化工原理第一章流体力学习.docx
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化工原理第一章流体力学习
化工原理-第一章-流体流动
一、单选题
1．层流与湍流的本质区别是（）。
D
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。
2．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。
A
A绝对压力；B表压力；C静压力；D真空度。
3．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。
D
A真空度；B表压力；C相对压力；D绝对压力。
4．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真空表。
B
A大于；B小于；C等于；D近似于。
5.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（）。
B
A.Um＝1/2Umax；B.Um＝0.8Umax；C.Um＝3/2Umax。
6.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
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。
7.层流底层越薄（）。
C
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。
8.层流与湍流的本质区别是：
（）。
D
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。
9.在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。
C
A.2；B.8；C.4。
10.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。
C
A.流动速度大于零；B.管边不够光滑；C.流体具有粘性。
11.水在园形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的（）。
A
A.1/4；B.1/2；C.2倍。
12．柏努利方程式中的
项表示单位质量流体所具有的（）。
B
A位能；B动能；C静压能；D有效功。
13．流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。
A
A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。
14．流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。
B
A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。
15.在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的倍。
C
A.2；B.6；C.4；D.1。
16.流体在圆管内流动时,若为湍流时,平均流速与管中心的最大流速的关系为（）
A.Um＝1/2UmaxB.Um＝0.8Umax
C.Um＝3/2Umax答案：
B
17.从流体静力学基本方程可得知，U型管压力计测量的压强差（）
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形管粗细无关答案：
A
18.流体的层流底层越薄，则（）。
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.流体湍动程度越小答案：
B
19.为提高微差压强计的测量精度，要求指示液的密度差（）。
A.大B.中等C.越小越好D.越大越好答案：
C
20.一个工程大气压等于（）Pa;（）Kgf.cm-2。
A.1.013×105B.9.8×104C.1D.1.5答案：
BC
21.转子流量计的主要特点是（）。
A.恒截面、恒压差；B.变截面、变压差；
C.恒流速、恒压差；D.变流速、恒压差。
答案：
C
22.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，而湍流有径向脉动答案：
D
23.圆管内流动流体湍流时的雷诺准数值应为（）
A.Re<2000B.Re>4000C.Re=2000～4000答案：
B
24.流体在管路中作稳态流动时,具有（）的特点。
A.呈平缓的滞流B.呈匀速运动
C.在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等；
D.任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化答案：
D
25.表压与大气压、绝对压间的关系是（）。
A.表压＝绝对压-大气压B.表压＝大气压-绝对压
C.表压＝绝对压+真空度答案：
A
26.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。
A.流动速度大于零B.管边不够光滑C.流体具有粘性答案：
C
12.流体在管内流动时,滞流内层的厚度随流速的增加而（）。
A.变小B.变大C.不变答案：
A
13.圆管的摩擦系数λ=64/Re的适用流型是（）。
A.滞流B.过渡流C.湍流答案：
A
27.为使U形压差计的灵敏度较高,应使指示液和被测流体的密度差（）。
A.偏大B.偏小C.越大越好答案：
B
28.设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强（）。
A.愈大B.愈小C.愈接近大气压、答案：
B
29.在静止的、连续的、同一液体中,处于同一水平面上各点的压强（）
A.均相等B.不相等C.不一定相等答案：
A
30..流体在圆管内作滞流流动时,阻力与流速的（）成比例,作完全湍流时,则阻力与流速的（）成比例。
A.平方B.五次方C.一次方答案：
CA
31流体在管内作湍流流动时,滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而（）。
A.增厚B.减薄C.不变答案：
B
32.将管路上的阀门关小时,其阻力系数（）。
A.变小B.变大C.不变答案：
B
33.u2/2的物理意义是表示流动系统某截面处（）流体具有的动能。
