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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date化工原理流体流动复习题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
2、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_mmHg. （ 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_,
3、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）
4、 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
5、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
6、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+ u12/2=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,
7、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
8、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.
9、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
10、 /+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/=
11、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+20.6u2/2g =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
12、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+uB2/2+pB/+WfpA-p2=Wf=Lu2/2d+p孔u0=C0 2gR(2-)/ =0.6329.810.6(13600-867)/867 =8.284m/su=(16.4/33)28.284=2.046 m/spA -pB=0.024(30/0.033)(2.0462/2)867+3.5104 =74590 N/m2Ne=We .Ws=(74590/86
13、7)(/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
14、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）/ =(0.413600-1.41000)/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
15、 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（10.01815/0.10.5）4.02/(29.81)3.2 m, PB31392 N/m25.（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
16、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 V0.7850.02524.3636007.7m3/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
17、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0.018，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/
18、20.333 /kg 解得 u12.36 m/s Vs/4d12136000.7850.322.363600600m3/h 总流量V6002.72602.72m3/h7.（16分）在附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，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
19、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=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/kgp
20、A -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
21、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 (l/d)( u2/2) =0.3164/(/)0.25 (l/d1.25)(u1.75/2) u1.75=2gz/0.3164/(/)0.25(l/d1.25)=9.01542;u=3.513m/s验证：Re=0.33.513800/0.073=115504000，假设正确V= (/4)d2u=(/4)(0.3) 23.5133600=893.95(m3/h)流量减半，即是流速减半 u=3.513/2=1.7565m/
22、sRe=5775,符合柏拉斯式条件, 列1-1面至2-2之间的柏式： gz=(0.3164/Re0.25)(l/d)+(u2/2);=2gz/u-(0.3164/Re0.25)(l/d) =29.813.2/1.7565-(0.3164/57750.25)(50/0.3) =14.3又(u2/2)=(le /d)(u2/2)=(0.3164/Re0.25)(le /d)(u2/2); =(0.3164/Re0.25)(le /d)le =(d/0.3164)Re0.25 =(0.314.3/0.3164)57750.25=118.2(m)9.（20分）粘度为30cp，密度为900kg/m3的液
23、体，自A经内径为40mm的管路进入B，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力表读数分别为0.9atm和0.45atm。现将阀门打至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度)。试求: (1）管路的流量m3/h？(2）阀前后压力表读数有何变化？ *答案* （1）阀关时 P1Z1，Z1P1/0.99.81104/(9009.81)=10mZ2P2/0.459.81104/（9009.81）5m 阀开时，两槽面间列柏式:PA/ZAA2/2PB/ZBB2/2Wf（1）（ZAZB）Wf （105）9.8149.05WfW
24、f=（/d）u2/2=（502030）/0.04）u2/21250u2 代入（1） 49.051250u2设0.02，则（49.05/（12500.02）0.51.4m/s Re0.041.4900/（3010-3）1680 层流 64/16800.038设 分析：，仍为层流49.05125064/（0.04900/(301 0-3)）u2 0.736 m/s Vs0.7850.0420.73636003 .33m3/h （2）阀开后，P1，P210.（20分）用离心泵将密闭储槽中 20的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P1读数为60
25、0mmHg(真),泵进口处真空表P2读数为294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d0=70mm,流量系数= 0.7, U形水银压差计读数R=170mm。 已知管路总能量损失为44J/kg，试求：出口管路中水的流速。泵出口处压力表P3(与图对应)的指示值为多少?(已知P2与P3相距0.1m)。 *答案* u0 = (2P/)0.5P=Rg(o-)=0.179.81(13600-1000)=2.1104V=0.7(/4)(0.07)2(2.11042/1000) 0.5 =0.70.785(0.07) 2 (4.210) 0.5 =0.0174 m3/su=V/(0.785d
26、2)=0.0174/(0.7850.12)=2.22m/s选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努利方程：Z1+(p1/g)+(u12/2g)+He= Z2+(p2/g)+(u22/2g)+hf u1= u2= 0 , Z1= 0 , p2/g0He= Z2+hf -( p1/g) =10+(44/9.81)+0.613.6=22.7(mH2O)再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努利方程： Z3+(p3/g)+(u32/2g)+He= Z4+(p4/g)+(u42/2g) (p4/g)=H-ho -( u42- u32)/2g+ (p3/g) ;( u42-
27、 u32)/2g0 p4=g(H-ho +(p3/g) =10009.8(22.7-0.1-0.29413.6) =1.83105Pa=1.8大气压(表) p4=1.8kgf.cm-2(表) 泵出口处的指示值为1.8kgf.cm-211.（18分） 如图所示，槽内水位维持不变，在水槽底部用内径为100mm的水管引水至用户C点。管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端10m处安有以汞为指示液的U管压差计（s=13600kg/m3)，压差计测压点与用户C点之间的直管长为25m。问：（1）当闸阀关闭时，若测得R=350mm，h=1.5m，则槽内液面与水管中心的垂直距离Z为多少m？（2）当闸阀全开时（
28、阀=0.17 , =0.02），每小时从管口流出的水为若干m3/h？ *答案* （1）闸阀关闭，系统内处于静止，由U管处等压面得： 水g(Z+h)=sgR Z=s.R/水-h =136000.35/1000-1.5=3.26m （2）以槽液面为1-1，管出口内侧为2-2，管中心线为基准面，列柏式：Z1+u12 /（2g)+P1 /(g)= Z2+u22 /（2g)+P2 /(g)+hf又hf=(.L/d+). u22/(2g) =(0.0235/0.1+0.5+0.17)u22 /(2g)=7.67 u22 /(2g)则 3.26+0+0=0+ u22/(2g)+0+7.67 u22/(2g)
29、 解得 u2=2.72m/s V =.d2.u2 /4 =.(0.1)22.723600/4=76.87m3/h12.（20分）如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为833.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m, 压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为4.9 J/kg，压力表的读数为2.5kgf.cm-2，泵的效率为70%，试求：两液面的高度差H为多少m? 泵所需的实际功率为多少kw? 真空表的读数多少kgf.cm-
30、2? *答案* 取截面0-0, 1-1, 2-2, 3-3如图, 在截面2-2和3-3间列柏努利方程以2-2为基准面(目的求H3) Z2g+(p2/)+(u22/2)= Z3g+(p3/)+(u32/2)+Wf1at=9.807104N/m2=1kgf.cm-2 ;u=Q/A=(36/3600)(/4)0.0762=2.21m/s (2.59.807104/103)+ (2.212/2) =H39.81+4.9245.2+2.44=9.81H3 +4.9 H3=242.74/9.81=24.74m;H= H3 +5=24.74+5=29.74m在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求
31、We) Z0g+(p0/)+(u02/2)+We=Hg +(p3/)+(u32/2)+WfWe=Hg +Wf=29.749.81+(1.96+4.9)=298.62J/kgms=Vs=(36/3600)103=10kg/s;Ne=MsWe= 10298.62wN实=Ne/=2986.2/0.70=4267W=4.266kw在00和11间列柏氏方程以00为基准面 Z0g+(p0/)+(u02/2)= Z1g+(p1/)+(u12/2)+Wf(p0 p1)/=4.89.81+(2.212/2)+1.96 =51.49J/kg(p0 p1)=51.491000/(9.81103)=0.525kgf.cm-2-