化工原理流體力學(xué)習(xí)題及答案

1、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)（湍流的雷諾數(shù)；D層流無(wú)徑向脈動(dòng)，而湍流有徑向脈動(dòng)。2 .以絕對(duì)零壓作起點(diǎn)計(jì)算的壓力，稱為（）。 AA 絕對(duì)壓力；B表壓力；C靜壓力；D真空度。3 .當(dāng)被測(cè)流體的（）大于外界大氣壓力時(shí)，所用的測(cè)壓儀表稱為壓力表。DA 真空度；B表壓力；C相對(duì)壓力；D絕對(duì)壓力。4 .當(dāng)被測(cè)流體的絕對(duì)壓力（）外界大氣壓力時(shí)，所用的測(cè)壓儀表稱為真空表。BA 大于；B小于；C等于；D近似于。5 .流體在園管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，管中心流速最大， 若為湍流時(shí)，平均流速與管中心的最大流速 的關(guān)系為（）。BA. Um =1/2

2、Umax B. Um =0.8Umax C. Um =3/2Uma%6 .從流體靜力學(xué)基本方程了解到U型管壓力計(jì)測(cè)量其壓強(qiáng)差是（）。AA. 與指示液密度、液面高度有關(guān)，與 U形管粗細(xì)無(wú)關(guān)；B. 與指示液密度、液面高度無(wú)關(guān)，與 U形管粗細(xì)有關(guān);C. 與指示液密度、液面高度無(wú)關(guān)，與 U形管粗細(xì)無(wú)關(guān)。7 .層流底層越?。ǎ?。 CA.近壁面速度梯度越??；B. 流動(dòng)阻力越小；C.流動(dòng)阻力越大；D.流體湍動(dòng)程度越小。8 .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) 湍流的雷諾數(shù)；D.層流無(wú)徑向脈動(dòng)，而湍流有徑向脈動(dòng)。9 .在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)

3、中，水由粗管連續(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。CA. 2 ; B. 8; C. 4。10 .流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是（）。CA.流動(dòng)速度大于零；B.管邊不夠光滑；C.流體具有粘性。11 .水在園形直管中作滯流流動(dòng)，流速不變，若管子直徑增大一倍，則阻力損失為原來(lái)的（）。AA. 1/4; B. 1/2; C. 2 倍。12 .柏努利方程式中的 T項(xiàng)表示單位質(zhì)量流體所具有的（）。 BA 位能；B動(dòng)能；C靜壓能；D有效功13.流體在管內(nèi)作（）流動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)沿管軸作有規(guī)則的平行運(yùn)動(dòng)A 層流；B湍流；C過(guò)渡流；D漩渦流。14 .流體在管內(nèi)作（）流動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)

4、則的雜亂運(yùn)動(dòng)。BA層流；B湍流；C過(guò)渡流；D漩渦流。15 .在層流流動(dòng)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(shí)的壓降為并聯(lián)時(shí)的 倍。CA. 2 ;B. 6;C. 4;D. 1。二、填空題1 .雷諾準(zhǔn)數(shù)的表達(dá)式為Re=du p /a。當(dāng)密度= 1000kg.m ，粘度仙=1厘泊的水，在內(nèi)徑為d=100mm以流速為1m.s 在管中流動(dòng)時(shí)，其雷諾準(zhǔn)數(shù)等于 10, 其流動(dòng)類型為 湍流 。2 .當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?50mmHg，測(cè)得某體系的表壓為100mmHgW該體系的絕對(duì)壓強(qiáng)為 850 mmHg,真空度為 -133402 Pa。3 .某物的比重為0.879,其密度為 879kg/m 3 ,其比容為

5、 0.00114 m3/kg 。4 .圓管中有常溫下的水流動(dòng)，管內(nèi)徑d=100mm,測(cè)得其中的質(zhì)量流量為15.7kg./s, 其 體積流量為_0.0157m7s ,平均流速為_2.0m/s。5 .當(dāng)20c的甘油（p =1261kg/m3,仙=1499厘泊）在內(nèi)彳為100mm勺管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，若流速 為1.0m/s時(shí)，其雷諾準(zhǔn)數(shù)Re為_84X. 其摩擦阻力系數(shù)入為 0.761 。6 .某長(zhǎng)方形截面的通風(fēng)管道,其截面尺寸為30x 20mmM當(dāng)量直徑de為 24mm。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)是一能 一 量守恒定律8 .理想流體在變徑管路中作穩(wěn)定的連續(xù)流動(dòng)時(shí)，在

