流体流动
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
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. 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
A. 流动速度大于零；
B. 管边不够光滑；
C. 流体具有粘性。
21.在相同条件下，缩小管径，雷诺数（）。 A
A. 增大；
B. 减小；
C. 不变。
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 w e。
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 w e。
28．柏努利方程式中的（）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，称为有效功。 D
A gz；
B ；
C ；
D w e。
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＜（ ）＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的过渡
区。 A
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
)(2112z z g p p -+=ρ
或
gh p p ρ+=0
2.定态流动的柏努利方程式––––能量衡算式
1kg流体：
f
h
u
P
gZ
We
u
P
gZ∑
+
+
+
=
+
+
+
2
2
2
2
2
1
1
1ρ
ρ [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 3_, 其比容为_0.00114 m3/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, 其体积流量为_0.0157m3/s ，平均流速为_ 2.0m/s。
9. 当20℃的甘油(ρ=1261kg/m3, 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__。
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φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于_1633mm2 _______，润湿周边等于_242mm __，当量直径
等于_27mm _。
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13.3×103 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98.7×103 Pa。
解：绝对压强 = 大气压—真空度 = 98.7×103— 13.3×103 = 85.4×103 Pa 表压强 = —真空度 = —13.3×103 Pa
5．甲乙两地的平均大气压强分别为85.3×103 Pa和101.33×103 Pa，在甲地操作的真空精馏塔塔顶的真空表读数为80×103 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 = 85.3×103— 80×103 = 5.3×103 Pa 在乙地真空度 = 大气压—绝对压强 = 101.33×103— 5.3×103 = 96.03×103 Pa
6．在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80×103 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85.3×103 Pa，天津地区的平均大气压强为101.33×103 Pa。
解：在兰州绝对压强 = 大气压—真空度 = 85.3×103— 80×103 = 5.3×103 Pa 在天津真空度 = 大气压—绝对压强 = 101.33×103— 5.3×103 = 96.03×103 Pa
7．某设备的进、出口压强分别为1200 mmH2O（真空度）和1.6 kgf/cm2（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）
P1（真空度）= 1200 mmH2O = 0.12 kgf/cm2
P1（绝压）- P2（绝压）= - [P1（真空度）+P2（表压）]
= -（0.12+1.6）= -1.72 kgf/cm2
= -1.72×9.81×104 = -1.687×105 N/m2
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；
（2）管中水保持层流状态的最大流速（水的密度ρ=1000 kg/m3, 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
12．密度为850 kg/m3、粘度为8×10-3 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？
解：（1）Re = duρ/μ= 0.014×1×850/8×10-3 = 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）。
若此管路的全部能量损失为118 J/kg，此管路输水量为若干m3/h？（管路摩擦系数可取为0.02，水的密度取为1000 kg/m3）
解：能量损失118 J/kg
∴ u = 2.8 m/s
流量 V = uA = 2.8×79.13 m3/h
14．用Φ168×9 mm的钢管输送原油。管线总长100 km, 油量为60000 kg/h，油管最大抗压能力为1.57×107 Pa。已知50 ℃时油的密度为890 kg/m3, 粘度为181 cp。假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计。问：为完成上述输油任务, 中途需设几个加压站?
