流体流动习题
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．流体是由无数分子集团所组成的连续（）。B
A空白；B连续；C辐射；D漂流。
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．气体是可压缩的（）。C
A材料；B物质；C流体；D部分。
6．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。C
A绝对压强；B表压强；C静压强；D真空度。
7．以绝对零压作起点计算的压强，称为（）。A
A绝对压强；B表压强；C静压强；D真空度。
8．以（）作起点计算的压强，称为绝对压强。D
A大气压；B表压强；C相对零压；D绝对零压。
9．当被测流体的（）大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。 D
A真空度；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
10．当被测流体的绝对压强（）外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。A A大于；B小于；C等于；D近似于。
11．当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（）。A
A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。
12．（）上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。A A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。
13．压强表上的读数表示被测流体的（）比大气压强高出的数值，称为表压强。D A大气压；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
14．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比（）高出的数值，称为表压强。A A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
15．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（）。B A真空度；B表压强；C相对压强；D附加压强。
16．被测流体的（）小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。D
A大气压；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
17．被测流体的绝对压强（）外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。B
A大于；B小于；C等于；D近似于。
18．被测流体的绝对压强小于外界（）时，所用测压仪表称为真空表。A
A大气压强；B表压强；C相对压强；D真空度。
19．被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，所用测压仪表称为（）。B
A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。
20．（）上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压强的读数。B
A压强表；B真空表；C高度表；D速度表。
22．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于（）的读数。D
A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
23．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强（）大气压强的读数。A
A低于；B等于；C高于；D近似于。
24．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于（）的读数。A
A大气压强；B表压强；C相对压强；D真空度。
25．（）等于大气压强与表压强之和。A
A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
26．绝对压强（）大气压强与表压强之和。C
A大于；B小于；C等于；D近似于。
27．绝对压强等于（）与表压强之和。A
A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
28．绝对压强等于大气压强与（）之和。B
A大气压强；B表压强；C相对压强；D绝对压强。
29．绝对压强等于大气压强与表压强（）。C
A之积；B之商；C之和；D之差。
30．表压强（）绝对压强减去大气压强。C
A大于；B小于；C等于；D近似于。
31．表压强等于绝对压强（）大气压强。D
A乘以；B除以；C加上；D减去。
32．（）等于绝对压强减去大气压强。A
A表压强；B真空度；C相对压强；D流体压强。
33．表压强等于（）减去大气压强。A
A绝对压强；B真空度；C相对压强；D流体压强。
34．表压强等于绝对压强减去（）。D
A大气压强；B真空度；C相对压强；D流体压强。
35．真空度等于大气压强（）绝对压强。D
A乘以；B除以；C加上；D减去。
36．（）等于大气压强减去绝对压强。A
A真空度；B表压强；C湍流度；D粗糙度。
37．（）内流过管道任意截面的流体量称为流量。B
A无限时间；B单位时间；C长时间；D短时间。
38．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。
39．（）内流体在流动方向上所流过的距离称为流速。B
A无限时间；B单位时间；C长时间；D短时间。
40．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。
41．单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为（）。A
A流速；B流线；C流量；D流函数。
42．柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的位能。A
【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。，
解：根据式1-4
=（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4
ρm=1372kg/m3
【例1-2】已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa及温度为100℃时的密度。
解：首先将摄氏度换算成开尔文
100℃=273+100=373K
再求干空气的平均摩尔质量
M m=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01
=28.96kg/m3
根据式1-3a气体的平均密度为：
【例1-3】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。
（1）判断下列两关系是否成立，即p A=p'A p B=p'B
（2）计算水在玻璃管内的高度h。
解：（1）判断题给两关系式是否成立p A=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。
p B=p'B的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。
（2）计算玻璃管内水的高度h由上面讨论知，p A=p'A，
而p A=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即
p A=p a+ρ1gh1+ρ2gh2
p A'=p a+ρ2gh
于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh
简化上式并将已知值代入，得
800×0.7+1000×0.6=1000h
解得h=1.16m
【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。
解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空
气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基
本原理，截面a-a'为等压面，则
p a=p a'
又由流体静力学基本方程式可得
p a=p1－ρgM
p a'=p2－ρg（M－R）－ρg gR
联立上三式，并整理得
p1－p2=（ρ－ρg）gR
由于ρg《ρ，上式可简化为
p1－p2≈ρgR
所以p1－p2≈1000×9.81×0.2=1962Pa
【例1-5】如本题附图所示，蒸汽锅炉上装置一复式U形水银测压计，截面2、4间充满水。已知对某基准面而言各点的标高为z0=2.1m，z2=0.9m，z4=2.0m，z6=0.7m，z7=2.5m。
试求锅炉内水面上的蒸汽压强。
解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器
内、同一水平面上的压强相等，故有
p1=p2，p3=p4，p5=p6
对水平面1-2而言，p2=p1，即
p2=p a+ρi g（z0－z1）
对水平面3-4而言，
p3=p4= p2－ρg（z4－z2）
对水平面5-6有
p6=p4+ρi g（z4－z5）
锅炉蒸汽压强p=p6－ρg（z7－z6）
p=p a+ρi g（z0－z1）+ρi g（z4－z5）－ρg（z4－z2）－ρg（z7－z6）
则蒸汽的表压为
p－p a=ρi g（z0－z1+ z4－z5）－ρg（z4－z2+z7－z6）
=13600×9.81×(2.1－0.9+2.0－0.7)－1000×9.81×
(2.0－0.9+2.5－0.7)
=3.05×105Pa=305kPa
【例1-6】某厂要求安装一根输水量为30m3/h的管路，试选择合适的管径。
解：根据式1-20计算管径
d=
式中V s=m3/s
参考表1-1选取水的流速u=1.8m/s
查附录二十二中管子规格，确定选用φ89×4（外径89mm，壁厚4mm）的管子，其内径为：
d=89－（4×2）=81mm=0.081m
因此，水在输送管内的实际流速为：
【例1-7】在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径d1=10cm，细管内径d2=5cm，当流量为4×10－3m3/s时，求粗管内和细管内水的流速？
解：根据式1-20
根据不可压缩流体的连续性方程
u1A1=u2A2
由此
u2=4u1=4×0.51=2.04m/s
【例1-8】将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压头损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？
解：取管出口高度的0－0为基准面，高位槽的液面为1－1截面，因要求计算高位槽的液面比塔入口处高出多少米，所以把1－1截面选在此就可以直接算出所求的高度x，同时在此液面处的u1及p1均为已知值。2－2截面选在管出口处。在1－1及2－2截面间列柏努利方程：
式中p1=0（表压）高位槽截面与管截面相差很大，故
高位槽截面的流速与管内流速相比，其值很小，即u1≈0，
Z1=x，p2=0（表压），u2=0.5m/s，Z2=0，/g=1.2m
将上述各项数值代入，则
9.81x=+1.2×9.81
x=1.2m
计算结果表明，动能项数值很小，流体位能的降低主要用于克服管路阻力。
【例1-9】20℃的空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，其下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m 时，试求此时空气的流量为若干m3/h。当地大气压强为101.33×103Pa。
解：文丘里管上游测压口处的压强为
p1=ρHg gR=13600×9.81×0.025
=3335Pa(表压)
喉颈处的压强为
p2=－ρgh=－1000×9.81×0.5=－4905Pa（表压）
空气流经截面1-1'与2-2'的压强变化为
故可按不可压缩流体来处理。
两截面间的空气平均密度为
在截面1-1'与2-2'之间列柏努利方程式，以管道中心线作基准水平面。两截面间无外功加入，即W e=0；能量损失可忽略，即=0。据此，柏努利方程式可写为
式中Z1=Z2=0
所以
简化得（a）
据连续性方程u1A1=u2A2
得
u2=16u1（b）
以式（b）代入式（a），即（16u1）2－=13733
解得u1=7.34m/s
空气的流量为
【例1-10】水在本题附图所示的虹吸管内作定态流动，管路直径没有变化，水流经管路的能量损失可以忽略不计，试计算管内截面2-2'、3-3'、4-4'和5-5'处的压强。大气压强为
1.0133×105Pa。图中所标注的尺寸均以mm计。
解：为计算管内各截面的压强，应首先计算管内水的流速。先在贮槽水面1-1'及管子出口内侧截面6-6'间列柏努利方程式，并以截面6-6'为基准水平面。由于管路的能量损失忽略不计，
即=0，故柏努利方程式可写为
式中Z1=1m Z6=0 p1=0（表压）p6=0（表压）u1≈0
将上列数值代入上式，并简化得
解得u6=4.43m/s
由于管路直径无变化，则管路各截面积相等。根据连续性方程式知V s=Au=常数，故管内各截面的流速不变，即
u2=u3=u4=u5=u6=4.43m/s
则
因流动系统的能量损失可忽略不计，故水可视为理想流体，则系统内各截面上流体的总机械能E相等，即
总机械能可以用系统内任何截面去计算，但根据本题条件，以贮槽水面1-1'处的总机械能计算较为简便。现取截面2-2'为基准水平面，则上式中Z=2m，p=101330Pa，u≈0，所以总机械能为
计算各截面的压强时，亦应以截面2-2'为基准水平面，则Z2=0，Z3=3m，Z4=3.5m，Z5=3m。
（1）截面2-2'的压强
（2）截面3-3'的压强
（3）截面4-4'的压强
（4）截面5-5'的压强
从以上结果可以看出，压强不断变化，这是位能与静压强反复转换的结果。
【例1-11】用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。管路直径为60mm。
解：取贮槽液面为1―1截面，管路出口内侧为2―2截面，并以1―1截面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程。
式中Z1=0 Z2=15m p1=0（表压）p2=－26670Pa（表压）u1=0
=120J/kg
将上述各项数值代入，则
泵的有效功率N e为：
N e=W e·w s
式中
N e=246.9×6.67=1647W=1.65kW
实际上泵所作的功并不是全部有效的，故要
考虑泵的效率η，实际上泵所消耗的功率（称
轴功率）N为
设本题泵的效率为0.65，则泵的轴功率为：
【例1-12】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
【例1-13】料液自高位槽流入精馏塔，如附图所示。塔内压强为1.96×104Pa（表压），输送管道为φ36×2mm无缝钢管，管长8m。管路中装有90°标准弯头两个，180°回弯头一个，球心阀（全开）一个。为使料液以3m3/h的流量流入塔中，问高位槽应安置多高？（即位差Z应为多少米）。料液在操作温度下的物性：密度ρ=861kg/m3；粘度μ=0.643×10－3Pa·s。解：取管出口处的水平面作为基准面。在高位槽液面1－1与管出口截面2－2间列柏努利方程
式中Z1=Z Z2=0 p1=0（表压）
u1≈0 p2=1.96×104Pa
阻力损失
取管壁绝对粗糙度ε=0.3mm，则：
由图1-23查得λ=0.039
局部阻力系数由表1-4查得为
进口突然缩小（入管口）ζ=0.5
90°标准弯头ζ=0.75
180°回弯头ζ=1.5
球心阀(全开) ζ=6.4
故
=10.6J/kg
所求位差
截面2－2也可取在管出口外端，此时料液流入塔内，速度u2为零。但局部阻力应计入突然扩大（流入大容器的出口）损失ζ=1，故两种计算方法结果相同。
【例1-14】通过一个不包含u的数群来解决管路操作型的计算问题。
已知输出管径为Φ89×3.5mm，管长为138m，管子相对粗糙度ε/d=0.0001，管路总阻力损失为50J/kg，求水的流量为若干。水的密度为1000kg/m3，粘度为1×10－3Pa·s。
解：由式1-47可得
又
将上两式相乘得到与u无关的无因次数群
（1-53）
因λ是Re及ε/d的函数，故λRe2也是ε/d及Re的函数。图1-29上的曲线即为不同相对粗糙度下Re与λRe2的关系曲线。计算u时，可先将已知数据代入式1-53，算出λRe2，再根据λRe2、ε/d从图1-29中确定相应的Re，再反算出u及V s。
将题中数据代入式1-53，得
根据λRe2及ε/d值，由图1-29a查得Re=1.5×105
水的流量为：
【例1-15】计算并联管路的流量
在图1-30所示的输水管路中，已知水的总流量为3m3/s，水温为20℃，各支管总长度分别为l1=1200m，l2=1500m，l3=800m；管径d1=600mm，d2=500mm，d3=800mm；求AB间的阻力损失及各管的流量。已知输水管为铸铁管，ε=0.3mm。
解：各支管的流量可由式1-58和式1-54联立求解得出。但因λ1、λ2、λ3均未知，须用试差法求解。
设各支管的流动皆进入阻力平方区，由
从图1-23分别查得摩擦系数为：
λ1=0.017；λ2=0.0177；λ3=0.0156
由式1-58
=0.0617∶0.0343∶0.162
又
V s1+ V s2 +V s3 =3m3/s
故
校核λ值：
已知μ=1×10－3Pa·s ρ=1000kg/m3
故
由Re1、Re2、Re3从图1-23可以看出，各支管进入或十分接近阻力平方区，故假设成立，以上计算正确。
A、B间的阻力损失h f可由式1-56求出
【例1-16】用泵输送密度为710kg/m3的油品，如附图所示，从贮槽经泵出口后分为两路：一路送到A塔顶部，最大流量为10800kg/h，塔内表压强为98.07×104Pa。另一路送到B塔中部，最大流量为6400kg/h，塔内表压强为118×104Pa。贮槽C内液面维持恒定，液面上方的表压强为49×103Pa。
现已估算出当管路上的阀门全开，且流量达到
规定的最大值时油品流经各段管路的阻力损失是：
由截面1―1至2―2为201J/kg；由截面2―2至3－3为
60J/kg；由截面2－2至4―4为50J/kg。油品在管内
流动时的动能很小，可以忽略。各截面离地面的垂
直距离见本题附图。
已知泵的效率为60%，求此情况下泵的轴功率。
解：在1―1与2―2截面间列柏努利方程，以地
面为基准水平面。
式中Z1=5m p1=49×103Pa u1≈0
Z2、p2、u2均未知，Σh f1－2=20J/kg
设E为任一截面上三项机械能之和，则截面2―2上的E2=gZ2+p2/ρ+u22/2代入柏努利方程得
(a)
由上式可知，需找出分支2―2处的E2，才能求出W e。根据分支管路的流动规律E2可由E3或E4算出。但每千克油品从截面2―2到截面3－3与自截面2－2到截面4－4所需的能量不一定相等。为了保证同时完成两支管的输送任务，泵所提供的能量应同时满足两支管所需的能量。因此，应分别计算出两支管所需能量，选取能量要求较大的支管来决定E2的值。
仍以地面为基准水平面，各截面的压强均以表压计，且忽略动能，列截面2－2与3－3的柏努利方程，求E2。
=1804J/kg
列截面2－2与4－4之间的柏努利方程求E2
=2006J/kg
比较结果，当E2=2006 J/kg时才能保证输送任务。将E2值代入式（a），得
W e=2006－98.06=1908 J/kg
通过泵的质量流量为
泵的有效功率为
N e=W e w s=1908×4.78=9120W=9.12kW
泵的轴功率为
最后须指出，由于泵的轴功率是按所需能量较大的支管来计算的，当油品从截面2―2到4―4的流量正好达到6400kg/h的要求时，油品从截面2―2到3―3的流量在管路阀全开时便大于10800kg/h。所以操作时要把泵到3－3截面的支管的调节阀关小到某一程度，以提高这一支管的能量损失，使流量降到所要求的数值。
习题
1．燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知其中含8.5%CO2，7.5%O2，76%N2，8%H2O（体积%）。试求温度为500℃、压强为101.33×103Pa时，该混合气体的密度。
2．在大气压为101.33×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84×104Pa。若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少？
3．敞口容器底部有一层深0.52m的水，其上部为深3.46m的油。求器底的压强，以Pa 表示。此压强是绝对压强还是表压强？水的密度为1000kg/m3，油的密度为916 kg/m3。
4．为测量腐蚀性液体贮槽内的存液量，采用图1-7所示的装置。控制调节阀使压缩空气缓慢地鼓泡通过观察瓶进入贮槽。今测得U型压差计读数R=130mmHg，通气管距贮槽底部h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980 kg/m3。试求贮槽内液体的储存量为多少吨？
5．一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880 kg/m3。液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求：
（1）人孔盖共受多少静止力，以N表示；
（2）槽底面所受的压强是多少？
6．为了放大所测气体压差的读数，采用如图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平
成20°角。若U形管内装密度为804 kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。
7．用双液体U型压差计测定两点间空气的压差，测得R=320mm。由于两侧的小室不够大，致使小室内两液面产生4mm的位差。试求实际的压差为多少Pa。若计算时忽略两小室内的液面的位差，会产生多少的误差？两液体密度值见图。
8．为了排除煤气管中的少量积水，用如图所示的水封设备，水由煤气管路上的垂直支管排出，已知煤气压强为1×105Pa(绝对压强)。问水封管插入液面下的深度h应为若干？当地大
气压强p a=9.8×104Pa，水的密度ρ=1000 kg/m3。
9．如图示某精馏塔的回流装置中，由塔顶蒸出的蒸气经冷凝器冷凝，部分冷凝液将流回塔内。已知冷凝器内压强p1=1.04×105Pa（绝压），塔顶蒸气压强p2=1.08×105Pa（绝压），为使冷凝器中液体能顺利地流回塔内，问冷凝器液面至少要比回流液入塔处高出多少？冷凝液
密度为810 kg/m3。
10．为测量气罐中的压强p B，采用如图所示的双液杯式微差压计。两杯中放有密度为ρ1的液体，U形管下部指示液密度为ρ2。管与杯的直径之比d/D。试证：
11．列管换热器的管束由121根φ25×2.5mm的钢管组成，空气以9m/s的速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃，压强为196×103Pa（表压），当地大气压为98.7×103Pa。试求：
（1）空气的质量流量；
（2）操作条件下空气的体积流量；
（3）将（2）的计算结果换算为标准状态下空气的体积流量。
注：φ25×2.5mm钢管外径为25mm，壁厚为2.5mm，内径为20mm。
12．高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。在本题中，水流经系统的能量损失可按h f=6.5u2计算，其中u为水在管内的流速，试计算：
（1）A－A截面处水的流速；
（2）出口水的流量，以m3/h计。
13．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3.04×104Pa。当阀门开启后，压力表读数降至2.03×104Pa，设总压头损失为0.5m。求水的流量为若干
m3/h？水密度ρ=1000kg/m3。
14．某鼓风机吸入管直径为200mm，在喇叭形进口处测得U型压差计读数R=25mm，指示液为
水。若不计阻力损失，空气的密度为1.2kg/m3，试求管路内空气的流量。
15．用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如图所示。管路的直径均为φ76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数为
24.66×103Pa，水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的阻力损失可分别按h f1=2u2与h f2=10u2计算。式中u为吸入管或排出管的流速。排出管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa（表压）。试求泵的有效功率。
16．图示为30℃的水由高位槽流经直径不等的两段管路。上部细管直径为20mm，下部粗管直径为36mm。不计所有阻力损失，管路中何处压强最低？该处的水是否会发生汽化现象？