A.1kgB.1NC.1m答案：
A
34.流体流动时产生阻力的根本原因是流体流动（）。
A.遇到了障碍物；B.与管壁产生摩擦
C.产生了内摩擦切向力答案：
C
35.转子流量计的设计原理是依据（）。
A.流动的速度B.液体对转子的浮力
C.流动时在转子的上、下端产生了压强差。
答案：
C
36.公式λ=64/Re仅适用于流体在（）管内作（）时应用。
A.湍流B.滞流C.各种流动型态
D.圆形E.非圆形答案：
DB
二、填空题
1.雷诺准数的表达式为_____Re=dｕρ/μ_____。
当密度ρ＝1000kg.m,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m.s在管中流动时,其雷诺准数等于__10____,其流动类型为__湍流__。
2.当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为___850__mmHg,真空度为_-133402__Pa。
3.某物的比重为0.879,其密度为_879kg/m3_,其比容为_0.00114m3/kg_。
4.圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为15.7kg./s,其体积流量为_0.0157m3/s，平均流速为_2.0m/s。
5.当20℃的甘油（ρ=1261kg/m3,μ=1499厘泊）在内径为100mm的管内流动时,若流速为1.0m/s时,其雷诺准数Re为__84.1__,其摩擦阻力系数λ为__0.761__。
6.某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为30×20mm,其当量直径de为__24mm__。
7.化工生产中，物料衡算的理论依据是＿质量守恒定律＿，热量衡算的理论基础是＿能量守恒定律＿。
8.理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力_减少_。
9.套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于_1633mm2，润湿周边等于_242__mm，当量直径等于_27_mm。
10.液柱压力计量是基于_流体静力学__原理的测压装置，用U形管压差计测压时，当一端与大气相通时，读数R表示的是___表压___或__真空度__。
11.米糠油在管中作流动，若流量不变,管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的__2__倍。
12.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变,管径增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的__1/16__倍。
13.当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__64/Re_，在管内呈湍流时，摩擦系数λ与___Re__、___ε/d__有关。
14.粘度是衡量流体粘性的物理量，粘性是流体固有属性，它只有在流体内部具有相对运动时时表现出来。
液体的粘度随温度升高而__减小_，气体的粘度随温度的升高而_增大_。
15.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是_抛物线__型曲线，其管中心最大流速为平均流速的__2倍__倍。
16.流体在管内作完全湍流流动，其他不变，当速度提高到原来的2倍时，阻力损失是原来的（4）倍；若为层流流动，其他不变，当速度提高到原来的2倍时，阻力损失是原来的
（2）倍。
17、若要减小流体在管道内的流动阻力，可采取哪些措施？
答：
大直径管道、少拐弯、缩短管路长度、少用管件
18、用内径为158mm的钢管输送运动粘度为9.0×10-5m2/s。
若保持油品在管内作层流流动，则最大流速不能超
过1.8m/s。
19、在流体阻力实验中，以水作为工质所测得的λ=（Re,e/d）关系式不适用于非牛顿型流体在直管中的流动。
20计算流体局部阻力损失的方法有:
_______________,_________________,其相应的阻力损失计算公式为_______________,____________________。
答案：
当量长度法;阻力系数法;
hf=λ（le/d）（u2/2g）;hf=ζ（u2/2g）;
21.理想流体是指________________________________；而实际流体是指___________________________。
答案：
没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩；具有粘性、有摩擦力、液体可压缩、受热膨胀、消耗能量。
22.牛顿粘性定律表达式为______________，其比例系数（粘度）的物理意义是_____________________。
答案：
τ＝F/A＝μdu/dy；在单位接触面积上，速度梯度为1时，流体层间的内摩擦力。
23流体流动的型态用_____来判断，当________时为湍流，当________时为滞流，当______时为过渡流。
答案：
雷诺准数，Re≥4000，Re≤2000，Re在2000-4000之间。
24.化工生产中，物料衡算的理论依据是_________________，热量衡算的理论基础是________________。
答案：
质量守恒定律，能量守恒定律。
25.当流体的体积流量一定时,流动截面扩大,则流速__________,动压头___________,静压头___________。
答案：
减少，减少，增加。
26.流体的粘度指______________________________________。
粘度随温度变化而变化,液体的粘度随温度升高而________；气体的粘度则随温度升高而________。
答案：
流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为1时,所产生的内摩擦力减少增大
27.液柱压力计量是基于______________原理的测压装置,用U形管压强计测压时,当压强计一端与大气相通时,读数R表示的是_________或___________。
答案：
流体静力学；表压；真空度
