流体流动自测题及答案.doc

流体流动
一、填空题
1．某设备的真空表读数为200 mmHg，则它的绝对压强为____________mmHg。当地大气压强为101.33103Pa.
2．在静止的同一种连续流体的内部，各截面上__________与__________之和为常数。
3．法定单位制中粘度的单位为__________，cgs制中粘度的单位为_________，它们之间的关系是__________。
4．牛顿粘性定律表达式为_______，它适用于_________流体呈__________流动时。
5．开口U管压差计是基于__________原理的测压装置，它可以测量管流中___________上的___________或__________。
6．流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是_____________形曲线，中心最大速度为平均速度的________倍。摩擦系数与_____________无关，只随_____________加大而_____________。
7．流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数λ是_____________函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是_____________函数，与_____________无关。
8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_____________。邻近管壁处存在_____________层，Re值越大，则该层厚度越_____________
9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_____________守恒，因实际流体流动时有_____________。
10．测速管测得的是管道中_____________速度，孔板流量计测得的是_____________速度。可从_____________上直接读出被测流体的体积流量。
11．测速管和孔板流量计均属于_____________型流量计，是用_____________来反映流量的。转子流量计属于_____________流量计，是通过_____________来反映流量的。
12．涡流粘度e_____________物质的物理性质，是_____________的函数。
13．流体在一段水平管中流过，测得平均速度为0.5 m/s，压强降为10 Pa，Re为1000，管中心线上速度为_____________m/s。若平均速度增大到1m/s，则压强降变为_____________Pa。
14．写出流体在一段装有若干个管件的直管L中流过的总能量损失的通式_____________，它的单位为_____________。
15．不可压缩流体在由两种不同直径组装成的管路中流过时，流速与直径的关系为_____________。
16．局部阻力的计算方法有_____________。
17．理想流体在管道中流过时各截面上_____________相等，它们是_____________之和，每一种能量_____________等，但可以_____________。
18．柏努利方程式是以1kg不可压缩流体为基准推导出的，用于可压缩流体时的条件为_____________。
二、选择题
1. 在法定计量单位制中，粘度的单位为（ ）
A. cP B．P C．g/(cm.s) D．Pa.s
2. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是( )
A.同一种流体内部 B．连通着的两种流体
C同一种连续流体 D.同一水平面上，同一种连续的流体
3. 牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体( )
A. 应作滞流流动 B. 应作湍流流动
C. 应作过渡流流动 D. 静止的
4．涡流粘度e是（ ）。
A. 流动情况的函数． B. 流体的物理性质
c．湍流时流体的粘稠度 D. 内摩擦力大小的指标·
5. 在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时压差计测量的是（　　 ）
Ａ. A、B两截面间的总能量损失 B. A、B两截面间的动能差，
C. A、B两截面间的局部阻力 D. A、B两截面间的压强差
6. 直径为Φ57mm×3.5 mm的细管逐渐扩到Φ108mm×4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4 m/s，则在粗管内的流速为（ ）。
A. 2 m/s B. l m/s C. 0.5 m/s D. 0.25 m/s
7．气随直径不变的圆形管道内作等温定态流动各截面上的（ ）.
A. 速度相等　　　　　　　　　　　B. 体积流量相等
　C. 速度逐渐减小　　　　　　　　　D. 质量流速相等
8. 流速在阻力平方区流动时的摩擦阻力（　　　）
　A．不变　　　　　　　　　B. 随流速加大而加大
C．与u１.２５成比例　　　　　D. 与u２成比例
9. 孔板流量计与测速管都是属于定节流面积的流量计，利用（　　）来反映流量的。
A. 变动的压强差　　　　　　B. 动能差
C. 速度差　　　　　　　　　D. 摩擦阻力
10. 滞流和湍流的本质区别是（　　　　　）。
A. 湍流的流速大于滞流的　　　　　　　B. 湍流的Re值大于滞流的
C. 滞流无径向脉动，湍流有径向脉动　　D. 湍流时边界层较薄－
11．在阻力平方区内，摩擦系数λ（ ）。
A．为常数，与ε/d、Re均无关 B. 随Re值加大而减小
C．与Re值无关，是ε/d的函数 D. 是Re值与ε/ d的函数
三、计算题
1. 苯和甲苯的混合蒸气可视为理想气体，其中含苯0.60(体积分数）。试求30℃、102103Pa绝对压强下该混合蒸气的平均密度。
*2. 水在如本题附图所示的水平管内流过，于管道中1-1'截面上装有倒置与正置相串联的玻璃U形管测量1-1‘面处的压强。倒置U型管中充满了水，正置U形管内以汞为指示剂，其上读数R为250mm，为了防止有毒的汞蒸气扩散至大气中，于U形管开口右支管的汞面上灌以R'为20mm的水。U形管内水与汞相连，其中无气泡。U形管中较低的汞面与管中心线间的垂直距离h为200mm。求1-1’面的压强p1。

3. 本题附图所示的开口容器内盛有密度ρ1为800 kg/m3时的油与密度ρ2为1000 kg/m3的水，油水交界面至底部测压口中心的距离h2为600mm，油层高度h1为700mm。试求：
(1)图中pA及p’A、pB及p’B分别为同一水平面上的压强，判断下列关系是否成立：
pA=p’A 及pB=p’B
(2)水在玻璃管内的高度h。
4. 如本题附图所示，用玻璃虹吸管将硫酸从贮槽中吸出，硫酸的液面恒定不变，液面距虹吸管出口的垂直距离为0.4 m，求硫酸在出口管内侧的流速。
5．如本题附图所示，Φ219mm×6mm的水平输油管埋于地下h2为500mm的深处，在相距L为4000mm的1-1'及2-2'面处分别开有两个测压口，用软管与地面上的U形压差计相连，U管内指示剂为水，其读数R为200mm。压差计弯管中心与地面垂直距离h1为1000mm。油的密度ρs为800 kg/m3，取水的密度ρA＝1 000 kg/m3。油在管内流过时的摩擦系数λ为0.04。求：
(1)油在管道中的质量流量；
(2)由于工作中需要知道1-1'截面上的表压强，如何在已有的装置上稍加变动即可测出。若数据够用，算出1-1'面的表压强；若不够，指出缺少的数据，并列出计算公式。

6．合成氨工业的碳化工段操作中，采用本题附图所示的喷射泵制浓氨水。喷射泵主体为Φ57mm×3mm的管子渐收缩成内径为13mm的喷嘴。每小时将1×104kg稀氨水连续送入，流至喷嘴处，因流速加大而压强降低将由中部送人的氨气吸人制成浓氨水。稀氨水性质与水近似，可取其密度为1000 kg/m3。稀氨水进口管上压强表读数为1.52×105 Pa，由压强表至喷嘴内侧的总摩擦阻力为2 J/kg。试求稀氨水在喷嘴内侧的压强。

7. 在定态条件下，水以4 m/s的速度进人直径由100mm逐渐扩大至200mm的渐扩管，如本题附图所示。细管与粗管的测压口分别与玻璃管相连，水在玻璃管内分别升高h1及h2。若h1为100mm，求h2的值。两测压口间的流动阻力可以不计。取水的密度为1000kg/m3 。
8．在填料塔中用水洗去气体中微量氨气，如本题附图所示。以下方U管压差计测气体通过填料层的压强差；用上方开口压差计测塔顶测压口截面上的压强。两压差计中均以水为指示剂。图中所标尺寸为h1＝6000mm、h2=840mm、R=230mm及R'=21mm。流动可视为等温定态流动，流动过程中气体密度ρg可视为常数，为1.21 kg/m3，水的密度为1000kg/m3。求气体通过填料层因克服摩擦阻力而引起的压强降△pf。
*9. 用泵将湖水经内径为100mm的钢管输送至岸上A槽内，如本题附图所示。湖面与A槽液面间的垂直距离为3m，出口管高于液面lm。输水量为60m3/h。有人建议将输水管插人槽A的液面中，如图中虚线所示。从泵的轴功率角度来看，用计算结果说明哪种方案合理。数据：摩擦系数λ＝0.02，包括一切局部阻力在内的管子总长度Σl +Σle = 50 m，湖水密度ρ = 1000 kg/m3，泵的效率η=0.8，管子出口埋在液面下后设总长度变为Σl +Σle =51.5 m.。
10. 粘度为30 cP，密度为900kg/m3的液体，自开口槽A经Φ45mm×2.5mm管道流至开口槽B，两槽液面恒定。如本题附图所示，在水平管路上设置一个阀门，当阀门全关时，阀门前、后的压强表上分别指示压强为88.3×103Pa及44.15×103Pa。将阀门调至1/4开度，流量为3.34m3/h，阀门前、后管长分别为50 m及20 m(包括一切局部阻力的当量长度)。试求阀门开度为1/4时阀门的当量长度。

