1流体流动选择题40题和填空题20题和计算题20题.docx
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1流体流动选择题40题和填空题20题和计算题20题
第一章《流体力学》练习题
一、单选题
1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
A
A质量；B粘度；C位能；D动能。
2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。
A
A密度；B粘度；C位能；D动能。
3．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。
4．气体是（）的流体。
B
A可移动；B可压缩；C可流动；D可测量。
5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。
C
A绝对压力；B表压力；C静压力；D真空度。
6．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。
7．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。
8．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压力表。
A
A大于；B小于；C等于；D近似于。
9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。
A
A压力表；B真空表；C高度表；D速度表。
10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。
D
A大气压；B表压力；C相对压力；D绝对压力。
11.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。
12.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。
13.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。
14.双液体U形差压计要求指示液的密度差（）。
C
A.大；B.中等；C.小；D.越大越好。
15.转子流量计的主要特点是（）。
C
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。
16.圆直管内流动流体，滞流时雷诺准数范围是（）。
A
A.Re≤2000；B.Re≥4000；C.Re=2000～4000。
17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。
B
A.Re≤2000；B.Re≥4000；C.Re=2000～4000。
18.某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg，当地大气压为101kPa,则泵入口处的绝对压强为（）。
A
A.74.3kPa；B.101kPa；C.127.6kPa。
19.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。
20.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。
21.在相同条件下，缩小管径，雷诺数（）。
A
A.增大；B.减小；C.不变。
22.水在圆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。
23．单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（）。
C
A流速；B流线；C流量；D流函数。
24．单位时间内流体在流动方向上所流过的（）称为流速。
C
A宽度；B高度；C距离；D直线。
25．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的位能。
A
Agz；B
；C
；Dwe。
26．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。
27．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的静压能。
C
Agz；B
；C
；Dwe。
28．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功。
D
Agz；B
；C
；Dwe。
29．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。
D
Agz；B
；C
；D
。
30．流体在直管中流动，当（）≤2000时，流体的流动类型属于层流。
A
ARe；BPr；CNu；DGr。
31．流体在直管中流动，当Re（）4000时，流体的流动类型属于湍流。
B
A＜；B≥；C≤；D≠。
32．流体在直管中流动，当2000＜（）＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。
A
ARe；BPr；CNu；DGr。
33．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。
34．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。
35．流体在圆管内（）流动时，平均速度是最大速度的一半。
A
A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。
36．对于（），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。
B
A圆形管；B非圆形管；C矩形管；D直管。
37．1工程大气压等于（）。
C
A760mmHg；B10.33mH2O；C9.81×104Pa；D1.033kgf/cm2。
38.1标准大气压等于（）。
B
A735.6mmHg；B10.33mH2O；C9.81×104Pa；D1kgf/cm2。
39.在流体流速流量测量中,测量管内流体点速度的仪器是（）。
B
A转子流量计；B皮托管；C孔板流量计；D文丘里流量计。
40．下列不属于单元操作的过程是（）。
B
A流体的输送；B磺化；C过滤；D物料的加热
二、填空题
1.流体静力学基本方程式为：
__________________或_________________。
或
2.定态流动的能量衡算式为（以1kg流体为基准）：
________________________。
3.牛顿型流体与非牛顿型流体的主要的区别是___________________________。
牛顿型流体符合牛顿粘性定律
4.密度ρ＝1000kg.m-3,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m.s-1在管中流动时,其雷诺准数等于______,其流动类型为____。
10；湍流
5.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_______mmHg,真空度为______mmHg。
850；-100
6.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______Pa,真空度为____Pa。
113404；-133402
7.某物的比重为0.879,其密度为___,其比容为_______。
879kg/m3；0.00114m3/kg
8.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______，平均流速为_____。