28.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________,______________，____________，__________________。
答案：
处于稳定段，连续，垂直于流体流动方向，流体平行流动
29.若Re值已知时,则流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=________,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与_______、_______有关。
答案：
64/Re;Re;ε/d
30.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_________。
答案：
截面；压差；压差；截面
31.液体的粘度随温度升高而________,气体的粘度随温度的升高而_______。
答案：
减小；增大
32.若流体在圆形直管中作滞流流动,其速度分布呈_______型曲线,其管中心最大流速是平均流速的____倍,摩擦系数λ与Re的关系为_________。
答案：
抛物线；2倍；λ＝64/Re
33.牛顿粘性定律的数学表达式为_________________,牛顿粘性定律适用于________型流体。
答案：
τ=μdu/dy；牛顿
34.流体做层流流动时,管内平均流速是最大流速的____倍,湍流时,管内平均流速是最大流速的______倍。
答案：
0.5；约0.8
35.流体在管路中作连续稳态流动时，任意两截面流速与管径的关系为______________，所以,流速随着管径的减小而________。
答案：
u1/u2=d22/d12增大
36.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是__________________.答案：
.流体具有粘性
37按照化工单元操作所遵循的基本规律的不同,可将单元操作分为_________、__________、________。
答案.动量传递、热量传递、质量传递
38.流体沿壁面流动时,有显著速度梯度的区域称为_____________。
答案：
.流动边界层
39.液体在等直径的管中作稳态流动,其流速沿管长______,由于有摩擦阻力损失,静压强沿管长_______。
答案：
不变；降低
40.稳态流动是指流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等物理量仅随_____________________。
答案：
.位置而变，而均不随时间变。
三、思考题
1．如本题附图所示，槽内水面维持不变，水从B、C两支管排出，各管段的直径、粗糙度阀门型号均相同，但
＞
槽内水面与两支管出口的距离均相等，水在管内已达完全湍流状态。
试分析：
（1）两阀门全开时，两支管的流量是否相等？
（2）若把C支管的阀门关闭，这时B支管内水的流量有何改变？
（3）当C支管的阀门关闭时，主管路A处的压强比两阀全开时是增加还是降低？
答：
（1）C支管流动阻力大，管内流速及流量均小于B支管。
（2）B支管内水的流量增大（但小于两支管均全开时的流量和）。
（3）
增加（主管能量损失及管内动能比原来减小）。
2.20℃的清水以一定流速从细管流入粗管（如本题附图所示），测得U形管压差计读数为R。
保持管内流动状况不变，将管路从水平放置改为垂直放置，U形管压差计的读数将如何变化？
并判断从1-1’截面到2-2’截面间的能量损失和动能转化为静压能哪项数值大？
3.某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。
问：
（1）在三种情况中，下游截面2-2’的流速是否相等？
（2）在三种情况中，下游截面2-2’的压强是否相等？
如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况中的数值最小？
其理由何在？
4.水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩短25%，而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动（即流动在阻力平方区）不变，则水的流量变为原来的A。
A．1.155倍B．1.165倍C．1.175倍D．1.185倍
解：
由
得
所以
又由完全湍流流动
得
所以
而
所以
5.如图表明，管中的水处于③
P1=0.12Kgf/m2
静止
向上流动
向下流动
不一定11
P2=0.12Kgf/m2
22
四.判断题：
1.流体在园管内作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。
（）×
2.流体在园管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。
（）√
3.化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。
（）√
4.在稳态流动过程中,流体流经各截面处的体积流量相等。
（）×
5.当输送流体的管子的管径一定时，增大流体的流量，则雷诺准数减少。
（）×
6.流体在等径的管中作稳态流动时,由于有摩擦阻力损失,因此流体的流速沿管长而逐渐变小。
（）×
7.当流体充满圆管作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。
（）×
8.流体作层流流动时,摩擦系数λ只是Re的函数,而与管壁的粗糙度无关。
（）
9.在相同的设备条件下,密度越大,粘度越小的流体越易形成湍流状态。
（）√
10.牛顿粘性定律是：
流体的粘度越大,其流动性就越差。
（）×
11.孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文氏流量计小得多。
（）×
12.实际流体在导管内作稳态流动时,各种形式的压头可以互相转，但导管任一截面上的位压头、动压头与静压头之和为一常数。
（）×
13.为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差,可采用微差压强计。
当其中的两指示液密度相差越大时,其灵敏度就越高。
（）×
14.经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型呈层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他单位制应有另外数值。
