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第一章流体流动习题卡答案

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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 或τ＝μdyd（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________________。 aaardHe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21uu(12dd)2＝（112dd）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。

直管阻力，局部阻力，阻力系数，当量长度。（每个空1分，共4分） 第一章习题10： 在静止的同一种连续流体的内部，各截面上___________能与__________能之和为常数。

位，静压。（每个空1分，共2分） 第一章习题11： 法定单位制中，粘度的单位为_________________,在cgs制中粘度的单位为_______________________，他们之间的关系是________________。

Pa·S； p或cp； 1cp＝1×10－2 p＝1×10－3Pa·S （每空1分，共3分） 第一章习题12： 开口U型管压差计是基于________________原理的测压装置，它可以测量管路中__________________上的_____________或_______________。

流体静力学 任意截面 表压强 真空度 （每个空1分，共4分） 第一章习题13： 流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为__________________,邻近管壁处存在_________________层，且Re值越大，则该层厚度越____________________。

零， 滞流（或层流）内 薄（或小） 第一章习题14： 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_______________________。 不， 摩擦阻力。（每空1分，共2分） 第一章习题15： 流体在一段装有若干个管件的直管l中流过的总能量损失的通式为__________，它的单位为_________________。

fh＝dlle.22u （2分） J/Kg (1分) 共3分

第一章习题16： 定态流动时，不可压缩理想流体在管道中流过时各截面上_________相等。它们是____________________之和，每一种能量____________________，但可以_________________________。

总机械能（1分）； 位能、动能和静压能（2分） 不一定相等（1分）； 互相转换（1分） 第一章习题17： 柏努利方程是以1Kg不可压缩流体为基准推导出的，若用于可压缩流体时必须符合_____________________________的条件。

121p

pp×100％  20%. 要求式中分母1p 用绝压。（2分）

第一章习题18： 判断流体流动类型的是（ ） （A） Eu准数 （B） Re准数 （C） ε/d

（D） ΔfP

（B）（1分） 第一章习题19： 流体在圆形直管内作定态流动，雷诺准数Re＝1500，则其摩擦系数应为 （ ） （A） 0.032 （B）0.0427 （C）0.0267 （D）无法确定

由0427.0150064Re64 应选（B） （2分） 第一章习题20： 在法定单位制中，粘度的单位为（ ） （A）cp （B）p （C）g/( cm.s ) （D）Pa.s （D） (1分) 第一章习题21：

在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（ ） （A） 同一种流体内部 （B） 连通着的两种流体 （C） 同一种连续流体 （D） 同一水平面上，同一种连续的流体

（D） （2 分） 第一章习题22： 在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时，U管压差计测量的是（ ） （A）A、B两截面间的总能量损失 （B）A、B两截面间的动能差 （C）A、B两截面间的压强差 （D）A、B两截面间的局部阻力

（ C ） （2分） 第一章习题23： 管路由直径为Φ57×3.5mm的细管，逐渐扩大到Φ108×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s。则在粗管内的流速为（ ） （A） 2m/s （B）1m/s （C） 0.5m/s （D） 0.25m/s

由41)10050()(22粗细细粗dduu 得 smuu/ 144141细粗 应选( B) （2分） 第一章习题24： 气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ ） （A） 速度相等 （B） 体积流量相等 （C） 速度逐渐减小 （D） 质量流速相等

（D） （ 2分） 第一章习题25： 湍流与滞流的本质区别是（ ） （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，湍流有径向脉动 （D） 湍流时边界层较薄

（ C ） （ 2分 ） 第一章习题26： 在阻力平方区内，摩擦系数λ（ ） (A) 为常数，与Re，ε/d 均无关 (B) 随Re值加大而减小 (C) 与Re值无关，是ε/d的函数 (D) 是Re值与ε/d的函数

（C） （2分） 第一章习题27： 流体在圆形直管中作滞流流动时，其直管阻力损失与流速u的关系为（ ） （A） 与u2成正比 （B） 与u成正比 （C） 与u1.75成正比 （D） 与u0.55成正比

2.2udlhf， 当流体作滞流时，:64Re64代入可得du

222

322642..64dludluudl

duhf 应选（B） （2分）

第一章习题28： (判断题) 在计算突然扩大及突然缩小的局部阻力时，公式中的流速应该用小管中的流速。（ ）

（√） （1分） 第一章习题29： (判断题) 气体在圆管内作定态流动时，其流速与管内径的平方成反比。（ ）

（ × ） （1分） 第一章习题30： (判断题) 不可压缩的理想流体在管道内作定态流动，若无外功加入时，则流体在任一截面上的总压头为一常数。（ ）

（ √ ） （1分） 第一章习题31： (判断题) 流体在管道任意截面径向上各点的速度都是相同的，我们把它称为平均流速。（ ）

（ × ） （1分） 第一章习题32： (判断题) 在同一种连续流体内，处于同一水平面上各点的压强都相等。（ ）

（×） （1分） 第一章习题33： (判断题) 某定态流动系统中，若管路上安装有若干个管件、阀门和若干台泵，则此管路就不能运用连续性方程式进行计算（ ）。

（×） （1分） 第一章习题34： 用U管压力计测量管路中两点的压强差，其压差值只与读数R和两流体的密度差有关，而与U管的粗细、长短无关（ ）。

（√）（ 1分） 第一章习题35： （简答题） 流体的绝对压强（实际压强）、表压强、真空度三者之间有什么关系？用一个公式表示。

表压强＝绝对压强－当地外界大气压强＝－真空度。（3分） 第一章习题36： （简答题） 如何判断静止流体内部两点的压强相等？

在静止的同一种连续流体内部，处于同一水平面上各点的压强都相等。（3分） 第一章习题37：（简答题）

质量流量sw、体积流量sv与流速u三者之间的关系如何？

三者之间可以用一个公式表示为： sswuA （3分）

第一章习题38：（简答题） 气体在管道中流过时常采用质量速度G来表达其流动情况。问：（1）其原因是什么？（2）G的表达式如何？

（1）由于气体的密度是温度和压强的函数，因此对气体常采用质量速度G来表达其流动情况。（3分）

（2）.uAVAwGss )/(2smKg (2分) 共5分 第一章习题39：（简答题） 何谓定态流动？

在流动过程中，若系统的参变量不随时间改变仅随所在空间位置而变的流动称为定态流动。（4分） 第一章习题40：（简答题） （1）流体在管道中流动时，涉及哪些机械能？（2）何谓流体的总机械能？

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流体流动习题及答案

流体流动习题及答案

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。

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。

第一章 习题解答2.3.4

第一章 习题解答2.3.4

习题解答
第一章 流体流动
2在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960kg/m3的油品，油面高于罐底9.6m ，油面上方为常压。

在罐侧壁的下部有一直径为760mm 的圆孔，其中心距罐底800mm ，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作应力取为39.23×106Pa，问至少需要几个螺钉？
[答：至少要7个]
解：设需n 颗螺钉，则螺孔盖所受的平均压力P 可按静力学基本方程式得到：
a p gh p 4.92923)8.06.9(8.9960=-⨯⨯==ρ（表） 螺盖受力平衡有：744(22=⇒⨯=⨯⇒=⨯=n d n D P S n A p F π
τπ
τ表）（表）
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＝400mm ，R2＝50mm 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＝50mm 。

试求A 、B 两处的表压强。

[答：PA=7.16×103Pa （表压），PB=6.05×104Pa]
解：23)(gR gR p A 汞水表ρρ+=
1B )(gR p p A 汞表ρ+=
4 本题附图为远距离测量控制装置，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=1m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820kg/m3。

试求当压差计读数R=68mm 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。

[答：h=0.418m]
解：gR H g g 汞水煤油）＝－（ρρρh h +。

第一章流体流动习题

第一章流体流动习题

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 H m 14.34214.3422⨯==D S πm 228.6214.3=⨯=V m 3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。