0.0157m3/s；2.0m/s
9.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_____,其摩擦阻力系数λ为_____。
84.1；0.761
10.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
11.液体的粘度随温度升高而_______，气体的粘度随温度的升高而________。
减小；增大
12.管出口的局部阻力系数等于______,管入口的局部阻力系数等于______。
1.0；0.5
13.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____________。
质量守恒定律；能量守恒定律
14.流体体积流量一定时，有效截面扩大，则动压头，静压头。
减少；增加
15.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中心最大流速为平均流速的__倍。
抛物线；2
16.当Re为已知时，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Re、___有关。
64/Re；ε/d
17.稳定流动的定义是__________。
流体在等径管中作稳定流动，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长____。
流动状况不随时间而变；不变
18.液柱压力计量是基于______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_______。
流体静力学；表压或真空度
19.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___倍。
2
20.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______倍。
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三、计算题
1．试推导下面两种形状截面的当量直径的计算式。
（1）管道截面为长方形，长和宽分别为a、b；
（2）套管换热器的环形截面，外管内径为d1，内管外径为d2。
解：
（1）长方形截面的当量直径
式中A=ab
=2（a+b）
故
（2）套管换热器的环隙形截面的当量直径
故
2．一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。
若管长及液体物性不变，而管径减至原有的一半，问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍？
解：
流动阻力
，设管径改变后
，则根据u1A1=u2A2
可得u2=4u1，滞流时
，
=
，
，∴
3．在如图所示的测压差装置中，U形管压差计中的指示液为水银，其密度为ρHg，其他管内均充满水，其密度为ρw，U形管压差计的读数为R，两测压点间的位差为h，试求a、b两测压点间的压力差
。
解：
由
所以
所以
4．用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。
管路的直径均为
76×2.5mm。
在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按
与
计算。
由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/s。
排水管与喷头处的压强为98.07×103Pa（表压）。
求泵的有效功率。
（水的密度取为1000kg/m3）
解：
（1）水在管内的流速与流量
设储槽水面为上游截面1-1＇，真空表连接处为下游截面2-2＇，并以截面1-1＇为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程。
式中Z1=0，Z2=1.5m，p1=0（表压），p2=-24.66×103Pa（表压）
u1≈0，
将上列数值代入柏努利方程式，解得水在管内的流速u2
m/s
水的流量ws=uAρ=
kg/s
（2）泵的有效功率
设储槽水面为上游截面1-1＇，排水管与喷头连接处为下游截面2-2＇，仍以截面1-1＇为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程。
式中Z1=0，Z2=14m，u1≈0，u2=2m/s，p1=0（表压）
p2=98.07×103Pa（表压），
将上列数值代入柏努利方程式，解得
we
J/kg
泵的有效功率Ne=we·ws=285.41×7.92=2260W
5．在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面之间的压强差。
当水的流量为10800kg/h时，U管压差计读数R为100mm。
粗、细管的直径分别为Φ60×3.5mm与Φ42×3mm。
计算：
（1）1kg水流经两截面间的能量损失；
（2）与该能量损失相当的压强降为多少Pa？
（水的密度取为1000kg/m3）
解：
（1）1kg水流经两截面间的能量损失
设导管在上游的连接处为截面1-1＇，下游的连接处为截面2-2＇，并通过管轴作基准水平面。
在两截面间列柏努利方程
式中Z1=Z2=0，u=ws/Aρ
m/s
m/s
∵
，∴
J/kg
将以上各数值代入柏努利方程式，解得
J/kg
（2）与该能量损失相当的压强降
N/m2
6．在图示装置中，水管直径为Φ57×3.5mm。
当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压,而在阀门开启后，压力表读数降至0.2大气压。
设管路入口至压力表处的压头损失为0.5mH2O，求水的流量为若干m3/h？
解：
阀门全闭时，由P2=ρgH，H=0.3×1.013×105/（1000×9.81）=3.1m
即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1m。
阀门开启时，以水槽液面为上游截面1-1＇，压力表处为下游截面2-2＇，管路中心线为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式
Z1=H=3.1m，Z2=0，P1=0，P2=0.2×1.013×105Pa，u1≈0，Σhf/g=0.5mH2O
代入上式3.1=0.2×1.013×105/（1000×9.81）+
/（2×9.81）+0.5
解得u2=3.24m/sVh=（π/4）d2u×3600=22.9m3/h
7．如图所示，密度为850kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽内的液面维持恒定。
塔内表压强为9.81×103Pa，进料量为5m3/h。
连接管直径为
38×2.5mm，料液在连接管内流动时的能量损失为30J/kg（不包括出口的能量损失）。
求：
高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少？
解：
以高位槽液面为上游截面1-1＇，连接管出口内侧为下游截面2-2＇，并以截面1-1＇为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式。
式中Z1=0，u1≈0，
m/s
p1=0（表压），p2=9.81×103Pa（表压），Σhf=30J/kg
将上述数值代入柏努利方程，解得
m
高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37m。
8．如图所示，用泵将储槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内。
储槽内液面维持恒定，其上方与大气相同。
蒸发器内的操作压强为200mmHg（真空度），蒸发器进料口高于储槽内的液面15m，输送管道的直径为
68×4mm，送料量为20m3/h，溶液流径全部管道的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。
解：
以储槽的液面为上游截面1-1＇，管路出口内侧为下游截面2-2＇，并以截面1-1＇为基准水平面。
在两截面间列柏努利方程式。
式中Z1=0，Z2=15m，p1=0（表压），
Pa（表压）
u1≈0，
m/s，Σhf=120J/kg
将以上各项数值代入柏努利方程中
we
J/kg
ws
kg/s
Ne=we·ws=246.9×6.67=1647W
9．附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。
某液体以一定流量流过管路，液体在流动中温度可视为不变。
问：
（1）液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等？
（2）此两管段的压强差是否相等？
写出它们的表达式。
解：
（1）直管的能量损失
管段ab与cd中，长度、直径均相同；流量不变则流速相同；温度不变，密度相同，粘度相同，则雷诺数相同；又由于粗糙度相同，则摩擦系数相同，所以两管段的能量损失相等。
（2）两管段的压强差不相等。
在两管段上分别列柏努利方程式
ab管段
式中ua=ub，则
cd管段
式中uc=ud，Zc=Zd，则
10.如本题附图所示用泵将20℃水经总管分别打人容器A、B内，总管流量为176m3/h，总管直径为Φ168x5mm,C点处压力为1.97kgf/cm2（表）,求泵供给的压头及支管CA、CB的阻力（忽略总管内的阻力）。
解：
（1）总管流速
在图示的O-O与C-C截面之间列机械能衡算方程：
式中：
（2）求支路阻力
在C-C和A-A截面之间列机械能衡算方程：
式中：
，
故支路CA的阻力为
液柱
同理
液柱
11．有一内径为25mm的水管，如管中水的流速为1.0m/s，求：
（1）管中水的流动类型；
（2）管中水保持层流状态的最大流速（水的密度ρ=1000kg/m3,粘度μ=1cp）。
解：
（1）Re=duρ/μ=0.025×1×1000/0.001=25000＞4000
流动类型为湍流。
（2）层流时，Re≤2000，流速最大时，Re=2000，即duρ/μ=2000
∴u=2000μ/dρ=2000×0.001/（0.025×1000）=0.08m/s
12．密度为850kg/m3、粘度为8×10-3Pa·s的液体在内径为14mm的钢管内流动，液体的流速为1m/s。
计算：
（1）雷诺准数，并指出属于何种流型；
（2）若要使该流动达到湍流，液体的流速至少应为多少？
解：
（1）Re=duρ/μ=0.014×1×850/8×10-3=1487.5≤2000
流动类型为层流
（2）湍流时，Re≥4000，流速最小时，Re=4000，即duρ/μ=4000
XX文库-让每个人平等地提升自我∴u=4000μ/dρ=4000×0.008/（0.014×850）=2.69m/s
13．用
108×4mm的钢管从水塔将水引至车间，管路长度150m（包括管件的当量长度）。
若此管路的全部能量损失为118J/kg，此管路输水量为若干m3/h？
（管路摩擦系数可取为0.02，水的密度取为1000kg/m3）
解：
能量损失
118J/kg
∴u=2.8m/s
流量V=uA=2.8×
79.13m3/h
14．用Φ168×9mm的钢管输送原油。
管线总长100km,油量为60000kg/h，油管最大抗压能力为1.57×107Pa。
已知50℃时油的密度为890kg/m3,粘度为181cp。
假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计。
问：
为完成上述输油任务,中途需设几个加压站?
解：
u1=u2，Z1=Z2，
u=V/A=（60000/890）/（3600×0.785×0.152）=1.06m/s
Re=duρ/μ=0.15×1.06×890/（181×10-3）=782
层流λ=64/Re=64/782=0.0818
ΔP=λ（l/d）（u2/2）ρ=0.0818×（105/0.15）×（1.062/2）×890=2.72×107Pa
n=2.72×107/（1.57×107）=1.73
中途应设一个加压站
15．在附图所示的储油罐中盛有密度为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？
解：
设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为p，则p就是管内液体作用与孔盖上的平均压强。
由流体静力学基本方程式知
作用在孔盖外侧的是大气压强pa，故孔盖内外两侧所受压强差为
作用在孔盖上的静压力为
每个螺钉能承受的力为
螺钉的个数=3.76×104/6.04×103=6.23个
即至少需要7个螺钉。
16．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，在右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3=50mm。
求A、B两处的表压强。
解：
U管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度，由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
设R2下端为C点，R1下端为D点，因此可认为
PA≈PC,PB≈PD。
PA≈PC=ρH2OgR3+ρHggR2
=1000×9.81×0.05+13600×9.81×0.05
=7161N/m2（表压）
PB≈PD=PA+ρHggR1
=7161+13600×9.81×0.4
=6.05×104N/m2（表压）
17．根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强p。
压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920kg/m3及998kg/m3，U管中油、水交界面高度差R=300mm。
两扩大室的内径D均为60mm，U管内径d为6mm。
（当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐。
）
解：
当管路内的气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐，则两扩大室液面差Δh与微差压差计读数R的关系为
当压差计读数R=300mm时，两扩大室液面差为
m
则管路中气体的表压强为
p=（998-920）×9.81×0.3+920×9.81×0.003=257N/m2（表压）
18．用泵将水从水池送至高位槽。
高位槽液面高于水池液面50m，管路全部能量损失为20J/kg，流量为36m3/h，高位槽与水池均为敞口。
若泵的效率为60%，求泵的轴功率。
（水的密度取为1000kg/m3）
解：
设水池液面为1-1＇截面，高位槽液面为2-2＇，以水池液面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程式。
Z1=0，Z2=50m，u1≈0，u2≈0，P1=P2=0（表压），Σhf=20J/kg
∴we=9.81×50+20=510.5J/kg
水的质量流率ws=36×1000/36
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