化工原理-流體力學(xué)習(xí)題及答案

—F91

人心4.單選題

1.層流與湍流的本質(zhì)差別是（）.D

A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(dòng),而湍流有徑向脈動(dòng).

2.以絕對零壓作起點(diǎn)盤算的壓力，稱為（）.A

A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(shí)，所用的測壓內(nèi)心稱為壓力表.D

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(shí)，所用的測壓內(nèi)心稱為真空表.B

A大于;B小于;C等于;D近似于.

5.流體在園管內(nèi)流淌時(shí)，管中間流速最大，若為湍流時(shí)，平均流速與管中間的最大流速的關(guān)系為（）.B

A.Um=1/21max;B.Um=O.8Umax;C.Um=3/2Umax.

6.從流體靜力學(xué)根本方程懂得到U型管壓力計(jì)測量其壓強(qiáng)差是（）.A

A.與指導(dǎo)液密度.液面高度有關(guān)，與U形管粗細(xì)無關(guān)；

B.與指導(dǎo)液密度.液面高度無關(guān)，與U形管粗細(xì)有關(guān)；

C.與指導(dǎo)液密度.液面高度無關(guān),與U形管粗細(xì)無關(guān).

7.層流底層越薄（）.C

A.近壁面速度梯度越?。籅.流淌阻力越?。?/p>

C.流淌阻力越大；D.流體湍動(dòng)程度越小.

8.層流與湍流的本質(zhì)差別是：（）.D

A.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)〈湍流的雷諾數(shù);D.層流無徑向脈動(dòng),而湍流有徑向脈動(dòng).

9.在穩(wěn)固流淌體系中，水由粗管持續(xù)地流入細(xì)管，若粗管直徑是細(xì)管的2倍，則細(xì)管流速是粗管的（）倍.C

A.2;B.8;C.4.

10.流體流淌時(shí)產(chǎn)生磨擦阻力的根本原因是（）.C

A.流淌速度大于零；B.管邊不夠滑膜；C.流體具有粘性.

11.水在園形直管中作滯流流淌，流速不變,若管子直徑增大一倍，則阻力損掉為本來的（）.A

A.1/4;B.1/2；C.2倍.

12.柏努利方程式中的項(xiàng)表示單位質(zhì)量流體所具有的（）.B

A位能;B動(dòng)能;C靜壓能;D實(shí)用功.

13.流體在管內(nèi)作（）流淌時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)沿管軸作有規(guī)矩的平交活動(dòng).A

A層流;B湍流;C過渡流;D旋渦流.

14.流體在管內(nèi)作（）流淌時(shí)?，其質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)矩的混亂活動(dòng).B

A層流;B湍流;C過渡流;D旋渦流.

15.在層流流淌中,若流體的總流率不變，則規(guī)格雷同的兩根管子串聯(lián)時(shí)的壓降為并聯(lián)時(shí)的倍.C

A.2;B.6；C.4;D.1.

二.填空題

1.雷諾準(zhǔn)數(shù)的表達(dá)式為一一Ra=du。/u.當(dāng)密度P=1000kg.m，粘度厘泊的水，在內(nèi)徑為

d=100nm,以流速為Im.s在管中流淌時(shí),其雷諾準(zhǔn)數(shù)等于_皿其流淌類型為—湍流

2.當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg時(shí)，測得某體系的表壓為lOOmmHg,則該體系的絕對壓強(qiáng)為真空度

為-133402Pa.

3.某物的比重為0.879,其密度為一879kg為3_,其比容為_0.00114ma/kg

4.圓管中有常溫下的水流淌，管內(nèi)徑d=100nun,測得個(gè)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.Om/s.

5.當(dāng)20℃的甘油（P=l油lkg/叫以=1499厘泊）在內(nèi)徑為100mm的管內(nèi)流淌時(shí)，若流速為1.Om/s時(shí)，其雷

諾準(zhǔn)數(shù)Re為_84.1_,其磨擦阻力系數(shù)入為_0.761__.