解：u1 = u2，Z1 = Z2，
u = V/A = (60000/890)/(3600×0.785×0.152) = 1.06 m/s
Re = duρ/μ= 0.15×1.06×890/(181×10-3) = 782
层流λ= 64/Re = 64/782 = 0.0818
ΔP =λ(l/d)(u2/2)ρ= 0.0818×(105/0.15)×(1.062/2)×890 = 2.72×107 Pa
n = 2.72×107/(1.57×107) = 1.73
中途应设一个加压站
15．在附图所示的储油罐中盛有密度为960 kg/m3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39.23×106 Pa，
问：至少需要几个螺钉？
解：设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为
p，则p就是管内液体作用与孔盖上的平均
压强。由流体静力学基本方程式知
作用在孔盖外侧的是大气压强 p a，故孔盖内外两侧所受压强差为
作用在孔盖上的静压力为
每个螺钉能承受的力为
螺钉的个数 = 3.76×104/6.04×103 = 6.23 个
即至少需要7个螺钉。
16．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R1 = 400 mm，R2 = 50 mm，指示
液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，在右侧
的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高
度R3 =50 mm。求A、B两处的表压强。
解：U管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水
银及水的密度，由气柱高度所产生的压强差可以
忽略。设R2下端为C点，R1下端为D点，因此可
认为 P A≈P C,P B≈P D。
P A≈P C=ρH2O gR3+ρHg gR2
= 1000×9.81×0.05 + 13600×9.81×0.05
= 7161 N/m2（表压）
P B≈P D = P A+ρHg gR1
= 7161 + 13600×9.81×0.4
= 6.05×104 N/m2（表压）
17．根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管
路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示
液，其密度分别为920 kg/m3及998 kg/m3，U管
中油、水交界面高度差R = 300mm。两扩大室的
内径D均为60 mm，U管内径d为6 mm。(当管路
内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平
齐。）
解：当管路内的气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐，则两扩大室液面差Δh与微差压差计读数R的关系为
当压差计读数R = 300 mm时，两扩大室液面差为
m
则管路中气体的表压强为
p =（998 - 920）×9.81×0.3 + 920×9.81×0.003 = 257 N/m2（表压）
18．用泵将水从水池送至高位槽。高位槽液面高于水
池液面50m，管路全部能量损失为20 J/kg，流量
为36 m 3
/h ，高位槽与水池均为敞口。若泵的效率
为60%，求泵的轴功率。（水的密度取为1000
kg/m 3） 解：设水池液面为1-1＇截面，高位槽液面为2-2＇，以水池液面为基准水平面，在两截面
间列柏努利方程式。
2211221222e f u p u p gz w gz h ρρ+++=+++∑
Z 1 = 0，Z 2 = 50 m ，u 1≈0，u 2≈0，P 1 = P 2 = 0（表压），Σhf = 20 J/kg
∴ w e = 9.81×50 + 20 = 510.5 J/kg
水的质量流率 w s = 36×1000/3600 = 10 kg/s
有效功率 N e = w e ·w s
= 510.5×10 = 5105 W 轴功率 N = 5105/0.6 = 8508.3 W
19．水以2.5m/s 的流速流经
38×2.5 mm 的水平管，
此管以锥形管与另一 38×3 mm 的水平管相连。
如附图所示，在锥形管两侧A 、B 处各插入一垂直
玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A 、B 两截
面间的能量损失为1.5 J/kg ，求两玻璃管的水面
差（以mm 记），并在本题附图中画出两玻璃管中
水面的相对位置。（水的密度取为1000 kg/m 3
） 解：上游截面A-A ＇，下游截面B-B ＇，通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列柏努
利方程式。
式中 Z A = Z B = 0，u A = 2.5 m/s ，Σhf A,B = 1.5 J/kg
根据连续性方程式，对于不可压缩流体
有
m/s
两截面的压强差为
=
= 868.55 N/m 2
即
mmH 2O
由于
∴ p B ＞ p A
20. 如图所示，常温的水在管道中流过，两个串
联的U 形管压差计中的指示液均为水银，密
度为ρHg ，测压连接管内充满常温的水，密
度为ρw ，两U 形管的连通管内充满空气。若
测压前两U 形管压差计内的水银液面均为同
一高度，测压后两U 形管压差计的读数分别
为R 1、R 2，试求a 、b 两点间的压力差b a p p -。