6、管子直徑縮小的地方，其靜壓力_遮少_。9 .套管由小57X2.5mmf口小25x 2.5mm的鋼管組成，則環(huán)隙的流通截面積等于 1633 mm 潤(rùn)濕周邊等于242 mm,當(dāng)量直徑等于27 mm010 .液柱壓力計(jì)量是基于 流體靜力學(xué) 原理的測(cè)壓裝置，用 U形管壓差計(jì)測(cè)壓時(shí)，當(dāng)一 端與大氣相通時(shí)，讀數(shù) R表示的是表壓_或 真空度 011 .米糠油在管中作流動(dòng)，若流量不變，管徑不變，管長(zhǎng)增加一倍，則摩擦阻力損失為原 來(lái)的 2倍。12 .米糠油在管中作層流流動(dòng)，若流量不變，管長(zhǎng)不變，管徑增加一倍，則摩擦阻力損失為原來(lái)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)的摩擦系數(shù)入=64/

7、Re 、在管內(nèi)呈湍流時(shí)，摩擦系數(shù)人與 Re 、 e /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(duì)運(yùn) 動(dòng)時(shí)時(shí)表現(xiàn)出來(lái)。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。拋物線 型曲線，其管中心最15 .某流體在圓形直管中作滯流流動(dòng)時(shí)，其速度分布是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(dòng)，其他不變，當(dāng)速度提高到原來(lái)的 2倍時(shí)，阻力損失是原來(lái) 的（4 ）倍；若為層流流動(dòng)，其他不變，當(dāng)速度提高到原來(lái)的 2倍時(shí)，阻力損失是原來(lái) 的（2 ）倍。17、若要減小流體在管道內(nèi)的流動(dòng)阻力，可采取哪些措施？答：大直徑管道、少拐彎、縮短管路長(zhǎng)

8、度、少用管件18、用內(nèi)徑為158mm勺鋼管輸送運(yùn)動(dòng)粘度為9.0 x 10-5m2/so若保持油品在管內(nèi)作層流流動(dòng)， 則最大流速不能超過(guò) 1.8 m/s 。19、在流體阻力實(shí)驗(yàn)中，以水作為工質(zhì)所測(cè)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(dòng)。三、思考題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(hào)均相同，但"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 全湍流狀態(tài)。試分析：（1）兩閥門全開時(shí)，兩支管的流量是否相等？ （2）若把C支管的閥門關(guān)閉，這時(shí)B支管內(nèi)水的流量有何改變？ （ 3）當(dāng)C支管的閥門關(guān)閉時(shí)，主管

9、路 A處 的壓強(qiáng)比兩閥全開時(shí)是增加還是降低？答：（1） C支管流動(dòng)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） Aq增加（主管能量損失及管內(nèi)動(dòng)能比原 來(lái)減?。?。2 . 20C的清水以一定流速?gòu)募?xì)管流入粗管（如本題附圖所示），測(cè)得U形管壓差計(jì)讀數(shù)為R。保持管內(nèi)流動(dòng)狀況不變，將管品&從水平放置改為垂直放置，U形管壓差計(jì)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(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)定流過(guò)，各管絕對(duì)粗糙度、管徑均相同，上游截面1-1'的壓強(qiáng)、

10、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？（2）在三種情況中，下游截面2-2'的壓強(qiáng)是否相等？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)值最小？其理由何在？4 .水由高位槽流入貯水池，若水管總長(zhǎng)（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)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(dòng) （即流動(dòng)在阻力平方區(qū)）不 變，則水的流量變?yōu)樵瓉?lái)的人A. 1.155 倍 B.1.165 倍 C . 1.175 倍 D . 1.185 倍22P1U1P2U2.州牛：由gz1gz2 hf22hf1 hf 2所以l le 12Ui2l l e 2

11、U2d 2又由完全湍流流動(dòng)所以l le 122U1l le 2 U2所以V2VV uAu 7d25.如圖表明,U25le 1111.1547le 20.75管中的水處于P1=0.12Kgf/m2靜止向上流動(dòng)向下流動(dòng)不一定P2=0.12Kgf/三、計(jì)算題1.在圖示裝置中，水管直徑為而在閥門開啟后，壓力表讀數(shù)降至57X3.5 mm當(dāng)閥門全閉時(shí)，壓力表讀數(shù)為0.3大氣壓,0.2大氣壓。設(shè)管路入口至壓力表處的壓頭損失為0.5mHO,求水的流量為若干nVh ?解：閥門全閉時(shí)，由 P2 = p gH, H = 0.3 X 1.013 X 105/ (1000X 9.81 ) = 3.1 m即水槽液面距閥門