6.某長方形截面的通風(fēng)管道，其截面尺寸為30義20mm,其當(dāng)量直徑de為24mm.

7.化工臨盆中，物料衡算的理論根據(jù)是一質(zhì)量守恒定律一，熱量衡算的理論基本是.能量守恒定律一.

8.幻想流體在變徑管路中作穩(wěn)固的持續(xù)流淌時(shí),在管子直徑縮小的地方,其靜壓力.削減

9.套管由657X2.5mm和25X2.5mm的鋼管構(gòu)成，則環(huán)隙的流暢截面積等于潤濕周邊等于必

__mm,當(dāng)量直徑等干27_mm.

10.液柱壓力計(jì)量是基于一流體靜力學(xué)—道理的測壓裝配,用U形管壓差計(jì)測壓時(shí),當(dāng)一端與大氣相通時(shí),讀數(shù)R

表示的是表里或者真空度.

第2頁，一共9頁

11.米糠油在管中作流淌，若流量不變，管徑不變,管長增長一倍,則磨擦阻力損掉為本來的一2_倍.

12.米糠油在管中作層流流淌，若流量不變,管長不變，管徑增長一倍，則磨擦阻力損掉為木來的1/16倍.

13.當(dāng)Re為已知時(shí)，流體在圓形管內(nèi)呈層流時(shí)的磨擦系數(shù)入=_&/幽，在管內(nèi)呈湍流時(shí)，磨擦系數(shù)人與一

Re.￡/d有關(guān).

14.粘度是權(quán)衡流體粘性的物理量.粘性是流體固有屬性.它惟獨(dú)在流體內(nèi)部具有相對活動(dòng)不時(shí)表現(xiàn)出來.

液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度隨溫度的升高而增大.

15.某流體在圓形直管中作滯流流淌時(shí)，其速度擴(kuò)散是拋物線一型曲線,其管中間最大流速為平均流速的

2倍倍.

16.流體在管內(nèi)作完整湍流流淌，其他不變,當(dāng)速度進(jìn)步到本來的2倍時(shí)，阻力損掉是本來的（4）倍;若為層流流淌,

其他不變,當(dāng)速度進(jìn)步到本來的2倍時(shí)，阻力損掉是本來的（2）倍.

17.若要減小流體在管道內(nèi)的流淌阻力,可采取哪些措施？

答：大直徑管道.少拐彎.縮短管路長度.罕用管件

18.用內(nèi)徑為158mm的鋼管輸送活動(dòng)粘度為9.0X10沏2/s.若保持油品在管內(nèi)作層流流淌，則最大流速不能超

過_L8m/s.

19.在流體阻力試驗(yàn)中，以水作為工質(zhì)所測得的人二（Re,e/流關(guān)系式不實(shí)用于非牛頓型流體在直管中的流

淌.

三.思慮題

1.如本題附圖所示，槽內(nèi)水面保持不變，水從B.C兩支管排出，各管段的直徑.光滑度閥門型號(hào)均雷同，但‘c

>%槽內(nèi)水面與兩支管出口的距離均相等，水在管內(nèi)已達(dá)完整湍流狀況.試剖析：（1）兩閥門全開時(shí)，兩支管

的流量是否相等？（2）若把C支管的閥門封閉，這時(shí)B支管內(nèi)水的流量有何轉(zhuǎn)變？（3）當(dāng)C支管的閥門封

用時(shí),主管路A處的壓強(qiáng)比兩閥全開時(shí)是增長照樣下降？

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答：（1）C支管流淌阻力大，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(shí)的流量和）.（3）0人增長（主管能量損掉及管內(nèi)動(dòng)能比本米減小）.

