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1流体流动习题及答案x


第一章 流体流动习题及答案 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. 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 B. 流动阻力越小; D. 流体湍动程度越小。 ) C

)。

A

A. 近壁面速度梯度越小; C. 流动阻力越大;

14.双液体 U 形差压计要求指示液的密度差( A. 大; B. 中等; C. 小; )。 C

D. 越大越好。

15.转子流量计的主要特点是( A. 恒截面、恒压差; C. 恒流速、恒压差;

B. 变截面、变压差; D. 变流速、恒压差。 )。 D

16.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。 17.圆直管内流动流体,湍流时雷诺准数是( A. Re ≤ 2000; B. Re ≥ 4000; ) B 。 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 。 B. 101kPa; C. 127.6kPa。

A. 74.3kPa;

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。 ) C 。 C. 流体具有粘性。 A C. 不变。 ) 。

20.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; ) 。

21.在相同条件下,缩小管径,雷诺数( A. 增大; B. 减小;

22.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。 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

A gz;B

;C

;D we。

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

A gz;B

;C

;D we。

28. 柏努利方程式中的 ( 称为有效功。 D

) 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,

A gz;B

;C

;D we。

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

A gz;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

A Re;B Pr;C

Nu;D

Gr。

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<( A

)<4000 时,流体的流动类型属于不稳定的过渡区。

A Re;B Pr;C

Nu;D

Gr。

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。

二、填空题 1.流体静力学基本方程式
p 2 ? p1 ? ? g ( z1 ? z 2 )
p ? p 0 ? ? gh 或 2.定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式
gZ
1

?

P1

1kg 流体:

?

?

u1 2

? We ? gZ

2

?

P2

?

?

u2 2

? ?h f

[J/kg]

3.单位体积流体所具有的 质量 称为流体的密度。

4. 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__。 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___ 850__mmHg, 真空度为__-100__mmHg。 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 _113404__Pa, 真空度为_ -133402__Pa。 7. 某物的比重为 0.879, 其密度为_879kg/m _, 其比容为_0.00114 m /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 3 流量为_0.0157m /s ,平均流速为_ 2.0m/s。 ? 9. 当 20℃的甘油(ρ =1261kg/m , 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__。 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__。
3 3 3

11.测量流体流量的流量计主要有如下四种:_ 转子流量计, 孔板流量计, _文丘里流量计,__ 湿式气体流量计_, 测量管内流体点的速度, 则用_皮托管___。 12.管出口的局部阻力系数等于__1.0__, 管入口的局部阻力系数等于__0.5__。 13.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_。 14.流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速 减少_,动压头_减少_,静压头_增加 _。 15.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_。 16.套管由φ 57×2.5mm 和φ 25×2.5mm 的钢管组成,则环隙的流通截面积等于_1633mm _______,润湿周边等于_242mm __,当量直径 等于_27mm _。
2

17.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 __不变 __。 18.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__。 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 __2__倍。 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__1/16__倍。 21.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。 22.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_。 23.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,摩擦系数λ 与 Re 的关系为__λ =64/Re _。 24.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__。 25.稳定流动的定义是__流动状况不随时间而变____。

三、计算题

1.一套管换热器的内管外径为 80 mm, 外管内径为 150 mm, 其环隙的当量直径为多少?

解:de = 4×

= 4×

= 150 – 80 = 70 mm

2.某液体在一管路中稳定流过,若将管子直径减小一半,而流量不变,则液体的流速为原流 速的多少倍?

解:V = uA, u1A1 = u2A2, A =

, 当 d1 = 2d2 时

u1

= u2

, 有



, 即

得 u2 = 4u1

3.一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



=



, ∴

4.某设备上真空表的读数为 13.3×10 Pa,计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大 气压强为 98.7×10 Pa。
3 3 3 3

3

解:绝对压强 = 大气压 — 真空度 = 98.7×10 — 13.3×10 = 85.4×10 Pa
3

表压强 = —真空度 = —13.3×10 Pa
3 3

5.甲乙两地的平均大气压强分别为 85.3×10 Pa 和 101.33×10 Pa,在甲地操作的真空精馏 塔塔顶的真空表读数为 80×10 Pa,在乙地操作时,若要求塔内维持相同的绝对压强,真空表 读数应为多少? 解:在甲地 绝对压强 = 大气压 — 真空度 = 85.3×10 — 80×10 = 5.3×10 Pa 在乙地 真空度 = 大气压 —绝对压强 = 101.33×10 — 5.3×10 = 96.03×10 Pa
3 3 3 3 3 3 3 3

6.在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为 80×10 Pa,在天津操作时,若要求塔 内维持相同的绝对压强,真空表的读数应为多少?兰州地区的平均大气压强为 85.3×10 Pa,天津地区的平均大气压强为 101.33×10 Pa。
3 3 3 3 3

解:在兰州 绝对压强 = 大气压 — 真空度 = 85.3×10 — 80×10 = 5.3×10 Pa
3 3 3

在天津 真空度 = 大气压 —绝对压强 = 101.33×10 — 5.3×10 = 96.03×10 Pa
2

7.某设备的进、出口压强分别为 1200 mmH2O(真空度)和 1.6 kgf/cm (表压)。若当地大 气压为 760 mmHg, 求此设备进、出口的压强差。(用 SI 制表示)

解:

进口 P1(绝压)= P(大气压)- P(真空度)

出口 P2(绝压)= P(大气压)+ P(表压)
2

P1(真空度)= 1200 mmH2O = 0.12 kgf/cm

P1(绝压)- P2(绝压)= - [P1(真空度)+P2(表压)]
2

= -(0.12+1.6)= -1.72 kgf/cm

= -1.72×9.81×10 = -1.687×10 N/m

4

5

2

11.有一内径为 25 mm 的水管,如管中水的流速为 1.0 m/s,求:

(1)管中水的流动类型;
3

(2)管中水保持层流状态的最大流速(水的密度ρ =1000 kg/m , 粘度μ = 1 cp)。

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)= 0.08 m/s
3 -3

12.密度为 850 kg/m 、粘度为 8×10 Pa·s 的液体在内径为 14 mm 的钢管内流动,液体的 流速为 1 m/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?
-3

解:(1)Re = duρ /μ = 0.014×1×850/8×10

= 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

∴u = 4000μ /dρ = 4000×0.008/(0.014×850)= 2.69 m/s

13.用

108×4 mm 的钢管从水塔将水引至车间,管路长度 150 m(包括管件的当量长度)。
3

若此管路的全部能量损失为 118 J/kg, 此管路输水量为若干 m /h? (管路摩擦系数可取为 0.02, 水的密度取为 1000 kg/m )
3

解:能量损失

118 J/kg

∴ u = 2.8 m/s

流量

V = uA = 2.8×

79.13 m /h

3


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