化工原理流体流动复习题.docx

1、化工原理流体流动复习题流体流动复习题一、填空题：1.（3分）雷诺准数的表达式为_。当密度1000kg/m3,粘度=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_,其流动类型为_.（ Re=d/ ; 105； 湍流）2.（2分）某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s,此时管内的平均流速为_.（ 1m/s ）3.（2分）牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_. 用剪应力的表达式为_.（ F=Adu/dy; =du/dy）4.（2分）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_m

2、mHg. （ 850; -100）5.（2分） 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11.8kg/s/,其体积流量为_.平均流速为_.( 0.0118m3/s,1.5m/s) 6.（4分） 当20的水(=998.2kg/m3,=1.005厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为1.0m/s时,其雷诺准数Re为_,直管摩擦阻力系数为_.(9.93104; 0.0178)7.（2分）某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为3020mm,其当量直径de为_.( 24mm)8.（3分）测量流体流量的流量计主要有如下四种: _ _,_,_ , _,测量管内流体点的速

3、度,则用_. (转子流量计;孔板流量计;丘里流量计;湿式气体流量计 ;皮托管)9.（2分）测量流体压强的仪器主要有如下两种: _,_.( U管压差计;弹簧压力计)10.（4分）计算管道流体局部阻力的方法有: _,_,其相应的阻力计算公式为_,_,( 当量长度法; 阻力系数法; hf =(le/d)(u2/2g); hf=(u2/2g) )11.（3分） 在流体阻力计算中,当量长度的定义是_ . (能产生与某局部阻力相当的直管长度, 称为该局部阻力的当量长度。) 12.（2分）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.（3分）理想流体是指_；而实际流体是

4、指。(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。)14.（3分）流体体积流量用来计算；质量流量用来计算；而流体流速用来计算。(Vsu.A msu.A. uVs /A)15.（3分）流体在园直管内流动，当Re4000时的流型称为，其平均速度与最大流速的关系为，而Re2000的流型称为，其平均速度为。 ( 湍流， um0.8umax， 滞流， um0.5 umax。)16.（3分）流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速,动压头,静压头。(填增加,减少,不变）( 减少,减少,增加。)17.（2分） 当量直径的定义是de,在套管环间流动的流体,外管的内

5、径是d1,内管的外径是d2,则当量直径de。( de4流通截面积/浸润周边; ded1d2 )18. 流体的粘度指_。粘度值随温度变化而变化,对于液体，温度升高，粘度_；对于气体，温度升高，粘度_。 ( 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)19.(2分）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倍)20.（3分）柏努利方程如衡算基准以J/kg表示,柏努利方程可表示为_, 若用J/m3表示则可表示为_。( gZ1+P1/+u12/2= gZ2+P2/+u22/2+Wf; gZ1+P1+ u12/

6、2=gZ2+P2+ u22/2+Wfg)21. .(2分）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_。( 截面；压差；压差；截面)22.（2分）在测速管中,测压孔正对水流方向的测压管液位代表_,流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表_。( 冲压头；静压头)23.（3分）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,摩擦系数与Re的关系为_。(抛物线；;2倍; 64/Re)24.（3分）水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将_,摩擦系数_,管道总阻力损失_。(减小;增大;不

7、变)25.（2分）流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有_。(粘性)26.（2分）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_。(不变;降低)27.（4分）流体在圆形直管中作层流流动,如果流量等不变,只是将管径增大一倍,则阻力损失为原来的_。( 1/16)28（4分）液体在园管内作稳定连续滞流流动时,其摩擦阻力损失与管内径的_次方成反比。( 2)29.（2分）水塔内的水能通过管路引至各车间使用,这是因为水塔内的水具有_。 （高位压头）30.（4分）流体在园管内流动时,由于流体具有粘性,使得_处速度为零,管的_处速度最大。（ 管壁；中心）31.（4分）测量

8、流体的流量一般可采用_等流量计。测量管内流体点速度,则用_。（孔板；文丘里；转子；皮托管。）32.（3分）在输送液体的管路中,要使P1-P2 = Pf的条件_。 （ 管径相等，处于同一水平面，无外加能量。）33.（2分）圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得中的体积流量为0.022m m3/s ,质量流量为_,平均流速为_。( 22kg/s;2.8m/s) 二、选择题1.（2分）一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是（ ） 关系(答案A) A. 体系大气压 B. 体系大气压 C. 体系大气压2.（3分） 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压

9、强差是( )（答案 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3.（2分）层流与湍流的本质区别是：( )。（*答案* 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p2/时, 由1流向2,当(pa /+Zg) d2=(8LVh /3600gH)d=(8LVh/3600gH)0.5代入数据：d=0.023(815010/36009.8110) =0.0466m=46.6mm2.（12分） 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽

10、A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为382.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的Wf=20.6u2/2 J/kg,因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? *答案* 低液面2-2为基准，在1-1与2-2间列柏努力方程： gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB2/2+pB/+Wfu10u2; p1=p2 于是gZ1=gZ2+Wf g(Z1-Z2)=Wf =20.6 u2/2 u=2g(Z1-Z2)/20.60.5 =(29.816/20.6)0.5=2.39m/s Z1=Z2+20