2.20℃的清水以必然流速從細(xì)管流入粗管（如本題附圖所示），測得U形管壓差計(jì)讀數(shù)為R.保持管內(nèi)流淌狀況

不變,將管路從程度放置改為垂直放置,U形管壓差計(jì)的讀數(shù)將若何變化？并斷定從1-1,截面到2-2,截面間的

能量損掉和動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能哪項(xiàng)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)固流過，各管絕對光滑度.管徑均雷同，上游截面i-r的壓強(qiáng).流

速也相等.問:

（1）在三種情形中，下流截面2-2'的流速是否相等?

（2）在二種情形中，下流截面22'的R強(qiáng)是否相等？

假如不等,指出哪一種情形的數(shù)值最大，哪一種情形中的數(shù)值最小？其來由安在？

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,假定流體完整湍流流淌（即流淌在阻力平方區(qū)）不變，則水的流量變?yōu)楸緛淼?

A.1.155倍B.1.165倍C.1.175倍D.1.185倍

U2pU2

+-4-=gz+4+—?-+xh

gz92P2

解：由《2

xh=xh

得12

入.3合二人,如.望

所以id22d2

又由完整湍流流淌

入二f日

得（d）

(l+l).U2=(l+l).U2

所以e11e22

第4頁，一共9頁

幾

V=uA=u.d2

而4

(ll)

Vu+1=1,1547

22(I+I)1=

VU0.75

所以1e2

5.如圖表明，管中的水處于③

iP=0.12Kgf/m2

①靜止②向上流淌③向下賤動(dòng)④不必然1

P2=0.12Kgf/m2

22

三.盤算題

1.在圖示裝配中，水管直徑為①57X3.5mm.當(dāng)閥門全閉時(shí)，壓力表讀數(shù)為0.3大氣壓，而在閥門開啟后，壓力

表讀數(shù)降至0.2大氣壓.設(shè)管路進(jìn)口至壓力表處的壓頭損掉為0.5mH0,求水的流量為若干m/h?

2

解：閥門全閉時(shí)，由P=PgH,H=0.3X1.013X105/(1000X9.81)=3.1m

2

即水槽液面距閥門中間線的高度為3.1m.

閥門開啟時(shí)，以水槽液面為上游截面1T',壓力表處為下流截面2-2,，管路中間線為基準(zhǔn)程度面.在兩

截面間列柏努利方程式

Z=H=3m,Z=0,P=0,P=0.2X1.013X105Pa,u弋0,Shf/g=0.5mH0

]212I2

代入上式

3.1=0.2X1.013X105/(1000X9.81)+/(2X9.81)+0.5

解得u=3.24m/s

z

Vh=(n/4)d2uX3600=22.9mVh

2.一敞口高位水槽A中水流經(jīng)一喉徑為14nlm的文丘里管，將濃堿液槽B中的堿液(密度為1400kg/nv)抽吸入

管內(nèi)混雜成稀堿液送入C槽，各部份標(biāo)高如附圖所示;輸水管規(guī)格為657X3mm,白A至文丘里喉部M處管路總長

(包括所有局部阻力損掉的當(dāng)量長度在內(nèi))為20叫磨擦系數(shù)可取0.025.

(1)當(dāng)水流量為8m3/h時(shí),試盤算文丘里喉部M處的真空度為若干mmllg;

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（2）斷定槽的濃堿液可否被抽吸入文丘里內(nèi)（解釋斷定根據(jù)）.假如能被吸入吸入量的大小與哪些身分有關(guān)？

解：（1）在A-A'與M-M'截面間列柏努利方

程,并以喉管中間線為基準(zhǔn)面:

11p

z+g+*2++￡Wg

A92-y

z=8mp=0俵壓）；以必°；

個(gè)中:A；rA

ZM=0

喉部流速

8/3600

u=14.44m/s

M

0.785欠0.785x0.0142

8/3600

=Y=1.09m/s

u0.785d20.785x0.0512

管內(nèi)流速

EW=A(l+￡le)—=0.025201092=5.82J/kg

阻力I.A-Md20.0512

代入柏努利方程，并簡化:

1P

zg=—u2+*+zw

A2Mpf4M

14442D

8-9.81=_+PM-+5.82

21000

解得PM=-3.16x104Pa俵壓)=3.16x104Pa(真空度)

（2）文丘里喉管處的位能與靜壓能之和:

p101.3x103—3.16x10-4

-M-+zg+1.5x9.81=64.5J/kg

M140()

P2

堿液槽B截面處的位能與靜壓能之和:

2fi,+zg=10"x1°3=7236J/kg

pB1400

2

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%+zg>

所以eB

也即堿液能被抽吸入文丘里管內(nèi).