（）×
15.流体在管内以湍流流动时,在近管壁处存在层流内层,其厚度随Re的增大而变薄。
（）√
16.表压强就是流体的真实压强。
（）×
17.设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。
（）×
18.一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大；液体的粘度随温度的升高而减小。
（）√
19.用U形管液柱压差计测量流体压强差时,测压管的管径大小和长短都会影响测量的准确性。
（）×
20.流体在圆管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。
（）√
21.稳定流动时,流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。
（）×
22.流体在管内作稳定湍流时,当Re一定时,摩擦系数λ随管子的相对粗糙度的增加而增大。
（）√
23.柏努利方程中的P/（ρg）表示1N重的流体在某截面处具有的静压能,又为静压头。
（）√
24.流体阻力产生的根本原因是由于流体与壁面之间的摩擦引起的。
（）×
25.液体在圆形管中作滞流流动时,其它条件不变,仅流速增加一倍,则阻力损失增加一倍（）√
26.稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等；流经各截面处的体积流量也相等（）√
27.理想流体流动时,无流动阻力产生。
（）√
28.流体在水平管内作稳定连续流动时,直径小处,流速增大；其静压强也会升高。
（）×
29.滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。
（）×
30.在静止的、处于同一水平面上的、各点液体的静压强都相等。
（）×
31.实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时,λ与雷诺数的大小无关。
（）√
32.离心泵启动时,为减小启动功率，应将出口阀门关闭，这是因为随流量的增加，功率增大。
（）√
33.离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。
（）√
34.离心泵的扬程随其送液能力（流量）的改变而变化，当流量达到最大时，其扬程也最大；而流量为零时，其扬程亦等于零。
（）×
35.采用多级压缩机可解决压缩比过高的问题，但功耗增大了。
（）√
36.多级往复式压缩机的压缩级数越多，则功耗越少（）。
×
37.离心泵的“气缚”与“气蚀”现象，在本质是相同的。
（）√
五.问答题：
1.什么是流体连续稳定流动？
答案：
流体连续稳定流动是指流体在流动时，流体质点连续的充满其所在空间，流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。
2.流体粘度的意义是什么？
流体粘度对流体流动有什么影响？
答案：
流体的粘度是衡量流体粘性大小的物理量，它的意义是相邻流体层在单位接触面积上，速度梯度为1时，内摩擦力大小。
流体的粘度愈大，所产生粘性也愈大，液体阻力也愈大。
3.何谓层流流动？
何谓湍流流动？
用什么量来区分它们？
答案：
层流：
流体质点沿管轴作平行直线运动，无返混，在管中的流速分布为抛物线，平均流速是最大流速的0.5倍。
湍流：
流体质点有返混和径向流动，平均流速约为最大流速的0.8倍。
以Re来区分，Re<2000为层流、Re>4000为湍流。
4.什么是连续性假定？
答案：
假定流体是由许多质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占有空间的连续的介质。
，这一假定称为连续性假定。
5流体流动的连续性方程的意义如何？
答案：
流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律，它是根据质量守恒定律建立起的，连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择，及其控制。
6.流体静力学基本方程的意义是什么？
答案：
静止流体内部任一水平面上的压强与其位置及流体的密度有关，位置越低，压强越大；
静止液体内部压强随界面上的压强而变，表明液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部。
7.流速与管路建设投资费及运行操作费的关系。
答案：
当流量一定时，流速大，管径小，投资费用小；但流速大，管内流体流动阻力增大，
输送流体所消耗的动力增加，操作费用则随之增大。
反之，在相同条件选择小流速，动力消耗固然可以降低，但管径增大后建设投资增加。
何谓轨线、流线，为什么流线互不相交
轨线是某一流体质点的运动轨迹，描述的是同一质点在不同时刻的位置（拉格朗日）
流线表示的是同一瞬间不同质点的速度方向联线，描述空间任意定点的状态
由于同一点在指定某一时刻只有一个速度，故各流线不会相交。
2000--动能校正系数α为什么总是大于，等于1
根据α=
dA，可知流体界面速度分布越均匀，α越小。
可认为湍流速度分布是均匀的，代入上式，得α接近于1
2001--2004因次分析法规化试验的主要步骤:
（1）析因实验——寻找影响过程的主要因素
（2）规划试验——减少实验工作量
（3）数据处理——实验结果的正确表达
2001—何谓流体流动过程中稳定性、定态性
稳定性是指系统对外界扰动的反应
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况
2002--层流与湍流的本质区别
是否存在流速u，压强P的脉动性，即是否存在流涕质点的脉动性
2002--2005非牛顿流体中塑性流体的特点
只有当施加的剪应力大于某一临界值（屈服应力）后才开始流动
2003--什么是流体流动的边界层，边界层分离条件是什么
流速降为未受边壁影响流速的99%以内的区域为边界层，即边界影响未及的区域。
条件：
剪应力消耗动能；流道扩大造成逆压强梯度
2003--非牛顿流体中震凝性流体的特点
粘度随剪切力作用时间延长而增大
2004--动量守恒和机械能守恒应用于流体流动时，二者关系如何？
当机械能守恒定律应用于实际流体时，由于流体的粘性导致机械能的耗损，在机械能恒算式中将出现
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