11、.6u2/2g =5+20.6(1.32.39)2/(29.81) =15.14m 增高为：Z1-Z1=15.14-11=4.14m3.（15分）如图所示的管路系统中，有一直径为382.5mm、长为30m的水平直管段AB, 并装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量,流量系数 Co=0.63。流体流经孔板永久压强降为3.5104N/m2，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算: 液体流经AB管段的压强差； 若泵的轴功率为500W，效率为60%，则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。 *答案* 在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面)：gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB

12、2/2+pB/+Wf pA-p2=Wf=Lu2/2d+p孔u0=C0 2gR(2-)/ =0.6329.810.6(13600-867)/867 =8.284m/s u=(16.4/33)28.284=2.046 m/s pA -pB=0.024(30/0.033)(2.0462/2)867+3.5104 =74590 N/m2 Ne=We .Ws=(74590/867)(/4)d2u =86(0.7850.03322.046867)=130w有效功率百分数=130/(5000.6)100%=43.3%4.（18分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有

13、一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。 1当闸阀关闭时测得R600mm，h1500mm；当闸阀部分开启时， 测得R400mm，h1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3。2当阀全开时（取闸阀全开le/d15， 0.0 18），测压点B处的静压强为若干N/m2 （表压）。 *答案* （1）当闸阀全关时，根据静力学关系： （Zh）R.汞 得水槽液位高度： ZR汞/h=0.613.6-1.5=6.66m 列AA与BB截面柏努利方程式： Z2/2PB/f PB/（R汞h）/ =(0

14、.413600-1.41000)/1000=4.04m ZPB/2/2（/d）2/2 （1（/d）2/26.664.04（10.0215/0.10.5）2/24.52/2 u（2.6229.81/4.5）0.53.38 m/s V0.7850.123.38360095.5 m3/h （2）当闸阀全开时，列AA与CC截面柏努利方程： Z2/2hf（1（lle）/d）2/2 6.66(1+0.018(35/0.1+15)+0.5) 2/2; 解得u4.02m/s , 由AA与BB截面间柏努利方程式得： Z2/2PB/f PB/（1（/d）2/2PB/Z（1（/d）2/26.66（10.01815/

15、0.10.5）4.02 /(29.81)3.2 m, PB31392 N/m2 5.（15分）有一内径为d50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数C00.62，孔板内孔直径d025 mm，U形压差计的指示液为汞：（1）U形压差计读数R200mm，问水的流量为多少？（2）U形压差计的最大读数Rmax800mm，问能测量的最大水流量为多少?（3）若用上述U形压差计，当需测量的最大水流量为 Vmax30m3/h时，则孔板的孔径应该用多大？（假设孔板的孔流系数不变）（1）0C0（2（s）/）0.5 0.62（29.810.212.6）0.54.36m/s V0.7850.02524.3

16、636007.7m3/h （2）max0.62（2max（ ）/）0.50.62（20.89.8112.6）0.58.72m/s Vmax0.7850.02528.72360015.4m3/h （3）max8.72 m/s; Vmax30m3/h 300.785d028.723600 解得： d00.0349m34.9mm 即应该用d035mm孔径的孔板。6.（12分）用内径为300mm的钢管输送20的水，为了测量管内水流量，在2m长主管上并联了一根总长为10m（包括局部阻力的当量长度）内径为53mm的水煤气管，支管上流量计读数为2.72m3/h,求总管内水流量为多大？ 取主管的摩擦系数为0.

17、018，支管的摩擦系数为0.03。 *答案* 设主管中水流量为V1，支管中水流量为V2 则 VV1V2 V20.785d22u236002.72m3/h u22.72/（36000.7850.0532）0.343m/s Wf22（l2/d2）u22/20.0310/0.0530.3432/20.333/kg Wf2Wf11（l1/d1）u12/2 0.0182/0.3u12/20.333 /kg 解得 u12.36 m/s Vs/4d12136000.7850.322.363600600m3/h 总流量V6002.72602.72m3/h 7.（16分）在附图所示的管路系统中，有一直径为382

18、.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降为6104Pa，AB段摩擦系数取为0.022，试计算：液体流经AB段的压强差； 若泵的轴功率为800w，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知:操作条件下液体的密度为870 kg/m3,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m3。 *答案* uo =Co2gR(-)/=0.6320.69.81(13600-870)/870 =8.27m/s u=(do /d)2uo =(16.4/33)28.27=2.043m/s Ws

19、=2.043(/4)0.0332870 =1.52kg/s 流体流经AB段的压强差：在A与B两截面间列柏努利方程(管中心线为基准面)ZA g+(pA /)+(uA2/2)=ZB g+(pB /)+(uB2/2)+Wf ZA =ZB uA =uBWf=(l/d)(u2/2)+(610 /) =0.022(30/0.033)(2.0432/2)+(6104/870) =111J/kg pA -pB =Wf =870111=96570PaNe=8000.62=496w AB段所消耗的功率N：N=WsWf =1.52111=168.7wN/Ne=118.7/496=0.34=34%8.（18分）某液体密度800kg/m3，粘度73cp，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m(包括局部当量长度)，两容器液面差为3.2m(如图示)。求： 管内流量为多少? 若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少? 按该管折算的当量长度又是多少?层流:=64/Re;湍流=0.3164/Re0.25 *答案* 在1-1面和2-2面之间，列柏式以2-2面为基准面：u1u20 gz =Wf= (l/d)(u2/2) 设流体流动符合柏拉修斯公式：=0.3164/Re0.25； Re=du/ gz =0.3164/Re0.25 (