器的管束有13根∅25×2.5mm 的钢管组成。
平均温度为50℃的空气以9m·s -1的速度在列管内流动，管内压强为1.96×105Pa(表压)，当地大气压为9.87×104Pa ，标准状况下空气的密度ρ0 = 1.293kg·m -3。
一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 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（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA 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。
BA 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（）。
CA 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（）。
AA 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。
DA 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。
AA 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。
AA 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。
DA 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（）。
BA. Um＝1/2Umax；B. Um＝；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( )。
AA. 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( )。
CA. 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( ) CA. 大；B. 中等；C. 小；D. 越大越好。
15.转子流量计的主要特点是( )。
CA. 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：( )。
DA. 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.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。
BA. 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（）。
AA. ；B. 101kPa；C. 。
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。
CA. 2；B. 8；C. 4。
20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。
CA. 流动速度大于零；B. 管边不够光滑；C. 流体具有粘性。
21.在相同条件下，缩小管径，雷诺数（）。
AA. 增大；B. 减小；C. 不变。
22.水在园形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（）。
AA. 1/4；B. 1/2；C. 2倍。
23．单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（）。
CA 流速；B 流线；C 流量；D 流函数。
24．单位时间内流体在流动方向上所流过的（）称为流速。
CA 宽度；B 高度；C 距离；D 直线。
25．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的位能。
AA gz；B ；C ；D w e。
26．柏努利方程式中的项表示单位质量流体所具有的（）。
BA 位能；B 动能；C 静压能；D 有效功。
27．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的静压能。
CA gz；B ；C ；D w e。
28．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功。
DA gz；B ；C ；D w e。
29．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。
DA gz；B ；C ；D 。
30．流体在直管中流动，当（）≤2000时，流体的流动类型属于层流。
AA Re；B Pr；C Nu；D Gr。
31．流体在直管中流动，当Re（）4000时，流体的流动类型属于湍流。
BA ＜；B ≥；C ≤ ；D ≠。
32．流体在直管中流动，当2000＜（）＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。
AA Re；B Pr；C Nu；D Gr。
33．流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。
AA 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。
34．流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。
BA 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。
35．流体在圆管内（）流动时，平均速度是最大速度的一半。
AA 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。
36．对于（），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。
BA 圆形管；B 非圆形管；C 矩形管；D 直管。
二、填空题1.流体静力学基本方程式或2.定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式1kg流体： [J/kg]3．单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。
4. 雷诺准数的表达式为_____ Re=dｕρ/μ_____。
当密度ρ＝1000kg.m,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__10____,其流动类型为__湍流__。
5. 当地大气压为750mmHg时, 测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为___ 850__mmHg, 真空度为__-100__mmHg。
6. 当地大气压为750mmHg时, 测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_113404__Pa, 真空度为_-133402__Pa。
7. 某物的比重为, 其密度为_879kg/m 3_, 其比容为_0.00114 m3/kg _。
8. 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15.7kg./s, 其体积流量为_0.0157m3/s ，平均流速为_ 2.0m/s。
9. 当20℃的甘油(ρ=1261kg/m3, μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时, 若流速为1.0m/s时, 其雷诺准数Re为, 其摩擦阻力系数λ为。
10.某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30×20mm,其当量直径de为__24mm__。
11.测量流体流量的流量计主要有如下四种:_ 转子流量计, 孔板流量计, _文丘里流量计,__ 湿式气体流量计_, 测量管内流体点的速度, 则用_皮托管___。
12.管出口的局部阻力系数等于, 管入口的局部阻力系数等于。
13.化工生产中，物料衡算的理论依据是＿质量守恒定律＿，热量衡算的理论基础是＿能量守恒定律＿。
14.流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速减少＿，动压头＿减少＿，静压头＿增加＿。
15.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_。
16.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_1633mm2_______，润湿周边等于_242mm __，当量直径等于_27mm _。
17.流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长 __不变__。
18.液柱压力计量是基于_流体静力学__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___表压___或__真空度__。
19.米糠油在管中作流动，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__2__倍。
20.米糠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__1/16__倍。
21.当Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__64/Re _，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与___ Re __、___ε/d__有关。
22.液体的粘度随温度升高而__减小_，气体的粘度随温度的升高而_增大_。
23.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是_ 抛物线__型曲线，其管中心最大流速为平均流速的__2倍__倍，摩擦系数λ与Re的关系为__λ＝64/Re _。
24.牛顿型流体与非牛顿型流体的主要的区别是_牛顿型流体符合牛顿粘性定律__。
25.稳定流动的定义是__流动状况不随时间而变____。
三、计算题1．一套管换热器的内管外径为80 mm, 外管内径为150 mm, 其环隙的当量直径为多少?解：de = 4×= 4×= 150 – 80 = 70 mm2．某液体在一管路中稳定流过，若将管子直径减小一半，而流量不变，则液体的流速为原流速的多少倍?解：V = uA， u1A1 = u2A2， A = ，当 d1 = 2d2时u1 = u2 ，有，，即得 u2 = 4u13．一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。
若管长及液体物性不变，而管径减至原有的一半，问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍？解：流动阻力，设管径改变后，则根据u1A1 = u2A2可得u2 = 4u1，滞流时，=，，∴4．某设备上真空表的读数为×103 Pa，计算设备内的绝对压强与表压强。
已知该地区大气压强为×103 Pa。
解：绝对压强 = 大气压—真空度= ×103—×103= ×103 Pa表压强 = —真空度 = —×103 Pa5．甲乙两地的平均大气压强分别为×103 Pa和×103 Pa，在甲地操作的真空精馏塔塔顶的真空表读数为80×103 Pa，在乙地操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表读数应为多少?解：在甲地绝对压强 = 大气压—真空度= ×103—80×103= ×103 Pa在乙地真空度 = 大气压—绝对压强= ×103—×103= ×103 Pa6．在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80×103 Pa，在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？兰州地区的平均大气压强为×103 Pa，天津地区的平均大气压强为×103 Pa。
解：在兰州绝对压强 = 大气压—真空度= ×103—80×103= ×103 Pa在天津真空度 = 大气压—绝对压强= ×103—×103= ×103 Pa7．某设备的进、出口压强分别为1200 mmH2O（真空度）和 kgf/cm2（表压）。