解： 11gh p p w a ρ+=，11gh p p w a ρ-= 21p p =，132gR p p H g ρ+=，43p p =，254gR p p H g ρ+=
55gh p p w b ρ+=
52455gh gR p gh p p w H g w b ρρρ--=-=
()524113gh gR p gh gR p p p w H g w H g b a ρρρρ----+=-
()5121gh gh R R g w w H g ρρρ+-+=
而 211R h h +=，22
5R h h -=
所以
()??? ??-+??? ??--+=-222121R g gh R g gh R R g p p w w w w Hg b a ρρρρρ ()()()g R R R R g R R g w Hg w Hg 2121212121+??? ??-=+-+=ρρρρ
21.在如图所示的测压差装置中，U 形管压差计中的指示液为水银，其密度为ρHg ，其他管内
均充满水，其密度为ρw ，U 形管压差计的读
数为R ，两测压点间的位差为h ，试求a 、b
两测压点间的压力差b a p p -。
解：由 11gh p p w a ρ+=
321p p p ==
gR p p H g ρ+=43
54p p =
25gh gR p p w w b ρρ++=
所以 151413gh gR p gh gR p gh p p w H g w H g w a ρρρρρ++=++=+=
所以 21gh gR gh gR p p w w w H g b a ρρρρ--+=-
()21h h g gR gR w w H g -+-=ρρρ
gh gR gR w w H g ρρρ--=
()h R g gR w H g +-=ρρ
()gh gR w w H g ρρρ--=
22．用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，槽内
水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所
示。管路的直径均为
76×2.5 mm
。在操作条
2
件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103
Pa ；
水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量
损失可分别按 与 计算。由于管径不变，故式中u 为吸入或排出管
的流速m/s 。排水管与喷头处的压强为98.07×
103
Pa （表压）。求泵的有效功率。（水的密度
取为1000 kg/m 3） 解：（1）水在管内的流速与流量
设储槽水面为上游截面1-1＇，真空表连接处为下游截面2-2＇，并以截面1-1＇为基
准水平面。在两截面间列柏努利方程。
式中 Z 1 = 0，Z 2 = 1.5 m ，p 1 = 0（表压），p 2 = -24.66×103 Pa （表压）
u 1 ≈0，
将上列数值代入柏努利方程式，解得水在管内的流速u 2
m/s
水的流量 w s = uA ρ=
kg/s
（2）泵的有效功率 设储槽水面为上游截面1-1＇，排水管与喷头连接处为下游截面2-2＇，仍以截面1-1＇
为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。
222112212122e f f u p u p gz w gz h h ρρ+++=++++∑∑
式中 Z1 = 0，Z2 = 14 m，u1 ≈0，u2 = 2 m/s，p1 = 0（表压） p2 =98.07×103 Pa（表压），
将上列数值代入柏努利方程式，解得
J/kg 泵的有效功率 N e= w e·w s = 285.41×7.92 = 2260 W 23．在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面
之间的压强差。当水的流量为10800 kg/h 时，U
管压差计读数R为100 mm。粗、细管的直径分别
为Φ60×3.5 mm与Φ42×3 mm。计算：（1）1kg
水流经两截面间的能量损失；（2）与该能量损
失相当的压强降为多少Pa？（水的密度取为1000
kg/m3）
解：（1）1kg水流经两截面间的能量损失
设导管在上游的连接处为截面1-1＇，下游的连
接处为截面2-2＇，并通过管轴作基准水平面。
在两截面间列柏努利方程
式中 Z1 = Z2 = 0，u = w s/Aρ
m/s
w e
m/s
∵，∴J/kg
将以上各数值代入柏努利方程式，解得
J/kg
（2）与该能量损失相当的压强降
N/m2
24．在图示装置中，水管直径为Φ57×3.5 mm。当
阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压, 而在
阀门开启后，压力表读数降至0.2大气压。设
管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mH2O，
求水的流量为若干m3/h？
解：阀门全闭时，由 P2 =ρgH，H = 0.3×1.013×105/（1000×9.81）= 3.1 m
即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m。
阀门开启时，以水槽液面为上游截面1-1＇，压力表处为下游截面2-2＇，管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式
Z1 = H = 3 m，Z2 = 0，P1 = 0，P2 = 0.2×1.013×105 Pa，u1≈0，Σhf/g = 0.5 mH2O
代入上式
3.1 = 0.2×1.013×105/（1000×9.81）+/（2×9.81）+ 0.5
解得 u2 = 3.24 m/s
