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第一章 流体流动 作业题

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问答题1.什么是连续介质假定？2.压力与剪应力的方向及作用面的不同？3.黏度的单位，物理意义及影响因素？粘度值随温度变化而变化，对于液体，温度升高，粘度怎样变化？对于气体，温度升高，粘度怎样变化？4.体积流量与质量流量？5.平均流速与质量流速？6.定态流动与非定态流动？7.化工厂哪些计算要应用流体静力学基本方程式？8. 扼要说明柏努利方程式和流体静力学基本方程式的关系?9.流体流动的类型?判断依据？10.雷诺数的物理意义？11.湍流黏度与黏度的区别？12.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_________。

13. 什么是理想流体？引入理想流体的概念有什么意义？流体输送1.在化工生产和设计中，对流体输送机械的基本要求是什么？2. 用简单语言来说明离心泵的工作原理。

3. 为什么在启动和停止离心泵前，必须先关闭出口阀？4. 简述气缚现象发生的原因？5. 简述气蚀现象发生的原因及防止气蚀发生的有效措施？6.流量与扬程？7.有效功率与轴功率？8. 简述离心泵有哪些种流量调节方法？常用哪一种？9. 有效气蚀余量？10. 简述选用离心泵的一般步骤。

计算题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）2）空气中各组分的摩尔分数为：0.21O2、0.78N2、0.01Ar。

（1）求标准状况下空气的平均密度ρ0；（2）求绝对压强为 3.8×104Pa、温度为20℃时空气的平均密度ρ；比较两者的结果。

3）水在附图所示的水平管内流动，在管壁A处连接一U形管压差计，指示液为汞，密度为13600kg/m3，U形管开口右支管的汞面上注入一小段水（此小段水的压强可忽略不计），当地大气压Pa为101.33kPa，水的密度取1000kg/m3，其它数据见附图(单位mm)，求A处的绝对压强为多少Pa？4）温度为27℃的氮气流过内径为150mm的管道，入口处压强为150kPa；出口处压强为120kPa，其流速为20m/s。

求质量流速G kg/（m2·s）和入口处流速u入。

（氮气在管道内的流动可按等温流动处理）5）当20℃的甘油(ρ=1261kg.m-3,μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s-1,计算其雷诺准数Re?其摩擦阻力系数λ?6）已知一密闭管路，管的内径为d，管长为L，液体在管内作稳定连续层流流动，流量为V m3.s-1,总的阻力损失为hf。

现将管的内径换成d/2 ，其它均不改变，此时新管路内的流速为？（m.s-1），流体流动的总阻力损失为？（m）。

7）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？8）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/m3，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 。

9）实验室为了控制流动为定态流动，采用带溢流装置的高位槽。

（如本题附图）槽内水经φ89×3.5mm 的管子送至密闭设备内。

在水平管路上装有压强表，读数为6×104Pa 。

已知由高位槽至压强表安装的截面间总能量损失10J/kg 。

每小时需要水2.85×104kg 。

求高位槽液面至压强表安装处的垂直距离h 。

10)某工厂从水塔引水至车间，管路为φ114×4mm的钢管，管路中直管总长度为25m。

水塔内液面维持恒定，并高于排水管口12m，水塔液面及管子出口均通大气，试求水温为20℃时管路的输水量为多少m3/h？20℃时水的密度为998kg/m3，粘度为1.005×10-3Pa·s，管壁绝对粗糙度ε为0.1mm。

11)用泵将出水池中常温的水送至吸收塔顶部，水面维持恒定，各部分相对位置如图所示。

输水管为φ76×3mm钢管，排水管出口与喷头连接处的压强为6.15×104Pa（表压），送水量为34.5m3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg。

水的密度取1000kg/m3。

求：（1）水在管内的流速（2）泵的有效功率（kw）流体输送1. 用20℃清水测定某台离心泵性能时，在转速为2900r/min 下，得到的试验数据为：流量12.5L/s ，泵出口处压强表读数为255Kpa ，泵入口处真空表读数为26.66Kpa ，两测压点的垂直距离为0.5m ，功率表测得电机所耗功率为6.2Kw ，泵由电机直接带动，传动效率可视为1，电机效率为0.93，泵的吸入管路与排出管路的管径相同。