摩擦系数计算式为
流：
光滑管湍流：
*11. 如本题附图所示，用泵将河水经Φ57mm×3.5mm无缝钢管输至高位槽，高位槽中液面恒定。泵出口处装有压强表，设备相对位置示于附图中，包括一切局部阻力当量长度在内的管子总长度为：压强表前为20m，压强表后为80 m。求流量为10m3/h时：
（1）泵的轴功率，效率为0.8；”
（2）压强表上读数。
数据：
（1）ρ=1000kg/m3、μ=1×10-3Pa·s
（2）滞流
（3）湍流光滑管 ，用于钢管时为了安全加大30%安全因素。
12. 如本题附图所示，用离心泵将储槽A中的溶液送至高位槽B。两槽液面恒定，期间垂直距离为12m。在Φ42mm×2.5mm的水平管上装有孔板流量计，用角接取压法装置的U管压差计测量孔板两侧的压强差，压差计中指示剂的读数R为0.54 m。 小孔直径d0为20 mm.不包括管管子进、出口损失的全系统直管与管件的当量长度之和为50m。溶液密度为1260 kg/m3，粘度为1cP，指示剂密度为13 600 kg/m3。流动时的摩擦系数λ为0.0185。泵的效率0.8，试求泵的轴功率。

13．内径d1为100mm的垂直细管突然扩大至内径d2为200mm的粗管。在定态条件下，水以8 m/s的流速从顶部进人而从底部排出。两管上的测压口与水银U管压差计相连，两测压口间的垂直距离为1.5 m，其间直管摩擦阻力可以略去不计，突然扩大阻力按下式计算：

式中：——突然扩大阻力，；
——细管内径，m；
——粗管内径，m；
——水在细管内的流速，。
取水的密度ρ=1 000 kg/m3，汞的密度=13 600 kg/m3。
试求：
(1)U管压差计中指示剂液面哪一侧高？
(2)压差计R的读数。
14. 在定态条件下，密度为800kg/m3、粘度为73 cP的某种油品，由A槽通过内径为300mm的光滑管送往B槽，两槽液面间的垂直距离为3.2 m，如附图所示。系统的直管长度与所有管件的当量长度之和为150 m.求油品的体积流量。湍流光滑管λ=0.316 4/Re0.25，层流λ=64/Re。提示：先按湍流计算。
15. 本题附图为管壳式换热器示意图，热、冷溶液在其中交换热量，已知换热器外壳内径为600mm，其中装有269根Φ25mm×2.5m的列管束。每小时有5×104kg冷流体在管束外侧流过，已知该冷流体的平均密度为810kg/m3，粘度为1.91×10-3Pa·s。试求冷流体在管束外流过的流型。

16. 用泵将20℃的苯从地下储罐送至高位槽，流量为18m3/h。高位槽液面比贮罐液面高10 m。泵吸入管为Φ89 mm ×4 mm的无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个底阀（可粗略地按旋启式止回阀全开时计）和一个标准弯头。泵排出管为Φ57mm×3.5 mm的无缝钢管，直管长度为50 m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐及高位槽均与大气相通，且两者的液面恒定。试求泵的轴功率，泵的效率为0.85％。

参考答案
一、填空题
1. 560 2. 位能 静压能 3. 或
4. 牛顿型 滞流 5. 流体静力学 任意截面 表压强 真空度
6. 抛物线 2 管壁粗糙度 Re 减小 7. ε/d及Re ε/d Re 8. 零
滞流内 薄 9. 不 摩擦阻力 10. 局部 平均速度 转子流量计 11. 定节流面积 变动压强差 定压强差 变动的截面积 12. 不是 流动状态
13. 1 20 14. J/kg 15.
16. 阻力系数法与当量长度法 17. 总机械能 位能、功和静压能 不一定相等 互相转化 18.
二、选择题
1.D 2.D 3.A 4.A 5.D 6.B 7.D 8.D 9.A 10. C 11.C
三、计算题
1. 2. 3.（1）
4.
5.（1）
（2）先将2—2/ 面上软管挟死，然后将它与压差计分开。尚缺少由U管左侧指示剂液面到U形弯管中心处的垂直距离。计算公式为

为拔去软管后压差计上的读数。
6. 喷嘴内侧压强= 7. 8.
9. 管出口插入液面下合理。 10. 阀门开度为1/4时的当量长度为29.52m
11.（1） （2） 12.
13.（1）与细管相连的支管内指示剂液面较高 （2） 14. 15. Re=1266属于滞流 16. 略