V h=（π/4）d2u×3600 = 22.9 m3/h
25．如图所示，密度为850 kg/m3的料液从高位槽送
入塔中，高位槽内的液面维持恒定。塔内表压强
为9.81×103 Pa，进料量为5 m3/h。连接管直径
为38×2.5 mm，料液在连接管内流动时的能
量损失为30J/kg（不包括出口的能量损失）。求：
高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少？
解：以高位槽液面为上游截面1-1＇，连接管出口内侧为下游截面2-2＇，并以截面1-1＇为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。
式中 Z1 = 0，u1≈0，m/s
p1 = 0（表压），p2 = 9.81×103 Pa（表压），Σhf = 30 J/kg 将上述数值代入柏努利方程，解得
m
高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37 m。
26．如图所示，用泵将储槽中密度为1200 kg/m3的溶
液送到蒸发器内。储槽内液面维持恒定，其上方
与大气相同。蒸发器内的操作压强为200mmHg （真
空度），蒸发器进料口高于储槽内的液面15 m ，
输送管道的直径为
68×4 mm ，送料量为20 m 3/h ，溶液流径全部管道的能量损失为120 J/kg ，
求泵的有效功率。
解：以储槽的液面为上游截面1-1＇，管路出口内侧为下游截面2-2＇，并以截面1-1＇为
基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。
2211221222e f u p u p gz w gz h ρρ+++=+++∑
式中 Z 1 = 0，Z 2 = 15 m ， p 1 = 0（表压），
Pa （表压） u 1 ≈0，
m/s ，Σhf = 120 J/kg
将以上各项数值代入柏努利方程中
J/kg kg/s
N e = w e ·w s =246.9×6.67 = 1647 W
27．附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab
和cd 两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体
以一定流量流过管路，液体在流动中温度可视为
不变。问：（1）液体通过ab 和cd 两管段的能量
损失是否相等？（2）此两管段的压强差是否相
等？写出它们的表达式。
w e
w s
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 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. 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
(完整版)第一章流体流动答案
第一章流体流动 一、单项选择题（每小题1分） 1．在SI单位制中，通用气体常数R的单位为( )B A. atm·cm / mol·K B. Pa·m /mol·K C. Kf·m / mol·K D. Ibf·ft / Ibmol·K 2．系统处于稳态指的是( )C A. 系统操作参数不随时间改变 B. 系统操作参数不随位置改变 C. 系统操作参数随位置改变,但不随时间改变 D. 系统操作参数随时间改变,但不随位置改变 3.下列流体中，认为密度随压力变化的是( )A A．甲烷 B.辛烷 C.甲苯 D. 水 4. 下列关于压力的表述中，正确的是( )B A. 绝对压强= 大气压强+ 真空度 B. 绝对压强= 大气压强- 真空度 C. 绝对压强= 大气压- 表压强 D. 绝对压强= 表压强+ 真空度 5．某系统的绝对压力为0.06MPa，若当地大气压为0.1MPa，则该系统的真空度为( )C A. 0.1MPa B. 0.14MPa C. 0.04MPa D. 0.06MPa 6. 容器中装有某种液体，任取两点A，B，A点高度大于B点高度，则( )B A. p A > p B B. p A < p B C. p A = p B D. 当液面上方的压强改变时,液体内部压强不发生改变 7．在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U型压差计，当流体流过该管时，压差计读数R值反映( )。A A．A、B两截面间的压强差；B．A、B两截面间的流动阻力； C．A、B两截面间动压头变化；D．突然扩大或缩小的局部阻力。 8. 使用U型管压差计测量较小压差时，为了准确读数，下列方法中正确的做法是（）C A. 选择较大密度的指示液 B. 选择较小密度的指示液 C. 使用与被测流体密度相近的指示液 D. 加大指示液与被测流体密度的差别 9．用一U型管压差计测定正辛烷在管中两点间的压强差，若两点间的压差较小，为了提高读数精度，你认为较好的指示剂为( )D A. 乙醇 B. 水 C. 汞 D. 甲苯 10．所谓理想流体，指的是（）A A. 分子间作用力为零的流体 B. 牛顿流体 C. 稳定的胶体 D. 气体 11．牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈( )。C A．过渡型流动；B．湍流流动；C．层流流动；D．静止状态。12．有两种关于粘性的说法：( )A (1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。 (2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
经典完美版流体流动概念