求：(1)该泵的效率；（2）列出泵在该效率下的性能。

2. 某离心泵在转速为1450r/min 下测得流量为65m3/h ，压头为30m 。

若将转速调至1200r/min ，试估算此时泵的流量和压头。

3. 离心泵在一定输送流量范围和转速下，压头和流量间关系可表示为H ＝25－2.0Q2（式中H 单位为m ，Q 单位为m3/min ）。

若将该泵安装在特定管路内，该管路特性方程可表示为286.120e e Q H +=。

（式中H 单位为m ，Qe 为m3/min ）。

试求：（1）输送常温下清水时，该泵的流量、压头和轴功率。

（2）输送密度为1200Kg/m3的水溶液时，该泵的流量、压头和轴功率。

假设该泵的效率为60％。

4.用某离心油泵从贮槽取液态烃类至反应器，贮槽液面恒定，其上方绝压为660KPa ，泵安装于贮槽液面以下1.6m 处。

吸入管路得压头损失为1.6m 。

输送条件下液态烃密度530Kg/m 3，饱和蒸气压为645KPa ，输送流量下泵的气蚀余量为3.5m ，请分析该泵能否正常操作。

本章主要公式牛顿粘性定律F＝μΑdu/dy 静力学方程机械能守恒式雷诺数阻力损失局部阻力总阻力当量直径孔板流量计ρρ222212112121pugzpugz++=++gpugzgpugzρρ222212112121++=++2)('2udlhhhfffζλ∑+⋅=+=∑μρdu=Re22'uhfζ=22udlhfλ=（范宁公式）q v∏⨯⨯=Ade44＝润湿周边流通截面积离心泵扬程泵功率安装高度gHQ N eρ=自学例题1.某液体密度800kg/m 3，粘度73cp 在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm ，总长为50m （包括局部当量长度），两容器液面差为3.2m （如图）。

求：（1） 管内流量为多少？（2） 若 在连接管口装一阀门，调节此阀门的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？按该管折算的当量长度又是多少？层流Re64=λ ；湍流25.0Re3164.0=λ （柏拉修斯）解 ：在1—1 面和2—2 面间列柏努利方程，选2—2 面为基准面2)(0022112121ud l W gZ P P u u f λ====≈≈∑-表设流体流动符合柏拉修斯公式25.0Re3164.0=λ()()()()23164.023164.02Re 3164.0Re 75.125.125.0225.0225.01u d l u d l du u d l gZ du ⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛===μρμρμρ()[](){}()[](){}sm u d l gZ u /513.301524.93.050073.08003164.02.381.923164.0225.125.025.125.0175.1=∴=⨯⨯⨯=⨯=∴μρ验证 故假设正确,400011550073.0800513.33.0Re >=⨯⨯=h m u d Au V /95.8933360051.33.044322=⨯⨯===∴ππ(2) 流量减半，即是流速减半，u=3.513/2=1.7565 m/s此时计算得 Re=5775 符合柏拉修斯式条件 在1—1面和2—2面之间列柏努利方程：()()()[]()()()()3.143.05057753164.07565.12.381.92Re 3164.022Re3164.025.0225.021225.01=⨯-⨯⨯=-=∴+=d l u gZ u d l gZ ζζ()()()2.11857753164.03.143.0Re 3164.0Re 3164.02Re 3164.0225.025.025.0225.022=⨯⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=∴=⎪⎭⎫ ⎝⎛=ζζλζd l d l u d l u d l u e e e e2.从水塔引水至车间，水塔的水位可视为不变，选水管的内径为50mm ，管路总长度为h e V l l l 流量为且,,〉〉，水塔水面与送水管出口间的垂直距离为h ，今用水量增加50%，需对送水管进行改装。