12、中心線的高度為3.1 m。閥門開啟時(shí)，以水槽液面為上游截面1-1/ ,壓力表處為下游水面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Z 1 = H = 3 m,Z2 =0,Pi= 0,P2= 0.2 X 1.013 X 105 Pa,Ui=0,2 hf/g = 0.5 mH2O代入上式_53.1 = 0.2 X 1.013 X 105/ (1000X9.81 ) +%/ (2X9.81) + 0.5解得 u 2 = 3.24 m/sVh =(兀 /4 ) d2u X 3600 = 22.9 m 3/h2.一敞口高位水槽A中水流經(jīng)一喉徑為14mm勺文丘里管，將濃堿液槽B中的堿液（

13、密度為 1400 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4 57X 3mm自A至文丘里喉部M處管路總長(zhǎng)（包括所有局部阻力損失的當(dāng)量長(zhǎng)度在內(nèi)）為 20m摩擦系數(shù)可取0.025。（1）當(dāng)水流量為8n3/h時(shí)，試計(jì)算文丘里喉部 M處的真空度為多少mmHg（2）判斷槽的濃堿液能否被抽吸入文丘里內(nèi)（說(shuō)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截面問列柏努利方程，并以喉管中心線為基準(zhǔn)面：其中：Za 8m； pa 0 （表壓）；Ua 0 ； Zm 0喉部流速UMVs.20.785dM8/3600 _ _ _20.7

14、85 0.01414.44m/s管內(nèi)流速Vs0.785d28/36000.785 0.05121.09m/ s阻力Wf ,a M(l le)d20 0.025 0.051 22-5.82J/kg代入柏努利方程，并簡(jiǎn)化:解得pM 3.16 104 Pa (表壓)=3.16 104 Pa (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Pb-PmZB gZM g22也即堿液能被抽吸入文丘里管內(nèi)。在B-B'與M-M截面間列柏努利方程簡(jiǎn)化PbZm g2Pm(ld2 le)BM UMBM解得2(Pb1 (lPm)2 Zm gle)BM d BM由此可知，堿液

15、的吸入量與文丘里喉管處壓力 Pm、堿液槽的相對(duì)位置Z的堿液槽中的壓力PB、吸入管的直徑dB昧總管長(zhǎng)（| leBM堿液的密度p M等有關(guān)。討論:(1)流體能否流動(dòng)或流向判斷實(shí)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)流體一旦流動(dòng)，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系服從柏努利方程，此時(shí) PM將發(fā)生變化，應(yīng)按匯合管路重新計(jì)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輸送，此為噴射泵工作原理。3 .水從傾斜直管中流過(guò)，在截面A與B處接一空氣壓差計(jì), 其讀數(shù)R=10mm兩測(cè)壓點(diǎn)垂直距離a=0.3m,見附圖。試求：(1) A、B兩點(diǎn)的壓差等于多少？(2)管路水平放置而流量不變，壓差

16、計(jì)讀數(shù)及兩點(diǎn)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(guò)管路向水池供水(見附圖)，高位槽內(nèi)液面高度h1為1m供水總高度h2為10m輸水管內(nèi)徑50mm總長(zhǎng)度100m (包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度)，0.025。試求：(1)供水量為多少m3 /h ?(2)若此時(shí)在管垂直部分某處出現(xiàn)一直徑為 1mm勺小孔，有人說(shuō)因虹吸現(xiàn)象，在某一高度范圍內(nèi)不會(huì)從小孔向外流水， 而還有人則認(rèn)為水將從小孔流出。試推導(dǎo)證明哪一種說(shuō)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'問列柏努利方程，可得：其

17、中：P1P2 0（表壓），U1 U2 0將阻力公式代入Wf1 2 ,整理得：, C ,0.50.5h2 g2d 10 9.807 2 0.05所以u(píng) 1.98m / sl0.025 100,2c / / c c； /.供水量 V -d-u 3.14 0.05坐 3.8877 10 3m3/s 14.0m3/h 44（2）仍取高位槽上液面為截面1,再取垂直管處任意一點(diǎn)為截面 3,在1-1'和3-3'問列柏努利方程，可得：將阻力公式代入，整理得:二（乙Z3)(9.8070.025 1.9822 0.05)1.98(1.520.0250.05)(Z1 Z 3)8.8269 1.9602'13 /顯然，此式為單調(diào)增函數(shù)，且在（Zi Z3） 1m處時(shí),P3 Pa6.8667 0所以在（Z1 Z3）