流体流动 一填空 (1）流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。 (2）离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定转速下，输送某种特定的液体时泵的性能。 (3) 处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是静止的、连通着的、同一种连续的液体。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用皮托流量计测量。 (4) 如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出： 单位质量流体的机械能衡算式为?????????????????； 单位重量流体的机械能衡算式为?????????????????； 单位体积流体的机械能衡算式为?????????????????； (5) 有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为z1ρg+（u12ρ/2）+p1+W s ρ= z2ρg+（u22ρ/2）+p2 +ρ∑h f ，各项单位为Pa（N/m2）。 ）气体的粘度随温度升高而增加，水的粘度随温度升高而降低。 (7) 流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。 (8) 流体流动的连续性方程是 u1Aρ1= u2Aρ2=······= u Aρ；适用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u1d12 = u2d22 = ······= u d2。 (9) 当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395mmHg 。测得另一容器内的表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。(10) 并联管路中各管段压强降相等；管子长、直径小的管段通过的流量小。 (11) 测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。 (12) 离心泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。 (13) 离心通风机的全风压是指静风压与动风压之和，其单位为Pa 。 (14) 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。降尘室的生产能力只与沉降面积和颗粒沉降速度有关，而与高度无关。 (15) 分离因素的定义式为u t2/gR 。 (16) 0. 5m，气体的切向进口速度为20m/s，则该分离器的分离因数为800/9.8。 (17) 板框过滤机的洗涤速率为最终过滤速率的 1/4 。 (18) 在滞流区，颗粒的沉降速度与颗粒直径的 2 次方成正比，在湍流区颗粒的沉降速度与颗粒直径的 0.5 次方成正比。 二选择 1 流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用??A???流量计测量。 A 皮托管 B 孔板流量计 C 文丘里流量计 D 转子流量计 2 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生???A???。 A 气缚现象 B汽蚀现象 C 汽化现象 D 气浮现象 3 离心泵的调节阀开大时， B A 吸入管路阻力损失不变 B 泵出口的压力减小 C 泵入口的真空度减小 D 泵工作点的扬程升高 4 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，管道总阻力损失 C 。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断 5 流体流动时的摩擦阻力损失h f所损失的是机械能中的 C 项。 A 动能 B 位能 C 静压能 D 总机械能 6 在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数λ数值 C
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= ??=??=
流体流动与输送设备(习题及答案)
第一章 流体流动与输送设备 1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含％，％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 mol kg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-?=?+?+?+?=∑=∴ 混合密度 3 3 3/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+????==-ρ 2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。 解：乙醇水溶液的混合密度 7895 .02.9985.01 22 11+ = + = ρρρa a m 3 /36.881m kg m =∴ρ 相对误差： % 74.5%10093536.8811%100=???? ??-=?-实实m m m ρρρ 3．在大气压力为的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少 解：' '真真绝 p p p p p a a -=-= ∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m h g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(3 0101=+??-=+-=-+=?∴ρρρ 5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。 （1）计算玻璃管内水柱的高度； （2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。 解：（1）容器底部压力 gh p gh gh p p a a 水水油ρρρ+=++=21 m h h h h h 16.16.07.01000800 2121=+?=+=+=∴水油水水油ρρρρρ 题4 附图 D h 1 h 2 A C 题5 附图