在B"B'與M-Mr截面間列柏努利方程

1-Ba=zg+1D...

zg+-=U2+-U2+_1-M+XW

fB-M

2BM2Mt

P2p2

P1p入（I+xl）u2

B=zg+U2+

-

■pM2MP--d---------r

簡化'2BM

1

M呱入Qi”）N訓(xùn)

解得rBWBM

由此可.知,堿液的吸入量與文丘里喉管處壓力PM.堿液槽的相對地位ZM.堿液槽中的壓力PB.吸入管的直徑C?BM-

總管長("可)BM?堿液的密度PM等有關(guān).

評論辯論：

(1)流體可否流淌或者流向斷定本質(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(jìn)行比較；

(2)流體一旦流淌，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系屈服柏努利方程，此時(shí)PM將產(chǎn)生變化，應(yīng)按會(huì)合管路從新盤算；

(3)應(yīng)用水在文丘里喉管處的搏節(jié)感化而形成低壓可將其它流體抽吸并輸送，此為噴射泵工作道理.

3.水從豎直直管中流過,在截面A與B處接一空氣壓差計(jì)，其讀數(shù)

R=10mm,兩測壓點(diǎn)垂直距離a=0.3m,見附圖.試求：

(1)A.B兩點(diǎn)的壓差等于若干？

(2)管路程度放置而流量不變，壓差計(jì)讀數(shù)及兩點(diǎn)的壓差有何變化？

答：(1)3041.lkPa;(2)R不變，98.1kPa.

4.有一液位怛定的高位槽經(jīng)由過程管路向水池供水(見附圖)，崗位槽

內(nèi)液面高度h為1m,供水總高度h為10%輸水管內(nèi)徑50mm，總長度

I2

100m(包括所有局部阻力的當(dāng)量長度),入二0°25.試求：

(1)供水量為若干m3/h?

(2)若此時(shí)在管垂直部份某處消失一向徑為1mm的小孔，有人說因虹吸現(xiàn)象，在某一高度規(guī)模內(nèi)不會(huì)

從小孔向外流水，而還有人則以為水將從小孔流出.試推導(dǎo)證實(shí)哪一種說法準(zhǔn)確.

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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-r和2-2'間列柏努利方程，可

得:

^+^+Zg=^^Zg+ZWfi_2

個(gè)中：P=P:0（表壓）u「u2ko

將阻力公式代入z怕,整頓即

,AIU2

hg=A--------

2d2

fhg2d3(10x9.807x2x0.05。5

u=?,2--?=nAOCsc=1.98m/s

所以VAl)I0.025x100)

7td2u3.14x0.052x1.984八.一八

V===3o.8B77x10-3m3/s=14.Oms/h

供水量44

（2）仍取高位槽上液面為截面1,再取垂直管處隨意率性一點(diǎn)為截面3,在i-r和3-3'間列柏努利方程,

可得:

&+2i+Zg=工上+Zg+Zw

p21P23f1-3

將阻力公式代入,整頓得:

P-P.U2..Z-Z-1U2

31-------(Z-Z)g-3-(/_i—3-------j0.5

p132d2

PR嚴(yán)為必為）今（1.5%）

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0.025人1.9821.982八2一

(Z-Z)(9.807-2Ao()5)-^1.5-0.02^05)

(Z—z)8.8269—1.9602

13

=6.8667>0

顯然，此式為單調(diào)增函數(shù)，且在R—勺=加處時(shí)，P