（1） 有人建议将管路换成内径为75mm 的管子。

(图a)（2） 有人建议将管路并联一根长度为2/l ，内径为50mm的管子。

（图b ）（3） 有人建议将管路并联一根长度为l ，内径为25mm 的管子。

（图c ）试分析这些建议的效果，假设在各种情况下，摩擦系数λ变化不大；水在管内的动能可忽略。

1 1 1 1 1 1A B A B2 2 2 2 2 2 (a) (b) (c)解：（a ）50mm →75mmd=50mm 时，u d Vh 24π=在1—1面和2—2面 间列柏氏方程25222212112222211124422,,)(0,22d l dh u d Vh ldhd u gu d l h h oz o u o u p p h z h gu g p z g u g p z f f λππλλρρ===========+++=++，表压当管径由50mm 变到75mm 时756.25075252511=⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d V V hh 水量增加175.6%,不合要求，所以第一方案不可以；（ b ） ()A B A h f V V V V u gd l g u d l g u d l h h 2165222222222=+==+==λλλ 265.110452455451625252225222222======d lgh d l gh V V d l gh u d V l ghd u h h h λπλπλππλ流量增加26.5%，不合要求（c ） 并联一根25mm 管子 177.1177.012424252525325253=+=+===+=d d d V V d lgh V d l gh V V V V B A h h B B A A BA h λπλπ 水量增加17.7%，第三种方案不可。

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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。

A2．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。

A3．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。

D4．气体是（）的流体。

A 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。

B5．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。

C6．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。

A7．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。

D8．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。

A9．（）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。

A10．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。

D11. 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。

B12. 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。

A13. 层流底层越薄( )。

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。

化工原理第1章流体流动习题及答案

化工原理第1章流体流动习题及答案

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。

化工原理第1章流体流动习题与答案

化工原理第1章流体流动习题与答案

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＝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( )。

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 习题

第一章 流体流动 习题

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=53.5 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=__0.75_ 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____１m/s____;若流速增到1 m/s,则压强降为___20______Pa.10. 因次分析法的基础为是__因次一致性原则和π定理11.流体流动的直管阻力hf,当层流流动时,hf=d a u b L c,则a=__－２__, b=__１__,c=__１___.当完全湍流时，a=_－１_, b=__２__,c=_１.12.图中高位槽液面保持恒定，液体以一定的流量流经等径管路，ab与cd两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同（1）Ｕ型压差计读数___Ｂ____A R1＞Ｒ２ＢR1=Ｒ２ＣR1<Ｒ２Ｄ不确定(2) 液体通过ab与cd段能量损失Ｂ_A h ab> h cd B h ab = h cd C h ab < hcd D 不确定（3）ab与cd段的压差ＣＡ△Pab>△Pcd B △Pab= △Pcd C△Pab< △Pcd D不确定（4）Ｒ１值表示ＣＡab段的压差值Ｂab段的位能变化Ｃab段的流动能量损失Ｄab段压差与流动能量损失之和．13 如图所示垂直管中，水自下而上流动，测压点ab间有一阀门，ab间垂直距离为h，指示液为汞，则压强差Pa-Pb的计算式为：Ａ（ρHg-ρ水）gR B（ρHg -ρ水）gR+ρ水gh C（ρHg -ρ水）gR-ρ水ghD（ρHg -ρ水）gR+ρHg gh14. 如图所示，若水槽液位不变，１２３点的流体的总机械能的关系为________(认为水槽内流动速度为０)当阀门打开时，Ｂ当阀门关闭时，ＣＡ 1>2>3 B 1=2>3 C 1=2=3 D 1>2=315 离心泵的调节阀开大时，则___Ｂ_____A 吸入管路的阻力损失不变Ｂ泵出口的压力变小Ｃ泵入口处的真空度减少Ｄ泵工作点的扬程升高16.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送的液体密度发生变化（其余性质不变），则___Ｄ___Ａ任何情况下扬程与密度无关Ｂ只有当Ｚ１＝Ｚ２时，扬程与密度无关Ｃ只有当阻力损失为０时扬程与密度无关Ｄ只有当Ｐ１－Ｐ２＝０是扬程与密度无关17. 如在测定离习泵的性能曲线时，错误地将压力表安装在调节阀后，则操作时，压力表读数（表压Ｐ２）将_____Ｄ____Ａ随真空表读数的增大而减小Ｂ随流量的增大而减小C 随泵实际的扬程的增大而增大D 随流量的增大而增大18.往复泵在操作中____Ａ____A 不开旁路阀，流量与出口阀开度无关 B允许安装高度与流量无关C 流量与转速无关D 开启旁路阀后，输入设备中的液体流量与出口阀开度无关。