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
第1章流体流动和输送
第一章流体流动和输送 1-1 烟道气的组成约为N275%，CO215%，O25%，H2O5%（体积百分数）。试计算常压下400℃时该混合气体的密度。 解：M m=∑M i y i=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1 ρm=pM m/RT=101.3×103×30.1/(8.314×103×673)=0.545kg/m3 1-2 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多少？ 解：成都p R=95-8=87kPa（真空度） 拉萨p R=62-8=54kPa（真空度） 1-3 用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。在某气速下测得R1为400mmHg，R2为90mmHg，R3为40mmH2O，试求上述值。 解：p B=R3ρH2O g+R2ρHg g=0.04×1000×9.81+0.09×13600×9.81=12399.8Pa（表）p A=p B+R1ρHg g=12399.8+0.4×13600×9.81=65766.2Pa（表） ?p=p A-p B=65766.2-12399.8=53366.4Pa 1-4 如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为ρ0，空气密度为ρ，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角α为30o时，若要忽略贮液器内的液面高度h的变化，而测量误差又不得超过1%时，试确定D/d比值至少应为多少？
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；
流体流动与输送
流体流动 一、流体流动复习题 1．流体密度的影响因素是什么？如何影响？气体的密度如何计算？ 2．熟练掌握各种压强单位之间的换算，绝压、表压与真空度之间的关系。 3．掌握定态流动的概念以及定态流动时的物料衡算。不可压缩流体流速与管径之间的关系。4．与流体流动有关的能量形式有哪些？熟练掌握分析流动系统各截面上能量形式的方法。 熟悉流体机械能之间的相互转换关系。 5．柏努利方程的适用条件是什么？熟练掌握柏努利方程式的应用。 6．应用柏努利方程解决实际问题时要注意哪些事项？ 7．液体、气体的粘度随压强、温度的变化关系是什么？熟悉粘度的单位换算；熟悉牛顿型流体和非牛顿型流体的概念。 8．流体的流动类型有哪两种？如何判断？在流体流量一定的条件下，雷诺数与管径是何关系？ 10．当量直径的确定方法以及水力半径的意义。 11．流体在圆形管中流动时的流速分布情况以及平均流速与管中心最大流速的比值为多少？12．什么叫层流内层？如何减薄层流内层的厚度？ 13．层流流动时流动阻力与管径和流速之间是何种关系？完全湍流时又是什么关系？15．流体在管内作层流和湍流流动时，摩擦系数与相对粗糙度是否有关？若有关，是何关系？16．掌握流体在圆形管内作层流流动时的摩擦系数的计算。掌握管路总阻力的计算。17．计算流通截面发生变化的局部阻力时，所用的流速应是大管还是小管内的流速。18．当孔板流量计和文氏管流量计上压差计读数相同时，若两流量计的孔径相同，哪个流量计的流量大？ 19．离心泵启动前为什么要首先灌泵？什么是气缚现象？ 20．离心泵的后盖板上常开有一些小孔，它的作用是什么？叶轮的作用是什么？泵壳的作用是什么？它为什么做成流道面积逐渐扩大的蜗壳形？ 21．离心泵有哪些特性？扬程的意义是什么？ 22．离心泵启动时，泵的出口阀为什么要处于关闭状态？ 23．离心泵铭牌上标出的性能指的是什么状态下的参数？选用离心泵和离心泵操作时效率应控制在什么范围？ 24．写出清水泵、油泵、耐腐蚀泵的型号符号，选择泵的步骤是什么？ 25．往复泵的性能与离心泵有哪些区别？写出正位移泵的开停、泵步骤。 26．何谓风量、风压？风压与气体的密度是什么关系？ 二、题型示例 （一）填充题 1．1atm= mmH2O= kPa。 2．1kgf/cm2= mH2O= MPa
四川大学化工原理PPT课件 1第一章 流体流动的基本概念与流体中的传递现象资料
第一章 流体与流体中的传递现象
特征 流体 (Fluid) 与流体流动 (Flow) 的基本概念 在航空、航天、航海，石油、化工、能源、环境、材料、医学和生命科学等领域，尤其是化工、石油、制药、生物、食品、轻工、材料等许多生产领域以及环境保护和市政工程等，涉及的对象多为流体。 “流程工业” 在流动之中对流体进行化学或物理加工 加工流体的机器与设备 过程装备
物质的三种常规聚集状态：固体、液体和气体 物质外在宏观性质由物质内部微观结构和分子间力所决定物质的三种形态 分子的随机热运动和相互碰撞给分子以动能使之趋于飞散 分子间相互作用力的约束以势能的作用使之趋于团聚 两种力的竞争结果决定了物质的外在宏观性质。而这两种力的大小与分子间距有很大关系。
