化工原理--流體力學(xué)習(xí)題及答案

1、歡迎共閱、單選題1. 層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（）。 DA湍流流速層流流速；B流道截面大的為湍流，截面小的為層流;C層流的雷諾數(shù)V湍流的雷諾數(shù)；D層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動。2. 以絕對零壓作起點計算的壓力，稱為（）。 AA 絕對壓力；B表壓力；C靜壓力；D真空度。3.當(dāng)被測流體的（）大于外界大氣壓力時，所用的測壓儀表稱為壓力表。A 真空度；B表壓力；C相對壓力；D絕對壓力。4.當(dāng)被測流體的絕對壓力（）外界大氣壓力時，所用的測壓儀表稱為真空表。A 大于；B小于；C等于；D近似于5. 流體在園管內(nèi)流動時，管中心流速最大，若為湍流時，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為（ ）。BA. Um =

2、1/2Umax B. Um = 0.8Umax C. Um6. 從流體靜力學(xué)基本方程了解到 U型管壓力計測量其壓強差疋與 U形管粗細無關(guān)；與 U形管粗細有關(guān)；與 U形管粗細無關(guān)。A.B.C.| 1=3/2Umax)()與指示液密度、液面高度有關(guān)，與指示液密度、液面高度無關(guān)，與指示液密度、液面高度無關(guān)，7. 層流底層越?。ǎ?。 CA. 近壁面速度梯度越??；C. 流動阻力越大；8. 層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：A.湍流流速層流流速；C.層流的雷諾數(shù) 湍流的雷諾數(shù)；9. 在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，水由粗管連續(xù)地流入細管，CA. 2 ； B. 8； C. 410. 流體流動時產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是（管邊不夠光滑

3、；流速不變，若管子直徑增大一倍，則阻力損失為原來的（）。的（）倍。B.D.(B.流動阻力越??； 流體湍動程度越小D流道截面大的為湍流，截面小的為層流；D.層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動若粗管直徑是細管的2倍，則細管流速是粗管A.流動速度大于零；B.11.水在園形直管中作滯流流動,AA. 1/4；B. 1/2C. 212.柏努利方程式中的）。CC.流體具有粘性。倍。項表示單位質(zhì)量流體所具有的（）。A 位能；B動能；C靜壓能；D有效功。13. 流體在管內(nèi)作（）流動時，其質(zhì)點沿管軸作有規(guī)則的平行運動。AA 層流；B湍流；C過渡流；D漩渦流。14. 流體在管內(nèi)作（）流動時，其質(zhì)點作不規(guī)則的雜亂運動。

4、B歡迎共閱A層流；B湍流；C過渡流；D漩渦流。15、在層流流動中，若流體的總流率不變，則規(guī)格相同的兩根管子串聯(lián)時的壓降為并聯(lián)時的 倍。CA. 2 ；B. 6；C. 4 ；D. 1 o二、填空題1. 雷諾準(zhǔn)數(shù)的表達式為一 Re=du p /卩。當(dāng)密度p = lOOOkg.m ,粘度卩=1厘泊的水,在內(nèi)徑為d=100mm以流速為1m.s 在管屮流動時，其雷諾準(zhǔn)數(shù)等于_10,其流動類型為_湍流。2. 當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmH時，測得某體系的表壓為100mmHg則該體系的絕對壓強為 850_mmHg,真空度為 _ -133402_Pa。3"物的比重為0.879,其密度為_879kg/m 3_

5、,其比容為_0.00114 m3/kg _。4. 圓管中有常溫下的水流動，管內(nèi)徑d=100mm,測得其中的質(zhì)量流量為15.7kg./s,其體積流量為_0.0157m/s，平均流速為_ 2.0m/s。5. 當(dāng)20C的甘油（p =1261kg/m3,卩=1499厘泊）在內(nèi)徑為100mnt勺管內(nèi)流動時，若流速為 1.0m/s時，其雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為_84.1_,其摩擦阻力系數(shù)入為_0.761_。6. 某長方形截面的通風(fēng)管道，其截面尺寸為30x 20mm其當(dāng)量直徑de為_24mm亠7. 化工生產(chǎn)中，物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律熱量衡算的理論基礎(chǔ)是能量守恒定 律。8. 理想流體在變徑管路中作穩(wěn)定的連續(xù)流

6、動時，在管子直徑縮小的地方，其靜壓力_減少_。9. 套管由© 57x 2.5mm和© 25x 2.5mm的鋼管組成，則環(huán)隙的流通截面積等于 _1633 m血 潤濕周邊等于_242mm,當(dāng)量直徑等于_27 _ mm010. 液柱壓力計量是基于 流體靜力學(xué)一原理的測壓裝置,用U形管壓差計測壓時，當(dāng)一端與大氣相通時，讀數(shù)R表示的是表壓_或_真空度_。11. 米糠油在管中作流動，若流量不變，管徑不變，管長增加一倍，則摩擦阻力損失為原來的_2_ 倍。12. 米糠油在管中作層流流動，若流量不變，管長不變，管徑增加一倍，則摩擦阻力損失為原來的 1/16 倍。13. 當(dāng)Re為已知時，流體在

7、圓形管內(nèi)呈層流時的摩擦系數(shù)入=_64/Re ，在管內(nèi)呈湍流時，摩擦系數(shù)入與Re 、& /d 有關(guān)。14. 粘度是衡量流體粘性的物理量，粘性是流體固有屬性，它只有在流體內(nèi)部具有相對運動時時表 現(xiàn)出來。液體的粘度隨溫度升高而減小一，氣體的粘度隨溫度的升高而一增大_o15. 某流體在圓形直管中作滯流流動時，其速度分布是拋物線型曲線，其管中心最大流速為平均流速的 2倍倍。16、流體在管內(nèi)作完全湍流流動，其他不變，當(dāng)速度提高到原來的2倍時，阻力損失是原來的（4 ）倍；若為層流流動，其他不變，當(dāng)速度提高到原來的2倍時，阻力損失是原來的（2 ）倍。17、若要減小流體在管道內(nèi)的流動阻力，可采取哪些措施

8、？答：大直徑管道、少拐彎、縮短管路長度、少用管件18、用內(nèi)徑為158mm勺鋼管輸送運動粘度為9.0 x 10-5m2/s。若保持油品在管內(nèi)作層流流動，則最 大流速不能超過 1.8 m/s 。19、 在流體阻力實驗中，以水作為工質(zhì)所測得的入=（Re,e/d ）關(guān)系式不適用于非牛頓型流體在直管中的流動。思考題歡迎共閱1如本題附圖所示，槽內(nèi)水面維持不變，水從 B C兩支管排出，各管段的直徑、粗糙度閥門型 號均相同，但I槽內(nèi)水面與兩支管出口的距離均相等， 水在管內(nèi)已達完全湍流狀態(tài)。試分 析：（1）兩閥門全開時，兩支管的流量是否相等？ （2）若把C支管的閥門關(guān)閉，這時B支管內(nèi)水的流量有何改變？ （ 3）

9、當(dāng)C支管的閥門關(guān)閉時，主管路 A處的壓強比兩閥全開時是增加還是降 低？答：（1） C支管流動阻力大，管內(nèi)流速及流量均小于 B支管。（2） B支管內(nèi)水的流量增大（但小于兩支管均全開時的流量和）。（3）11增加（主管能量損失及管內(nèi)動能比原來減?。?。2.20C的清水以一定流速從細管流入粗管（如本題附圖所示），測得U形管壓差計讀數(shù)為R。保持管內(nèi)流動狀況不變，將管路從水平放置改為垂直放置，U形管壓差計的讀數(shù)將如何變化？并判斷從1-1'截面到2-2'截面間的能量損失和動能轉(zhuǎn)化為靜壓能哪項數(shù)值大？3. 某液體分別在本題附圖所示的三根管道中穩(wěn)定流過，各管絕對粗糙度、管徑均相同，上游截面1-1

10、'的壓強、流速也相等。問：（1）在三種情況中，下游截面2-2'的流速是否相等？I i:屮/（2）在三種情況中，下游截面 2-2'的壓強是否相等？4 f1 |如果不等，指出哪一種情況的數(shù)值最大，哪一種情況中的數(shù)值最?。科淅碛珊卧?？4. 水由高位槽流入貯水池，若水管總長（包括局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi)）縮短 25%而高位槽水面 與貯水池水面的位差保持不變，假定流體完全湍流流動（即流動在阻力平方區(qū)）不變，則水的流量變 為原來的A。所以1 le 1 U2=1 le 22U2所以V 2U 2VI U1-d2411e1. 1 le 2=1.15470.75解：由A. 1.155 倍 B

11、 . 1.165 倍 C . 1.175 倍 D . 1.185 倍2 2gz1+H+H = gz2+止 + 生 + 細1 J 22(2f得Lhf1 =二hf2*1'所以V.IIl le 1U12丨 Te 2 U；.-，12d2d2又由完全湍流流動5. 如圖表明，管中的水處于 2P1=0.12Kgf/m2靜止向上流動向下流動不0.3大氣壓，而在1.在圖示裝置中，水管直徑為2P2=0.12Kgf/m2閥門開啟后，壓力表讀數(shù)降至 0.2大氣壓。設(shè)管路入口至壓力表處的壓頭損失為0.5 mHO,求水的流量為若干m/h ?解：閥門全閉時，由 P2 = p gH, H = 0.3 x 1.013

12、x 105/ (1000x9.81 ) = 3.1 m即水槽液面距閥門中心線的高度為 3.1 m。閥門開啟時，以水槽液面為上游截面1-1 /,壓力表處為下游截面2-2 /,管路中心線為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程式9 -，Z2 = 0， P1 = 0， P? = 0.2 x 1.013 x 105 Pa , Lu0,一£ hf/g = 0盡mH 2O代入上式3.1 = 0.25- 7x 1.013 x 105/ (1000x 9.81 ) + - (2x 9.81 ) + 0.5解得2 = 3.24 m/s23=（n /4 ） dux 3600 = 22.9 m /hA中水流經(jīng)

13、一喉徑為14mm勺文丘里管，將濃堿液槽 B中的堿液（密度為1400© 57x 3mmVh2. 一敞口高位水槽kg/ m3 ）抽吸入管內(nèi)混合成稀堿液送入 C槽，各部分標(biāo)高如附圖所示；輸水管規(guī)格為自A至文丘里喉部M處管路總長（包括所有局部阻力損失的當(dāng)量長度在內(nèi)）為 20m摩擦系數(shù)可取0.025（1）（2）當(dāng)水流量為8nVh時，試計算文丘里喉部M處的真空度為多少mmH;判斷槽的濃堿液能否被抽吸入文丘里內(nèi)（說明判斷依據(jù)）。如果能被吸入，吸入量的大小與哪些因素有關(guān)？解：（1）在A-A '與M-M截面間列柏努利方程，并以喉管中心線為基準(zhǔn)面:其中：Za =8m ；卩人=0 （表壓）;Ua、

14、0 ；Zm =0喉部流速Vs8/3600Um22 二 14.44m/s0.785dM0.785 7014管內(nèi)流速Vs0.785d28/36000.785 0.0512=1.09m/s阻力-Wf ,A JM(I He) U2Ad 20.025220 1.090.0512=5.82J /kg代入柏努利方程，并簡化:解得 Pm =316 104 Pa (表壓)=3.16 104Pa (真空度)(2)文丘里喉管處的位能與靜壓能之和:堿液槽B截面處的位能與靜壓能之和:所以譽 + zBg >：'2Pm . z g 嘉ZMg也即堿液能被抽吸入文丘里管內(nèi)。在B-B '與M-M截面間列柏努

15、利方程簡化fg ：UM2 Pm打e)-22- 2d bmBM UM2II2解得c ( Pb - Pm ) Zm g UM = 2:I 1 + 人(I + $le)BM /dBM 丿由此可知，堿液的吸入量與文丘里喉管處壓力Pm、堿液槽的相對位置ZM、堿液槽中的壓力PB、吸入管的直徑dBM、總管長(l * le ) BM、堿液的密度p M等有天。討論:(1)流體能否流動或流向判斷實質(zhì)上是靜力學(xué)問題,應(yīng)根據(jù)位能與靜壓能總和的大小進行比較;(2) 流體一旦流動，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系服從柏努利方程，此時 PM將發(fā)生變化，應(yīng)按匯合管路重 新計算；(3) 利用水在文丘里喉管處的節(jié)流作用而形成低壓可將其它流體抽吸并

16、輸送，此為噴射泵工 作原理。3.水從傾斜直管中流過，在截面A與B處接一空氣壓差計, 其讀數(shù)R=10mm兩測壓點垂直距離a=0.3m,見附圖。試求：(1) A、B兩點的壓差等于多少？(2) 管路水平放置而流量不變，壓差計讀數(shù)及兩點的壓差 有何變化？答：(1) 3041.1kPa;( 2) R不變，98.1 kPa。4有一液位恒定的高位槽通過管路向水池供水（見附圖），高位槽內(nèi)液面高度 hl為1m供水總高 度h2為10m輸水管內(nèi)徑50mm總長度100m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長度），九= 0.025。試求:（1）供水量為多少m3/h ？（2）若此時在管垂直部分某處出現(xiàn)一直徑為 1mm的小孔，有人說因

17、虹吸現(xiàn)象，在某一高 度范圍內(nèi)不會從小孔向外流水，而還有人則認為水將從小孔流出。試推導(dǎo)證明哪一 種說法正確。解：（1）取高位槽上液面為截面1,輸水管出口外側(cè)為截面2,在1-1'和2-2'間列 柏努利方程，可得： 其中：= p2 = 0（表壓），5 = u2 - 0'10x9.807x2x0.05Y.5=1.98m/s所以供水量將阻力公式代入7 Wf2，整理得：0.025 1002 2 |du 3.140.051.98 =3.887710"m3/s =14.0m3/h仍取高位槽上液面為截面1,再取垂直管處任意一點為截面 3,在1-1 '和3-3'間列柏努利方程，可得:將阻力公式代入，整理得:2 20.025 1.981.98=(乙-Z3)(9.807)_(1.5 _ ° °2% 05)2 0.0520.05=(Z1 -Z3)8.8269 -1.9602UVL Xji顯然，此式為單調(diào)增函數(shù)，且在 R -Z3) =1m處時，P3Pa =6.86670所以在（Z1 -Z3） =19m時（即垂直管