17．图示一冷冻盐水的循环系统。盐水的循环量为45 m3/h，管径相同。流体流经管路的压头损失自A至B的一段为9m，自B至A的一段为12m。盐水的密度为1100 kg/m3，试求：（1）泵的功率，设其效率为0.65；
（2）若A的压力表读数为14.7×104Pa，则B处的压力表读数应为多少Pa？
18．在水平管路中，水的流量为2.5l/s，已知管内径d1=5cm，d2=2.5cm及h1=1m，若忽略能量损失，问连接于该管收缩面上的水管，可将水自容器内吸上高度h2为多少？水密度ρ=1000 kg/m3。
19．密度850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中，如图所示。高位槽液面维持恒定。塔内表压为9.807×103Pa，进料量为5m3/h。进料管为φ38×2.5mm的钢管，管内流动的阻力损失为30J/kg。问高位槽内液面应比塔的进料口高出多少？
20．有一输水系统如图所示。输水管径为φ57×3.5mm。已知管内的阻力损失按
h f=45×u2/2计算，式中u为管内流速。求水的流量为多少m3/s？欲使水量增加20%，应将水槽的水面升高多少？
21．水以3.77×10－3m3/s的流量流经一扩大管段。细管直径d=40mm，粗管直径D=80mm，倒U 型压差计中水位差R=170mm，求水流经该扩大管段的阻力损失h f，以mH2O表示。
22．贮槽内径D为2m，槽底与内径d0为32mm的钢管相连，如图所示。槽内无液体补充，液面高度h1=2m。管内的流动阻力损失按h f=20u2计算。式中u为管内液体流速。试求当槽内液面下降1m所需的时间。
23．90℃的水流入内径为20mm的管内，欲使流动呈层流状态，水的流速不可超过哪一数值？若管内流动的是90℃的空气，则这一数值又为多少？
24．由实验得知，单个球形颗粒在流体中的沉降速度u i与以下诸量有关：
颗粒直径d；流体密度ρ与粘度μ，颗粒与流体的密度差ρa－ρ；重力加速度g。试通过因次分析方法导出颗粒沉降速度的无因次函数式。
25．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，油的粘度为0.181Pa·s。假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计，试问为完成上述输送任务，中途需几个加压站？
所谓油管最大抗压能力系指管内输送的流体压强不能大于此值，否则管子损坏。
26．每小时将2×104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽（见图）。反应器液面上方保持26.7×103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管路为φ76×4mm钢管，总长50m，管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（ζ=4）、五个标准弯头。反应器内液面与管出口的距离为15m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。溶液ρ=1073 kg/m3，μ=6.3×10－4Pa·s，
ε=0.3mm。
27．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送到敞口高位槽。输送流量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，在压送过程中设位差不变。管路总长20m，设有一个闸阀（全开），8个标准90°弯头。求压缩空气所需的压强为多少（表压）？硫酸ρ为1830kg/m3，μ为0.012Pa·s，钢管的ε为0.3mm。
28．粘度为0.03 Pa·s、密度为900 kg/m3的液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视作不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度）。当阀全关时，阀前、后的压力表读数分别为8.82×104Pa和
4.41×104Pa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求：
（1）管路的流量；
（2）阀前、阀后压力表的读数有何变化？
29．如图所示，某输油管路未装流量计，但在A、B两点的压力表读数分别为p A=1.47×106Pa，p B=1.43×106Pa。试估计管路中油的流量。已知管路尺寸为φ89×4mm的无缝钢管。A、B两点间的长度为40m，有6个90°弯头，油的密度为820 kg/m3，粘度为0.121 Pa·s。
30．欲将5000kg/h的煤气输送100km，管内径为300mm，管路末端压强为14.7×104Pa（绝压），试求管路起点需要多大的压强？
设整个管路中煤气的温度为20℃，λ为0.016，标准状态下煤气的密度为0.85kg/m3。
31.一酸贮槽通过管路向其下方的反应器送酸，槽内液面在管出口以上2.5m。管路由
φ38×2.5mm无缝钢管组成，全长（包括管件的当量长度）为25m。由于使用已久，粗糙度应取为0.15mm。贮槽及反应器均为大气压。求每分钟可送酸多少m3？酸的密度ρ=1650 kg/m3，粘度μ=0.012Pa·s。（提示：用试差法时可先设λ=0.04）。
32．水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。AB段管长6m，内径41mm。BC段长15m，内径25mm。BD长24m，内径25mm。上述管长均包括阀门及其它局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项，分支点B的能量损失可忽略。试求：
（1）D、C两支管的流量及水槽的总排水量；
（2）当D阀关闭，求水槽由C支管流出的水量。设全部管路的摩擦系数λ均可取0.03，且不变化，出口损失应另行考虑。
33．用内径为300mm的钢管输送20℃的水，为了测量管内水的流量，采用了如图所示的安排。在2m长的一段主管路上并联了一根直径为φ60×3.5mm的支管，其总长与所有局部阻力的当量长度之和为10m。支管上装有转子流量计，由流量计上的读数知支管内水的流量为
2.72m3/h。试求水在主管路中的流量及总流量。设主管路的摩擦系数λ为0.018，支管路的
摩擦系数λ为0.03。
化工原理流体流动练习题
化工原理流体流动练习题 一、填空题： 1.牛顿粘性定律用内摩擦力的表达式为_____________. 用剪应力的表达式为____________. 答案：F=μAdu/dy;τ=μdu/dy 2.当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为50mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg, 真空度为_______mmHg. 答案：00; -50 3.计算流体局部阻力损失的方法有:_______________,_________________,其相应的阻力损失计算公式为_______________,____________________。答案：当量长度法; 阻力系数法; 2 hf =λ; hf =ζ ; 4.理想流体是指________________________________；而实际流体是指___________________________。答案：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。 5.牛顿粘性定律表达式为______________，其比例系数的物理意义是_____________________。答案：τ＝F/A ＝μdu/dy；在单位接触面积上，速度梯度为1时，流体层
间的内摩擦力。 6. 流体流动的型态用_____来判断，当________时为湍流，当________时为滞流，当______时为过渡流。答案：雷诺准数，Re≥4000，Re≤2000，Re在2000-4000之间。 7.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________________。答案：质量守恒定律，能量守恒定律。 8.当流体的体积流量一定时,流动截面扩大,则流速__________,动压头___________,静压头___________。答案：减少，减少，增加。 9.流体的粘度指______________________________________。粘度随温度变化而变化,液体的粘度随温度升高而________；气体的粘度则随温度升高而________。 答案：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 10.液柱压力计量是基于______________原理的测压装置,用U形管压强计测压时,当压强计一端与大气相通时,读数R表示的是_________或___________。答案：流体静力学；表压；真空度 11.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件
流体流动习题答案
23. 10℃的水以500 L/min 的流量流过一根长为300 m 的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm 。有6 m 的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。 解：这是关于试差法的应用。 10C o 的水，3999.7/kg m ρ= 5130.7710Pa s μ-=?? 在管路两端端列柏努利方程，以管子中心线所在的水平面为基准面，得 6f A B h p p m g g ρ-==∑ 由范宁公式 f h g =∑22l u d g λ (1) (1) 在该题中，假设λ不是最好的选择，因为管径不知道，不好由/d ε 反查'λ，且假设λ后由于不知道d ，也不能求u 和Re 。 (2) 假设管径为待求量，但若假设d ，由于实际生产中管子的规格多样，范围太广，不易得到准确范围。 (3) 可假设u 根据本教材表11-，选择合适的流速代入计算。自来水的流速为1~1.5m/s 。 取水的流速为 /m s 。根据给出的ε也可判断，所计算的阻力损失和管子的粗糙度有关，必定为湍流。且流体黏度比较大，必须使u 在较大值时保证水是湍流的。 0.090490.4d m mm ==== 此时由(1)式计算的262129.810.09040.0210300 1.32gd lu λ???= ==? 450.0904 1.3999.7Re 8.991013.7510 du ρμ-??===??，/0.05/(0.09041000)0.00055d ε=?= 查摩擦系数图，'0.021λ=，两者之间一致，假设合理。 管子的直径为90.4mm 。 24. 某油品的密度为800 kg/m 3、黏度为41 cP ，由附图中所示的A 槽送至B 槽，A 槽的液面比B 槽的液面高1.5 m 。输送管径为89 3.5mm mm φ?、长50 m(包括阀门
流体流动与机械习题课
流体流动与输送机械习题课 一、书 1－30 某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。烟囱的直径为2m ，相对粗糙度为0.0004。烟气在烟囱内的平均温度为200℃，此温度下烟气的密度为0.67kg/m3，黏度0.026mP·s ，烟气流量80000m3/h 。在烟囱高度范围内，外界大气的平均密度1.15kg/m3，烟囱内底部的压强低于地面大气压0.2kPa ， （1）求此烟囱应有多少高度？ （2）试讨论用烟囱排气的必要条件是什么？ （3）提高吸气量，在设计上应采取什么措施？ 答案见陈敏恒习题答案。 二、化工原理习题指导书p45 1－51 用压缩空气将密度为1200 kg/m 3的碱液自低位槽送至高位槽，两槽的液面维持恒定。管子规格为φ60×3.5mm ，各管段的能量损失分别为 =∑AB f W ,2,u W CD f =∑，2,5.1u W BC f =∑（J/kg ） （u 为碱液在管内的流速）。两U 形压差计中的指示液均为水银，R 1=60mm, h=100mm 。试求（1）压缩空气的压力p 1；（2）U 形压差计读数R 2。 解：（1）201,5.1) (u g R W BC f =-=∑ρ ρρ 0541200 5112001360081906051012..) (...)(g R u =?-??=ρρ-ρ= s m u /01.2=∴ 在低位槽1与高位槽2间列柏努利方程 212222121121 21-∑+++=++ f W p u g z p u g z ρ ρ 86 .13101.25.381.9125.1222222121 =?+?=+++==∑+=-u u u g z W g z p f ρ kPa p 2.1581=∴（表压） 附图 4m 12m
流体流动习题答案
流体流动习题 1. 雷诺准数的表达式为_________。当密度ρ＝1000kg/m3,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__________,其流动类型为______. 答案：Re=d ｕρ/μ ; 105； 湍流 2. 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_________. 答案： 1m/s 3. 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s/,其体积流量为______.平均流速为_______.答案：s ；s 4. 管出口的局部阻力系数等于,管入口的局部阻力系数等于. 5. 流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿＿＿， 其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，平均速度与最大流速的关系为＿＿＿。 答案：湍流； ≈； 层流； ＝ umax 6. 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=____mH2O= _____Pa. （该地区的大气压为720mmHg) 答案： ； ×104pa 7. 应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________。 8．流体静压强P 的作用方向为（ B ） A ．指向受压面 B ．垂直指向受压面 C ．垂直受压面 D ．平行受压面 9. 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。 10. 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（ C ）倍 A. 2 B. 8 C. 4 11. 某液体在一等径直管中作稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则层流时，流动阻力变为原来的（ C ） 2 22322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ= ??=??=
第1章流体流动习题与答案_60876(1)
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，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.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。 17.圆直管流动流体，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
最新流体流动习题答案
流体流动习题 1. 雷诺准数的表达式为 _________ 。当密度p = 1000kg/m3,粘度卩=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_____ . 答案：Re=d u p /卩;105 ; 湍流 2. 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 _________ .答案：1m/s 3. 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________ .答案：0.0118m3/s ; 1.5m/s 4. 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__. 5. 流体在园直管内流动，当Re>4000时的流型称为______ , 其平均速度与最大流速的 关系为 _____ ,而Re< 2000的流型称为_______ ,平均速度与最大流速的关系为_______ 。 答案：湍流； ~ 0.8umax; 层流； =0.5 umax 6. 某设备上，真空度的读数为80mmHg其绝压= ____ m H2O= ____ Pa.（该地区的大气压 为720mmHg）答案：8.7mH2O ; 8.53 x 104pa 7. 应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是____________________ 。 &流体静压强P的作用方向为（B ） A. 指向受压面 B.垂直指向受压面 C.垂直受压面 D.平行受压面 9. 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。 10. 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（C ）倍 A. 2 B. 8 C. 4 11. 某液体在一等径直管中作稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则层流时，流动阻力变为原来的（ C ） l_ u264 l_ ul 一32% h f d 2 业 d 2 ;?d2
化工原理 第1章 流体流动 典型例题题解
化工原理典型例题题解 第1章 流体流动 例1 沿程阻力损失 水在一段圆形直管内作层流流动，若其它条件不变，现流量及管径均减小为原来的二分之一，则此时因流动阻力产生的压力损失为原来的（ ）。 A 2倍 B .4倍 C .8 倍 D. 16 倍 解：因管内流体流动处于层流状态，根据哈根（Hahen ）-泊谡叶（poiseuille ）公式 2 32d lu P f μ= ? (1) 将式中的流速u 用流量v q 和管径d 表示出来， 2 4 d q u v π = (2) 将(2)式代入(1)式得 4 128d lq P v f πμ= ? (3) 现流量125.0v v q q =; 管径d 2=0.5d 1 ， 根据(3)式，压力损失ΔP f2满足下式 85 .01 /)5.0/(5.0//3 4 1 14 114 1 14221 2== = = ??d q d q d q d q P P v v v v f f 故答案C 正确。 例2 流体在管内流动时剪应力的分布 流体在管内流动的摩擦阻力，仅由流体与壁面之间的摩擦引起吗？ 解：圆管中沿管截面上的剪应力分布式为 r l g Z P g Z P 2) ()(2211ρρτ+-+= 由该式推导条件可知，剪应力分布与流动截面的几何形状有关，而与流体种类，层流或湍流无关。对于定常态流动体系，可见剪应力随圆管内流体半径的增大而增大，在壁面处，此剪应力达到最大。故剪应力（磨擦阻力）并非仅产生于壁面处，而是在流体体内亦存在。 例3 并联管路中的阻力损失 首尾相同的并联管路中，流体流经管径较小的支路时，总压头损失较大吗？ 例 4 附图 解：A 为分支点，B 为汇合点。并联管路Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ具有相同的起始点A 和终点B ，分别利用柏努利方
流体流动习题答案
第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-?绝压真空度 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉? 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 2282575(0.76) 3.7644 p p d N π π =?=??=?410 每个螺钉能承受的最大力为： 62332.23100.014 4.96104 F N π =?? ?=?钉 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 p
所需的螺钉数量最少为8个 3. 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R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱 高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈， B D p p ≈。 由静力学基本方程式知 232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+ 10009.810.05136009.810.05=??+?? 7161Pa =(表压) 417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+??=? 4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ，煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中，12Hg p p gR ρ-= (忽略吹气管内的气柱压力) 12a b p p p p gR ρ-=-= C D H 1 压缩空气 p
第一章流体流动习题
第一章 流体流动 静压强及其应用 1-1. 用习题1-1附图所示的U 形压差计测量管道A 点的压强，U 形压差计与管道的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数R =120mm ，当地大气压p a 为101.3kPa ，试求：(1) A 点的绝对压强，Pa ；(2) A 点的表压，Pa 。 解：(1) ()R g gR p p Hg a A -++=2.1ρρ ()531028.112.02.181.9100012.081.913600103.101?=-??+??+?=A p kPa (2) 4 3 5 1067.2103.1011028.1?=?-?=表A p kPa 1-2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U 形压差计读数为R=130mm ，通气管距贮槽底面h=20cm ，贮槽直径为2m ，液体密度为980kg/m 3。试求贮槽内液体的储存量为多少吨？ 答：80.1980 13 .0136001=?== ρρR H m 14.34 214.342 2 ?==D S πm 2 28.6214.3=?=V m 3 储存量为：4.615498028.6=?kg=6.15t 1-3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m 3。液面距槽底9m ，槽底侧面有一直径为500mm 的人孔，其中心距槽底600mm ，人孔覆以孔盖，试求：(1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以N 表示；(2) 槽底面所受的压强是多少Pa ？ 解：(1) ()()421042.15.04 6.0981.9880?=?? -??=-==π ρA h H g pA F N (2) 4 4 1077.71042.1981.9880?=?=??==gH p ρPa 1-4. 附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒置的U 形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H s =500mm ，油的密度为780kg/m 3，水的密度为1000kg/m 3。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒置的U 形出口管顶部距分界面的垂直距离H 应为多少？ 因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。 解：gH gH s ρρ=油 3901000 500 780=?= H mm 1-5. 用习题1-5附图所示复式U 形压差计测定水管A 、B 两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得h 1=1.20m ，h 2=0.3m ，h 3 =1.30m ，h 4 =0.25m ，试以Pa 为单位表示A 、B 两点的压差Δp 。 解：()21211h h g P gh P P i A -+=+=ρρ ()2112h h g gh P P i A --+=ρρ(1) ()()4342323h h g gh P h h g P P i B i -++=-+=ρρρ(2) (1)代入（2） ()()()43423211h h g gh P h h g h h g gh P i B i i A -++=-+--+ρρρρρ
流体流动_练习题(用)
流体流动练习题 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，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.圆直管流动流体，滞流时雷诺准数围是（）。 A A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 15. 圆直管流动流体，湍流时雷诺准数是（）。 B
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（ A ）称为流体的密度。 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（ B ）的流体。 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（ D ）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 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（ A ）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（ A ）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 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（ D ）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 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；
流体流动习题答案
1.雷诺准数的表达式为__________ 。当密度p= 1000kg/m3,粘度卩=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______ . 答案：Re二dup / 口 ; 105 ; 湍流 2.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_________ . 答案： 1m/s 3.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______ .答案： 0.0118m3/s ； 1.5m/s 4.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__. 5.流体在园直管内流动，当 Re>4000时的流型称为________ , 其平均速度与最大 流速的关系为_____ ，而 Re< 2000的流型称为 _______ ，平均速度与最大流速的关系为_____ 。 答案：湍流； Q 0.8umax; 层流； =0.5 umax 6.某设备上，真空度的读数为80mmH，g 其绝压 = ____ mH2O= ______ Pa. （该地区的 大气压为 720mmHg）答案：8.7mH2O ; 8.53 X 104pa 7.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是___________________ 。 8.流体静压强P的作用方向为（B ） A .指向受压面 B.垂直指向受压面 C .垂直受压面 D .平行受压面 9.层流与湍流的本质区别是（ D ）
流体流动习题解答
习题解答 1-41一敞口贮槽中装有油（密度为917kg/m 3 ）和水，液体总深度为3.66m ，其中油深为3m 。试计算油水分界处及贮槽底面的压力，分别用绝压和表压表示。（当地大气压为） 解：油水分界处： 表压：kPa gh p 0.27381.9917111=??==ρ 绝压：kPa p 12810013.1107.2541=?+?= 贮槽底面的压力： 表压：kPa gh p p 5.3366.081.91000107.242212=??+?=+=ρ 绝压：kPa p 13510013.110347.3542=?+?= 1-42用U 形压力计测量容器内液面上方的压力，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3 ，h 1=0.3m ，h 2=0.4m ，R=0.4m 。试求： （1）容器内的表压； （2）若容器内的表压增大一倍，压力计的读数R ‘ 。 解：（1）如图，1-2为等压面。 )(211h h g p p ++=ρ gR p p a 02ρ+= gR p h h g p a 021)(ρρ+=++ 则容器内表压： kPa h h g gR p p a 2.4781.97.090081.94.013600)(210=??-??=+-=-ρρ （2）当容器内的表压增大一倍时，此时 2 '2' 2 R R h h -+= )2 ()('21' 02' 1' 0'R R h h g gR h h g gR p -++-=+-=ρρρρ表 整理得 2 /) 2/(021' g g R h h g p R ρρρ--++= ‘表 m 77.02 /81.990081.913600)2/4.07.0(81.9900102.4723=?-?-??+??= 1-43如图所示，用复式压差计测量某蒸汽锅炉液面上方的压力，指示液为水银，两U 形压差计间充满水。相对于某一基准面，各指示液界面高度分别为z 0=2.0m, z 2=0.7m, z 4=1.8m, z 6=0.6m, z 7=2.4m 。试计算锅炉内水面上方的蒸汽压力。 习题1-42 附图
流体流动习题及答案
流体流动习题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
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＝； 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.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。 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. ； B. 101kPa； C. 。 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
流体流动习题答案
11. 本题附图所示的贮槽内径D 为2 m ，槽底与内径d 0为32 mm 的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高度h 1为2 m(以 管子中心线为基准)。液体在本题管内流 动时的全部能量损失可按2 20f h u =∑计算，式中u 为液体在管内的流速。试求 当槽内液面下降1 m 时所需的时间。 解：根据物料衡算，在d θ时间内，槽内由于液面下降dh 而减少的液体量均由管路出口流出，于是有 2244D dh d ud ππθ= (1) 取管中心线所在的水平面位能基准面，在瞬时截面11'- 与管路出口截面22'-间列柏努利方程，得 22112212,1222 f p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中，1z h = 20z = 120p p ==(表压) 10u ≈ 2,1220f h u -=∑ 解得20.6920.0692u z h == (2) 将(2)式代入(1)式，并在下列边界条件下积分 10θ= 12h m = 2θθ= 21h m = 2 122000()4644 1.29320.692s h h θ=-?==? 12. 本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3，循环量为36 m 3/h 。管路的直径相同，盐水由A 流经两 个换热器而至B 的能量损失为 J/kg ，由B 流 至A 的能量损失为49 J/kg ，试计算：(1) 若 泵的效 率为70%时，泵的轴功率为若干kW (2) 若
A 处的压强表读数为245.2?103 Pa 时， B 处的压强表读数为若干 解：对循环系统，在管路中任取一截面同时作上游和下游截面，列柏努利方程，可以证明泵的功率完全用于克服流动阻力损失。 (1) 质量流量 331100/36/360011/s S w V kg m m s kg s ρ==?= ,,98.149147.1/f A B f B A We h h J kg --=+=+=∑∑ 147.1111618.1/e e s N W w J s ==?= /1618.1/0.7 2.31N Ne kW η=== (2) 在两压力表所处的截面A 、B 之间列柏努利方程，以通过截面A 中心的水平面作为位能基准面。 22,22A A B B A B f A B p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中，0A z =，7B z m =，A B u u =，245.2A p =kPa ，,98.1/f A B h J kg -=∑ 将以上数据代入前式，解得4,() 6.210A B B f A B p p gz h Pa ρρ-=--=?∑(表压) 13. 用压缩空气将密度为1100 kg/m 3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液面维持恒定。管路直径均为60 3.5mm mm φ?，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为2,,f AB f CD h h u ==∑∑，2, 1.18f BC h u =∑。两压差计中的指示液均为水银。试求当R 1=45 mm ，h =200 mm 时：(1) 压缩空气的压强p 1为若干 (2) U 管压差计读R 2数为多少 解：求解本题的关键为流体在管中的流速 (1)在B 、C 间列柏努利方程，得 22,22C C B B B C f B C p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ ,()B C C B f B C p p g z z h ρ--=-+∑ (1) 1()()B C Hg C B p p gR g z z ρρρ-=-+- 3(136001100)9.81451011009.815-=-???+??
流体流动习题答案
17. 流体通过圆管端流流动时，管截面的速度分布可按下面经验公式来表示：1 7max ()r y u u R =，式中y 为某点与壁面的距离，即y =R -r 。试求其平均速度u 与最大速度u max 的比值。 解：在距离管中心r 处取一厚为dr 的流体薄层，并定义此处流体的速度为r u ， 则流体通过此环隙的体积流量2S r r dV u dA ru dr π== 1/7max 00(2)(2)()R R S r R r V r u dr r u dr R ππ-==?? 那么 1/7max 21/7021()R S V u u R r r dr A R R ππ==-? (1) 令 R r t -= 那么 dr dt =- 当 0r =时，t R =; 当 r R =时，0t = 有 182215 1/777 7049()18120 1177 R R R R r t dt R ++-=-=++? (2) 代入(1)式， max 492120u u = 于是 max /49/600.817(0.82)u u == 18. 一定量的液体在圆形直管作层流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍? 解：流量不变，S V u A = ? 当'2 d d =时，'4u u = 根据哈根~泊谩叶公式，有 232f lu p d μ?= 当'4u u =，'2 d d =时 2232432'1616()2f f l u lu p p d d μμ?===? 19. 截面为1000 mm ×1200 mm 的矩形烟囱的高度为30 m 。平均摩尔质量为30 kg/kmol 、平均温度为400℃的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49 Pa 的真
流体流动习题答案
第一章 流体流动习题解答 1.某设备上真空表的读数为13.3×103Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2.在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底 9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106Pa ，问至少需要几个螺钉? 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 每个螺钉能承受的最大力为： 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3.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R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。为防 止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃p C D
管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水 银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认 为A C p p ≈，B D p p ≈。 由静力学基本方程式知 7161Pa =(表压) 4.本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ， 煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气 管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p =2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中，12Hg p p gR ρ-=(忽略吹气管内的气柱压力) 分别代入a p 与b p 的表达式，整理可得： 根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。 H 1 压缩空气 p
第一章流体流动习题卡答案
第一章流体流动 第一章习题1： 某设备的真空表读数为500mmHg ，设备外环境大气压强为640mmHg ， 则它的绝对压强为_________Pa 。 该设备的绝对压强=640-500=140mmHg ＝140×133.32＝1.866×104Pa 。（2分） 第一章习题2： 流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈_________形曲线，中心最大速度为平均速度的____________倍。此时摩擦系数λ与__________无关，只随__________加大而_______________。 抛物线，2，ε/d ，Re ，减小。（每个空1分，共5分）。 第一章习题3： 牛顿粘性定律表达式为___________________________，它只适用于_____________型流体。 τ＝μy ??μ 或τ＝μdy d μ（2分） 牛顿 （1分） （共3分） 第一章习题4： 内摩擦力是流体________________的表现，所以又称为___________力或者__________________力。
粘性， 粘滞，粘性摩擦（每空1分，共3分） 第一章习题5： 流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数λ与________及________有关。在完全湍流区则λ与雷诺系数的关系线趋近于___________线。 Re ，ε/d ，水平 （每空1分，共3分） 第一章习题6： 粘度的物理意义是____________________________________。 促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。（2分） 第一章习题7： 边长为a 的正方形管道，其当量直径de 为________________。 a a a r d H e =?==4442 （2分） 第一章习题8： 在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的2倍。则细管内水的流速为粗管内流速的___________倍。 据=21u u (1 2d d )2＝（112d d ）2＝(2)2=4 (2分) 第一章习题9： 流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为__________________和_____________两种。局部阻力的计算方法有___________法和_________法。