约为1×10-8 cm （分子尺度的量级），分子间相互作用势能出现一个极值称为“势阱”，即分子的结合能，其值远远大于分子平均动能。分子力占主导地位，分子呈固定排列分子热运动仅呈现为平衡位置附近的振荡。有一定形状且不易变形。 分子间距 液体：分子热运动动能与分子间相互作用势能的竞 争势均力敌。分子间距比固体稍大1/3左右。不可压缩、易流动。 气体：分子间距约为3.3×10-7cm （为分子尺度的10 倍）。分子平均动能远远大于分子间相互作用势能，分子近似作自由的无规则运动。有易流动、可压缩的宏观性质。 超临界流体、等离子体 流体 固体
连续介质假定(Continuum hypotheses) V m V V ??=?→?lim 0ρ?V 0：流体质点或微团。尺度远小于液体所在空间的特征尺度， 而又远大于分子平均自由程 连续介质假定：流体微团连续布满整个流体空间，从而流体的物理性质和运动参数成为空间连续函数 流体是由离散的分子构成的，对其物理性质和运动参数的表征是基于大量分子统计平均的宏观物理量 平均质量 注：该假定对绝大多数流体都适用。但是当流动体系的特征 尺度与分子平均自由程相当时，例如高真空稀薄气体的流动，连续介质假定受到限制。
流体流动
流体: 在剪应力作用下能产生连续变形的物体称为流体。如气体和液体。 流体的特征：具有流动性。即 ●抗剪和抗张的能力很小； ●无固定形状，随容器的形状而变化； ●在外力作用下其内部发生相对运动。 在研究流体流动时，常将流体视为由无数流体微团组成的连续介质。 连续性的假设 流体介质是由连续的质点组成的； 质点运动过程的连续性。 流体的压缩性 不可压缩流体：流体的体积如果不随压力及温度变化，这种流体称为不可压缩流体。 可压缩流体：流体的体积如果随压力及温度变化，则称为可压缩流体。 实际上流体都是可压缩的，一般把液体当作不可压缩流体；气体应当属于可压缩流体。但是，如果压力或温度变化率很小时，通常也可以当作不可压缩流体处理。 流体的几个物理性质 1 密度 单位体积流体的质量，称为流体的密度，其表达式为 ρ—— 流体的密度，kg/m 3 ； m——流体的质量，kg； v ——流体的体积，m3。 影响流体密度的因素：物性（组成）、T、P 通常液体视为不可压缩流体，压力对密度的影响不大（可查手册） 互溶性混合物的密度最好是用实验的方法测定，当体积混合后变化不大时，可用下式计算： 式中α1、α2、…，αn ——液体混合物中各组分的质量分率； ρ1、ρ2、…，ρn ——液体混合物中各组分的密度，kg/m3； ρm ——液体混合物的平均密度，kg/m3。 当压力不太高、温度不太低时，气体的密度可近似地按理想气体状态方程式计算： ρ ＝M/22.4 kg/m3 式中p ——气体的压力，kN/m2或kPa； T ——气体的绝对温度，K； M ——气体的分子量，kg/kmol； R ——通用气体常数，8.314kJ/kmol·K。 气体密度也可按下式计算 上式中的ρ ＝M/22.4 kg/m3为标准 状态（即T 0=273K及p =101.3kPa）下 气体的密度。
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第一章《流体力学》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 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 A 3．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。 D 4．气体是（）的流体。 A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 B 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。
C 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 A 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。 A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 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 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。
A 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 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 A 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。 A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 D 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（）。 A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 B 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。 A
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
第1章 流体流动
第1章流体流动 一、思考题 1、粘性流体在流动过程中产生阻力的原因是什么？ 2、定态流体与非定态流体有何区别？ 3、机械能包括哪几项？有何特性？ 4、牛顿流体与非牛顿流体有何区别？ 5、何为相对粗糙度？它对层流阻力系数有何影响？ 6、边界层分离时为何有旋涡产生？ 7、气体、液体的粘度随温度如何变化？ 8、考察流体质点运动的方法有哪些？ 9、当量直径如何定义的？ 10、对牛顿型流体管中何处速度梯度最大，何处剪应力最小？ 11、λ随流速的增加而减小（阻力平方区近于常数）为什么能量损失反而增加？ 12、管内流体的流速大小与层流内层的薄厚有何关系？流体粘度的大小与层流内层的薄厚有何关系？ 13、流体在管内呈层流流动是，其λ与ε/d有何关系？λ与Re有何关系？关系如何？ 14、当流体处于阻力平方区时，λ与什么有关？ 15、流体进入管中作层流流动，经起始段长度后，速度分布呈什么形状，边界层厚度为何？ 16、局部阻力计算有几种方法？如何表示？ 17、那种流量计是恒压降、变截面的流量测量装置？ 18、那种流量计是变压降、恒截面的流量测量装置？ 19、流动型态有几种？各为何？流型判据是什么？各流型是如何判定的？ 20、对一三支并联管路，主管中的流量与支管中的流量有何关系？ 21、在工程单位制中，质量的单位是什么？ 22、湍流粘度μ‘是不是流体的物性？它与什么有关？ 23、层流时直管阻力损失如何计算？湍流直管阻力损失的经验式？ 24、水的经济流速是多少？一般气体的常用流速是多少？ 二、计算题 1.用习题1-1附图所示的U型压差计测量管路A点的压强，U型压差计与管 路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。 [（1）p A（绝压）=1.28×105 Pa；（2）p A（表压）=2.66×104 Pa]
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-=-???+??
流体流动与输送机械习题及答案
流体流动与输送机械习题及答案 1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--?=??+?+?=∑=i i m M y M ∴ 混合密度 33 3kg/m 457.0) 500273(31.81098.28103.101=+????== -RT pM ρm m 2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3 和867 kg/m 3 ,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。 解： 867 6 .08794.01 2 2 1 1 += + = ρρρa a m 混合液密度 3 kg/m 8.871=m ρ 3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？ 解： ' '表表绝＋p p p p p a a =+= ∴kPa 3.15675)1303.101)(' '=-==＋（ －＋真表a a p p p p 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3 的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m 36.255.081 .990010)4258(3 0101=+??-=+ρ-=ρ-ρ+=?∴h g p p g p gh p z 题4 附图
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 流体流动答案
绪 论 【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。 解 水33kg/m kmol/m 1000 100018 = CO 2的摩尔分数 (4005) 89910100000518 -==?+ x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。 解 (1)甲醇的饱和蒸气压o A p .lg ..157499 7197362523886 =- +o A p .169=o A p kPa (2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 (169) 0167101325 ==A y 质量分数 ...(.)016732 01810167321016729ω?==?+-?A 浓度 3..kmol/m .A A p c RT -===??3169 68210 8314298 质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=??=3368210320218 = 【0-3】1000kg 的电解液中含NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含NaOH 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的NaOH 量保持一定。 解 电解液1000kg 浓缩液中 NaOH 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数） NaOH 1000×0.l=100kg NaCl ω=0.02（质量分数） 2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω=0.48（质量分数） 在全过程中，溶液中NaOH 量保持一定，为100kg 浓缩液量为/.10005200=kg 200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg ，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为200×0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg