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______.（Re=dｕρ/μ ; 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'=μAdu/dy; τ=μdu/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s/,其体积流量为___________.平均流速为__________.( s,s)
6.（4分）当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为s时,其雷诺准数Re 为______,直管摩擦阻力系数λ为_____.×104;
7.（2分）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)
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; h f=λ(le/d)(u2/2g); h f=(u2/2g) )
11.（3分）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______.( ;
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。(Vs＝m s＝.ρ u＝Vs /A)
15.（3分）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＿＿＿，其平均速度为＿＿＿＿＿＿。
( 湍流，u m＝，滞流，u m＝u max。)
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＝＿＿＿＿＿＿＿。
( de＝4×流通截面积/浸润周边; de＝d1－d2)
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/ρ+u12/2= gZ2+P2/ρ+u22/2+∑W f;
ρgZ1+P1+ u12/2×ρ=ρgZ2+P2+ u22/2×ρ+∑W f g)
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,其管中心最大流速为平均流速的
_______倍,摩擦系数λ与Re的关系为___________。(抛物线；;2倍; λ＝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= △P f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m3/s,质量流量为_________,平均流速为_______。( 22kg/s;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<湍流的雷诺数；
D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。
4.（2分）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。***答案*** （*答案* C）
A. 2
B. 8
C. 4
5.（2分）柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明,若忽略A,B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。（）
（*答案*A）
A. a位置
B. c位置
C. b位置
6.（2分）流体在管路中作稳态流动时,具有（）特点.( D)
A. 呈平缓的滞流
B. 呈匀速运动
C. 在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等；
D. 任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化
7.（2分）园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（）。（*答案* A）
A. 滞流
B. 过渡流
C. 湍流
8.（4分）流体在园管内作滞流流动时,阻力与流速的（）成比例,作完全湍流时,则呈（）成比例。（*答案*C；A)
A. 平方
B. 五次方
C. 一次方
9.（2分）稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（）。（*答案* A）
A. 仅随位置变，不随时间变
B. 仅随时间变、不随位置变
C. 既不随时间变，也不随位置变
10.（4分）如图所示,当阀门关闭时,E、F、G的压强关系为：P E
（）P G（）P F. 当阀门打开后：P E（）P G（）
P F(***答案*** A; A; C; C)
A. 等于
B. 小于
C. 大于
三、判断题：
1.（2分）流体在园管内作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。（）(*答案* ×)
2.（2分）当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。（）(*答案*×)
3.（2分）牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。( ) (*答案* ×)
4.（2分）流体在管内以湍流流动时,在近管壁处存在层流内层,其厚度随Re的增大而变薄。（）(*答案* √)
5.（2分）当量直径即可用来计算非园形管的雷诺数（）；也可用来计算流体在非园形管内的流速。（）(*答案* √;×)
6.（2分）流体在园管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。（）(*答案* √)
7.（2分）流体在园形管道中流动时,管壁处的流速为中心处流速的倍。（）(*答案*×)
8.（2分）液体在园形管中作滞流流动时,其它条件不变,而流速增加一倍,则阻力损失增加一倍（）(*答案* √) 9（2分）转子流量计可用来测量高压蒸汽（）和腐蚀性流体（）的流量。(× ; √)
10．（2分）在静止的处于同一水平面上的各点的液体的静压强都相等。（）实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时,λ与雷诺数的大小无关。（）(*答案* ×; √)
四、问答题
1.（8分）什么是流体连续稳定流动？流体流动的连续性方程的意义如何？
***答案***流体连续稳定流动是指流体在流动时，流体质点连续的充满其所在空间，流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。
流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律，它是根据质量守恒定律建立起的，连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择，及其控制。
2.（8分）Z1＋p1/ρｇ＝Z2＋p2/ρｇ（1），ｐ＝ｐa＋ρｇh（2）；这两个静力学方程式说明些什么？***答案***
(1)说明静止的连续的同一流体,同一水平面上的各点，深度相同，它的压强亦相等；
(2)说明液体内部任一点的压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。
3.（6分）如图,有一敞口高位槽,由管线与密闭的低位水槽相连接,
在什么条件下,水由高位槽向低位槽流动？为什么？
***答案***
p a/ρ+Zg=p2/ρ+Σh f ；
当(p a/ρ+Zg)>p2/ρ时, 由1流向2,
当(p a/ρ+Zg)< p2/ρ时, 由2流向1。
皮托管编号 1 2 3 4
管内直径mm 21 12 12
皮托管测压孔高度mm 72 72 72 21
关闭阀A，玻管水柱高度mm 472 472 472 472
全开阀A 皮托管测压孔
柱高度mm(平行水流方向)
322
全开阀A 皮托管测压孔
柱高度mm(正对水流方向)
根据以上实验数据，回答下列问题：
(1)、第4点的位压头，静压头和动压头各为多少mmH2O？
(2)、水由第2点处流到3点处的阻力损失压头为多少mmH2O？
(3)、第1点的速度为多少m/s?
***答案***
(1) Z4=21(mmH2O ) , P4/(ρg)=H4-Z4=322-21=301(mm H2O)；
h动4=u42/(2g)==(H2O)
(2) h f(2-3)= H2O)
(3) ∵ u12/(2g)=；∴ u1=0.95m/s
五、计算题
1.（12分）水塔供水系统，管路总长Lm(包括局部阻力在内当量长度), 1-1'到2-2'的高度H (m),规定供水量V m3/h。当忽略管出口局部阻力损失时，试导出管道最小直径d min的计算式。若L=150m，H=10m, V=10 m3/h, λ=，求
d min
***答案*** 在1-1′与2-2′间列柏努利方程，以通过水平管的中心线为水平基准面
gZ A+u A2/2+p A/ρ= gZ B+u B2/2+p B/ρ+∑W f
(Z1-Z2)+(p1-p2)/ρg=Wf =λ(L/d)u22/2g；由(p1-p2)=0 (Z1-Z2)=H
∴H=λ(L/d)u22/2g 而u2=V h/[3600(πd2/4)]代入上式
H=λ(8V h L/3600πgd2)
=> d2=λ(8LV h/3600πgH)∴d=[λ(8LV h/3600πgH)]
代入数据：d=[×(8×150×10/3600×π××10)] ==
2.（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
φ38×2.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的ΣW f=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：
gZ A+u A2/2+p A/ρ= gZ B+u B2/2+p B/ρ+∑W f
∵u1≈0≈u2; p1=p2
于是gZ1=gZ2+ΣW f
g(Z1-Z2)=ΣW f = u2/2
u=[2g(Z1-Z2)/] =(2××6/=2.39m/s
Z1′=Z2+′2/2g =5+×2/(2× =
增高为：Z1′-Z1==
3.（15分）如图所示的管路系统中，有一直径为φ38×、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=。流体流经孔板永久压强降为×104N/m2，AB段的摩擦系数可取为。试计算: ⑴液体流经AB管段的压强差；⑵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***
⑴在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面)：
gZ A+u A2/2+p A/ρ= gZ B+u B2/2+p B/ρ+∑W f
p A-p2=ρ∑W f=ρλLu2/2d+△p孔
u0=C0[2gR(ρ2-ρ)/ρ]
=[2××(13600-867)/867] =8.284m/s
u=33)2×=2.046 m/s
∴p A -p B=×(30/×2)×867+×104 =74590 N/m2
⑵Ne=We .Ws=(74590/867)[(π/4)d2uρ] =86×××867)=130w
有效功率百分数=130/(500××100%=%
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R＝600mm，h＝1500mm；当闸阀部分开启时，测得R＝400mm，h＝1400mm，管路摩擦系数取，入口处局部阻力系数取，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/d＝15，λ＝18），测压点B处的静压强为若干N/m2（表压）。
***答案***
（1）当闸阀全关时，根据静力学关系：
（Z＋h）ρｇ＝R.ρ汞ｇ得水槽液位高度：Z＝Rρ汞/ρ－h=×6.66m 列A－A与B－B截面柏努利方程式：Z＝ｕ2/2ｇ＋P B/ρｇ＋∑ｈf
P B/ρｇ＝（Rρ汞－hρ）/ρ =××1000)/1000=4.04m
Z－P B/ρｇ＝ｕ2/2ｇ＋（λ（ｌ/d）＋ζ）ｕ2/2ｇ＝（1＋λ（ｌ/d）＋ζ）ｕ2/2ｇ
－＝（1＋×15/＋）ｕ2/2ｇ＝ｕ2/2ｇ
∴u＝（×2×）＝m/s
V＝×××3600＝95.5 m3/h
（2）当闸阀全开时，列A－A与C－C截面柏努利方程：
Z＝ｕ’2/2ｇ＋∑h f’＝（1＋λ（l＋le）/d＋ζ）ｕ’2/2ｇ
＝(1+(35/+15)+ ｕ’2/2ｇ; 解得u’＝s ,
由A－A与B－B截面间柏努利方程式得：
Z＝ｕ’2/2ｇ＋P B’/ρｇ＋∑ｈf’＝P B’/ρｇ＋（1＋λ（ｌ/d）＋ζ）ｕ’2/2ｇ
∴P B’/ρｇ＝Z－（1＋λ（ｌ/d）＋ζ）ｕ’2/2ｇ
＝－（1＋×15/＋）×/(2×＝3.2 m, ∴P B’＝31392 N/m2
5.（15分）有一内径为d＝50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数C0＝，孔板内孔直径d0＝25 mm，U形压差计的指示液为汞：（1）U形压差计读数R＝200mm，问水的流量为多少？（2）U形压差计的最大读数R max＝800mm，问能测量的最大水流量为多少?（3）若用上述U形压差计，当需测量的最大水流量为V max＝30m3/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）ｕ0＝C0（2ｇＲ（ρs－ρ）/ρ）＝（2×××）＝s
∴ V＝×××3600＝7.7m3/h
（2）ｕmax＝（2Ｒmaxｇ（ρ－ρ）/ρ）＝（2×××）＝s
∴V max＝×××3600＝15.4m3/h
（3）ｕmax＝m/s; V max＝30m3/h
30＝×d02××3600 解得：d0＝0.0349m＝34.9mm
即应该用d0＝35mm孔径的孔板。
6.（12分）用内径为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h,求总管内水流量为多大？取主管的摩擦系数为，支管的摩擦系数为。
***答案***
设主管中水流量为V1，支管中水流量为V2
则V＝V1＋V2
V2＝×3600＝2.72m3/h
u2＝（3600××）＝0.343m/s
∑W f2＝λ2（l2/d2）u22/2＝×10/×2＝Ｊ/kg
∑W f2＝∑W f1＝λ1（l1/d1）u12/2
∴×2/×u12/2＝Ｊ/kg
解得u1＝2.36 m/s
∴Vs＝π/4×d12ｕ1×3600＝×××3600＝600m3/h
∴总流量V＝600＋＝602.72m3/h
7..（16分）在附图所示的管路系统中，有一直径为φ38×、长为30m的水平直管段AB，在其中间装有孔径为的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为，流体流经孔板的永久压降为6×104Pa，AB段摩擦系数λ取为，试计算：⑴液体流经AB段的压强差；⑵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,其密度为13600kg/m3。
***答案***
u o =C o[2gR(ρ′-ρ)/ρ]=[2××(13600-870)/870] =8.27m/s
u=(d o /d)2u o =33)2×=2.043m/s
Ws=×[(π/4)×]×870 =1.52kg/s
⑴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)
Z A g+(p A /ρ)+(u A2/2)=Z B g+(p B/ρ)+(u B2/2)+ΣW f
Z A =Z B u A =u B
ΣW f=λ(l/d)(u2/2)+(6×10/ρ) =×(30/×2)+(6×104/870) =111J/kg
∴p A -p B=ρΣW f =870×111=96570Pa
⑵Ne=800×=496w
AB段所消耗的功率N：N=WsΣW f =×111=
∴N/Ne=496==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(如图示)。求：⑴管内流量为多少? ⑵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:λ=64/Re;湍流
λ=
***答案***
⑴在1-1面和2-2面之间，列柏式以2-2面为基准面：
u1≈u2≈0 gz=ΣW f= λ(l/d)(u2/2)
设流体流动符合柏拉修斯公式：λ=；Re=duρ/μ
∴gz= (l/d)( u2/2) =[(ρ/μ)] (l/2)
∴=2gz/{[(ρ/μ)]×(l/}=;∴u=3.513m/s
验证：Re=××800/=11550>4000，假设正确
∴V= (π/4)d2u=(π/4) 2××3600=(m3/h)
⑵流量减半，即是流速减半u=2=1.7565m/s
Re=5775,符合柏拉斯式条件, 列1-1面至2-2之间的柏式：
gz=[(l/d)+ζ](u2/2);∴ζ=2gz/u-(l/d)
=2×××(50/ =
又ζ(u2/2)=λ(le /d)(u2/2)=(le /d)(u2/2); ∴ζ=(le /d)
le =(dζ/ =××=(m)
9.（20分）粘度为30cp，密度为900kg/m3的液体，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和。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
P1＝Z1ρｇ，Z1＝P1/ρｇ＝××104/(900×=10m
Z2＝P2/ρｇ＝××104/（900×）＝5m
阀开时，两槽面间列柏式:
P A/ρ＋Z Aｇ＋ｕA2/2＝P B/ρ＋Z Bｇ＋ｕB2/2＋∑W f
（1）（Z A－Z B）ｇ＝∑W f
（10－5）×＝＝∑W f
W f=λ（ｌ/d）u2/2=λ（（50＋20＋30）/）u2/2＝1250λu2
代入（1）＝1250λu2
设λ＝，则ｕ＝（（1250×））＝1.4m/s
Re＝××900/（30×10-3）＝1680 层流
λ＝64/1680＝＞λ设
分析：λ↑，ｕ↓，∴仍为层流
＝1250×64/（×900ｕ/(30×1 0-3)）u2
∴ｕ＝0.736 m/s
Vs＝×××3600＝3 .33m3/h
（2）阀开后，P1↓，P2↑
10.（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600mmHg(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α= , 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：⑴出口管路中水的流速。⑵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***
⑴∵u0=α (2△P/ρ)
△P=Rg(ρo-ρ)=××(13600-1000)=×104
V=(π/4)×2×104×2/1000)=×× 2 ×10)=0.0174 m3/s
∴u=V/=×=[m/s]
⑵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/ρg)+(u12/2g)+He= Z2+(p2/ρg)+(u22/2g)+Σh f′
u1= u2= 0 , Z1= 0 , p2/ρg≈0
∴He= Z2+Σh f′-( p1/ρg) =10+(44/+×=(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/ρg)+(u32/2g)+He=
Z4+(p4/ρg)+(u42/2g)
(p4/ρg)=H-ho -[( u42- u32)/2g]+ (p3/ρg) ;( u42- u32)/2g≈0
p4=ρg(H-ho +(p3/ρg)) =1000× =×105Pa=大气压(表)
p4-2-2
11.（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（ρs=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（ζ阀= , λ=），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：
ρ水g(Z+h)=ρs gR
∴Z=ρρ水-h =13600×=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/(ρg)= Z2+u22 /（2g)+P2/(ρg)+∑h f
又∵∑h f=(λ.L/d+∑ζ). u22/(2g) =×35/++×u22 /(2g)= u22 /(2g)
则+0+0=0+ u22/(2g)+0+ u22/(2g)
解得u2=2.72m/s
V =π. /4 =π.2××3600/4=76.87m3/h
12.（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φ83×,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, 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kg，出水管道
的全部阻力损失为J/-2，泵的效率为70%，试求：⑴两液面的高度差H为
多少m? ⑵泵所需的实际功率为多少kw? ⑶真空表的读数多少?
***答案*** ⑴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/ρ)+(u22/2)= Z3g+(p3/ρ)+(u32/2)+W f
∵1[at]=×104N/m2=1[] ;u=Q/A=(36/3600)[(π/4)]=s
××104/103)+ 2) =H3×+
+= + →H3==[m];∴H= H3 +5=+5=[m]
⑵在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We)
Z0g+(p0/ρ)+(u02/2)+We=Hg +(p3/ρ)+(u32/2)+W f
We=Hg +W f=×++=[J/kg]
m s=Vsρ=(36/3600)×103=10[kg/s];Ne=Ms·We= 10×[w]
N实=Ne/η==4267[W]=[kw]
⑶在0－0和1－1间列柏氏方程以0－0为基准面
Z0g+(p0/ρ)+(u02/2)= Z1g+(p1/ρ)+(u12/2)+W f
(p0–p1)/ρ=×+2)+ =[J/kg]
(p0–p1)=×1000/×103-2
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
流体流动部分测试题 一.填空题 1.服从牛顿粘性定律的流体称为流体,该定律的表达式为,其中反映了流体的粘性大小,称之为粘度,它的SI单位是.液体的粘度随温度上升而,气体粘度随温度上升而.粘度为零的流体又称为流体. 2.流体的流动形态可分为, 和.它判断依据是准数. 3.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. 4.测速管测得的是管道中的速度,孔板流量计测得的是速度,而从流量计上可直接读出被测流体的体积流量. 5.理想流体在管道中流过时各截面上相等,它们是, 和之和,每一种能量等,但可以. 二.选择题 1.在法定计量单位中,粘度的单位是( ) 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.同一种流体的内部 B.连续着的两种流体 C.同一种连续流体 D.同一水平上,同一种连续流体 3.在一水平变径管道上,细管截面A及粗管截面B 与U形管压差计相连,当流体流过时压差计测量的是( ) A.两截面间的总能量损失; B.两截面间的动能差; C.两截面间的局部阻力; D.两截面间的压强差 4.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,湍流则有; D.湍流时边界层较薄 输送机械部分测试题 一. 填空题 1.离心泵的主要部件 有, , ; 2.离心泵的特性曲线包 括, , 三条曲线; 3.离心泵启动前需要向泵充满被输送的液 体,否则将可能产生 现象; 4.离心泵的安装高度超过允许吸上高度时, 将可能产生现象; 5.离心泵的扬程是 指 ,它的单位是; 6.若离心泵入口处真空表计数为93.32kPa, 当地大气压为101kPa,则输送42℃水(饱和 蒸气压为8.2kPa)时,则泵内发生 气蚀; 7.离心泵安装在一定管路上,其工作点是 指; 8.若被输送的流体粘度增大,则离心泵的压 头,流量,效 率,轴功率. 9.离心泵常采用调节流量;往 复泵采用调节流量; 10.离心泵启动前应出水阀;旋涡 泵启动前应出口阀; 11.往复泵的往复次数增加时,流量, 扬程. 二.选择题 1.离心泵的扬程是指( ) A.实际的升扬高度; B.泵的吸上高度; C.单位重量的流体通过泵所获的能量; D.液体出泵和进泵的压强差换算成的液柱高 2.离心泵的轴功率是( ) A.在流量为零时最大; B.在压头最大时最大; C.在流量为零时最小; D.在工作点时最小 3.离心泵的效率与流量的关系是( ) A.q增大,η增大; B.q增大,η减小; C. q增大,η先大后减小; D. q增大,η先减小后增大 4.离心泵的轴功率和流量的关系( ) A.q增大,N增大; B.q增大,N减小; C.q增大,N不变; D.q增大,N先增大后减小 5.离心泵在一定管路系统下工作时,泵压头与被输送液体的密度无关的条件是( ) A.Z1-Z2=0; B. ∑hf=0; C. P2-P1=0; D.
化工原理试题库（上册） 第一章 流体流动 一、 选择题 1. 连续操作时，物料衡算通式中的过程积累量G A 为（ A ）。 A.零 B.正数 C.负数 D.任意值 2. 热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定（ A ）的焓为零。 A.0℃液体 B.0℃气体 C.100℃液体 D.100℃气体 3. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ D ）。 A.阻力越大，静压强下降就越大 B.流体的粘度越大，阻力越大 C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa ，用基本单位表示是（ C ）。 A.atm B.mmHg C.Kg/m.s 2 D.N/m 2 5. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ B ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 6. 对可压缩流体，满足( C )条件时，才能应用柏努力方程求解。 A.)%(20p p p 121式中压强采用表压表示<- B. )%(01p p p 1 21式中压强采用表压表示<- C.)%(20p p p 121式中压强采用绝压表示<- D. )%(01p p p 1 21式中压强采用绝压表示<- 7. 判断流体的流动类型用（ C ）准数。 A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 8. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为( B )。 A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线 9. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ A ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 10. 流体在管内流动时的摩擦系数与（ B ）有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B. 雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 D. 欧拉准数和相对粗糙度 11. 测速管测量得到的速度是流体（ C ）速度。 A.在管壁处 B.在管中心 C.瞬时 D.平均 12. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。
流体流动 【当前章节】流体流动内部结构【当前难度】1 1、如下各物理量中，与压强有关的有几个（B ）①压强不太高时气体的黏度； ②压强不太高时气体的运动黏度③压强不太高时气体的流速；④压强不太 高时气体的质量流速 A.1 B.2 C.3 D.4 2、流体在管内流动时，如下有几项会使层流内层增厚？（B ）* ①流体黏度变小；②流体流速减小；③如为液体，升高其温度；④如为气体，升高其温度 A.1 B.2 C.3 D.4 3、如下关于定态流动和非定态流动的说法，正确的是（B ） A.定态流动时，流体内各处的流动参数（）均相同 B.定态流动时，流体内各处的流动参数（）均不随时间而变化 C.非定态流动时，流体内各处的流动参数都不相同 D.非定态流动时，流体流量随时间的推移而减小 4、管内流体流动时，如下哪一项不利于形成湍流（B ） A.增大管径 B.减小流体密度 C.增加流体流量 D.减小流体粘度 5、 针对圆管内的流体流动，关于层流与湍流的区别，如下表述中正确的是 （C ）* A.剪应力沿径向分布的数学规律不同 B.湍流时不存在由于分子热运动而造成的动量传递，而层流时存在 C.同种流体在同样的速度梯度下，湍流剪应力大于层流 D.湍流时流体所有的质点都在脉动，而层流时流体所有质点都不脉动 6、某黏度为50mPa.s的流体在内径为60mm的圆管内做定态流动，管截面上的速度分布服从u=20y-200y*y。式中y为管截面上某一点至管壁的距离，m；u为
该点处流速，m/s。则管内最大剪应力为（A）* A.1.0Pa B.0.4Pa C.0.021 D.条件不足，无法计算 7、某流体在内径为60mm的圆管内做定态流动，管截面上的速度分布服从u=20y-200y*y。式中y为管截面上某一点至管壁的距离，m；u为该点处流速，m/s。则管内最大速度为（C） A.0.5m/s B.0.48m/s C.0.42m/s D.1.0m/s 8、当圆管内流动充分发展时，其边界层的厚度（B ） A.等于管子的内直径 B.等于管子的内半径 C.大于管子的内半径 D.大于管子的内直径 9、 在研究流体流动问题时，最小的考察对象通常是（ A） A.流体的质点 B.流体的分子 C.液滴或气泡 D.流体层 10、流体的连续介质假定是指（D ） A.流体分子之间没有间隙 B.液流之中没有气泡，气流之中没有液滴 C.流体层之间没有间隙 D.流体质点之间没有间隙 11、理想气体状态方程中的压强是指气体的（B ） A.表压强 B.绝对压强 C.真空度 D.以上压强都可用于气体状态方程 12、以下哪项为基准的压强称为真空度（A ） A.当地大气压 B.标准大气压 C.绝对0压强 D.其他三个都不是
《化工原理实验》 讲稿 二0一四年二月
1.雷诺实验 一、实验目的 1.观察层流、湍流的流态及其转化特征； 2.测定临街雷诺准数，掌握圆管流动形态的判别准则； 3.观察紊流（或湍流）产生过程，理解紊流产生机理。 二、实验原理 1. 液体在运动时，存在着两种根本不同的流动状态。当液体流速较小时，惯性力较小，粘滞力对质点起控制作用，使各流层的液体质点互不混杂，液流呈层流运动。当液体流速逐渐增大，质点惯性力也逐渐增大，粘滞力对质点的控制逐渐减弱，当流速达到一定程度时，各流层的液体形成涡体并能脱离原流层，液流质点即互相混杂，液流呈紊流运动。这种从层流到紊流的运动状态，反应了液流内部结构从量变到质变的一个变化过程。 2.当初始状态流速较大时，从紊流到层流的过渡流速为下临界流速，对应的雷诺准数为下临界雷诺数，反之为上临界流速和上临界雷诺数。 μ ρu d = Re （1） 式中 d ——导管直径，m ； ρ——流体密度，kg ·m 3-； μ——流体粘度，Pa ·s ； u ——流体流速，m ·s 1-； 大量实验测得：当雷诺准数小于某一下临界值时，流体流动型态恒为层流；当雷诺数大于某一上临界值时，流体流型恒为湍流。在上临界值与下临界值之间，则为不稳定的过渡区域。对于圆形导管，下临界雷诺数为2000，上临界雷诺数为10000。一般情况下，上临界雷诺数为4000时，即可形成湍流。 应当指出，层流与湍流之间并非是突然的转变，而是两者之间相隔一个不稳定过渡区域，因此，临界雷诺数测定值和流型的转变，在一定程度上受一些不稳定的其他因素的影响。 三、实验装置 (雷诺实验仪CEA —F01型) 雷诺试验装置主要由稳压溢流水槽、试验导管和转子流量计等部分组成，如图1所示。自来水不断注入并稳压溢流水槽。稳压溢流水槽的水流经试验导管和流量计，最后排入下水道。稳压溢流水槽的溢流水，也直接排入下水道。
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业:热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 ( ) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 ( ) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。( ) 11.相对静止状态的等压面可以就是斜面或曲面。 ( ) 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。( ) 13.壁面静压力的压力中心总就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就是此两流线间的单宽流量。 ( ) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。 ( ) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面就是等压面。 ( ) 17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。 ( ) 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时 与的对比关系。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联后总管路的流量Q
第一章 流体流动 流体的重要性质 1．某气柜的容积为6 000 m 3 ，若气柜的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。 解：气柜满载时各气体的总摩尔数 ()mol 4.246245mol 313 314.86000 0.10005.53.101t =???+== RT pV n 各组分的质量： kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =??=?=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =??=?=M n m kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =??=?=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =??=?=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =??=?=M n m 2．若将密度为830 kg/ m 3 的油与密度为710 kg/ m 3 的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。 解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m 3 3122 1 1 21t m 157.0m 7106083060=??? ? ??+=+ = +=ρρm m V V V 3 3t t m m kg 33.764m kg 157 .0120=== V m ρ 流体静力学 3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备绝对压力 绝压=大气压-真空度= () kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=() kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔 盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉
化工原理习题：第一部分 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.牛顿粘性定律的表达式τ=μ，其应用条件是 牛顿型流体层（滞）流流体。 5.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????常数=++=g p g u z E ρ22 ??????????????； 单位重量流体的机械能衡算式为????? 常数=++=p u gz E 22 ρρ????????????； 单位体积流体的机械能衡算式为?????? 常数=++=g p g u z E ρ22???????????； 6.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 z 1ρg+（u 12ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2） 。 7.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 。 8.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 。 9.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 。 10 在离心泵工作时，用于将动能转变为压能的部件是____泵壳__________。 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.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
北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2008.10.29 班 级： 化工0602 姓 名：许兵兵 学 号： 200611048 同 组 人 ：汤全鑫 阮大江 阳笑天 流体流动阻力的测定 摘要 ● 测定层流状态下直管段的摩擦阻力系数（光滑管、粗糙管和层流管）。 ● 测定湍流状态不同（ε/d）条件下直管段的摩擦阻力系数（突然扩大管）。 ● 测定湍流状态下管道局部的阻力系数的局部阻力损失。 ● 本次实验数据的处理与图形的拟合利用Matlab 完成。 关键词 流体流动阻力 雷诺数 阻力系数 实验数据 Matlab 一、实验目的 1、掌握直管摩擦阻力系数的测量的一般方法； 2、测定直管的摩擦阻力系数λ以及突扩管的局部阻力系数ζ； 3、测定层流管的摩擦阻力 4、验证湍流区内λ、Re 和相对粗糙度的函数关系 5、将所得光滑管的Re -λ方程与Blasius 方程相比较。 二、实验原理 不可压缩流体（如水），在圆形直管中作稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大和弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。影响流体流动阻力的因素较多，在工程研究中，利用因次分析法简化实验，引入无因此数群 雷 诺 数： μρ du = Re 相对粗糙度： d ε 管路长径比： d l 可导出： 2)(Re,2u d d l p ??=?εφρ 这样，可通过实验方法直接测定直管摩擦阻力系数与压头损失之间的关系： 22u d l p H f ? ?=?=λρ
因此，通过改变流体的流速可测定出不同Re 下的摩擦阻力系数，即可得出一定相对粗糙度的管子的λ—Re 关系。 在湍流区内，λ = f（Re ，ε/ d ），对于光滑管大量实验证明，当Re 在3×103至105的范围内，λ与Re 的关系遵循Blasius 关系式，即： 25 .0Re 3163.0=λ 对于层流时的摩擦阻力系数，由哈根—泊谡叶公式和范宁公式，对比可得： Re 64=λ 局部阻力： f H =2 2 u ?ξ [J/kg] 三、装置和流程 四、操作步骤 1、启动水泵，打开光滑管路的开关阀及压降的切换阀，关闭其它管路的开关阀和切换阀； 2、排尽体系空气，使流体在管中连续流动。检验空气是否排尽的方法是看当流量为零时候U 形压差计的两液面是否水平； 3、调节倒U 型压差计阀门1、2、3、 4、5的开关，使引压管线内流体连续、液柱等高； 4、打开流量调节阀，由大到小改变10次流量（Re min ＞4000）,记录光滑管压降、孔板压降数据； 5、完成10组数据测量后，验证其中两组数据，确保无误后，关闭该组阀门； 6、测量粗糙管（10组）、突然扩大管（6组）数据时，方法及操作同上； 7、测量层流管压降时，首先连通阀门6、7、8、9、10所在任意一条回流管线，其次打开进入高位水灌的上水阀门11，关闭出口流量调节阀16； 8、当高位水灌有溢流时，打开层流管的压降切换阀，对引压管线进行排气操作； 9、打开倒U 型压差计阀门5，使液柱上升到n 型压差计示数为0的位置附近，然后关闭该阀门，检 图1 流体阻力实验装置流程图 1． 水箱 2．离心泵 3．孔板流量计 4．管路切换阀 5．测量管路 6．稳流罐 7．流量调节阀
流体流动单元测试卷 一、单项选择题：（每题2分共30分） 1、在静止的流体内部各点处的静压强相等的必要条件是（）。 A、各点应该处于同一种流体的内部 B、各点应该处于同一种连续流体的内部 C、各点应该分别处于连通着的两种流体内部 D、各点应该处于同一种连续流体的内部，且处于同一水平面上 2、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，在管道各截面上的（）。 A、气体流动的流速相等 B、气体流动的质量流量相等 C、气体流动的体积流量相等 D、气体流动的速度逐渐变小 3、流体在圆形直管内层流流动，如果管径、管长均不变，则流体流动阻力与速度的 （）方成正比。 A、1 B、2 C、3 D、4 4、层流和湍流的本质区别是（） A、流速不同 B、流通截面积不同 C、雷诺数不同 D、层流无径向流动，湍流有径向流动 5、下列说法中正确的是( )。 A、静止的流体没有黏性 B、一定的流体在一定的管道中流动时，所受的阻力与流速成正比 C、直管阻力与流速成正比，局部阻力与流速不一定成正比 D、其它条件相同的情况下，黏性越大流体内摩擦力也越大 6、边长分别是200mm、300mm的矩形管的当量直径是（） A 、210mm B、240mm C、280mm D、250mm 7、水以0.05m·s-1的流速在35×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为( )。 A、层流 B、湍流 C、过渡流 D、无法确定。 8、某设备上真空表读数为，若当地大气压强为，则设备内绝对压强为( )。 A、kPa； B、10 kPa； C、kPa； D、90 kPa。 9、当管中的液体形成稳定流动时，已知d2=2d1，则( )。 A、u2=4u1 B、u1=4u2 C、u2=2u1 D、u1=2u2 10、在相同条件下，缩小管径，雷诺数（）。 A、不变 B、减小 C、增大 D、无法确定 11、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，在管道各截面上的（）。 A、气体流动的流速相等 B、气体流动的质量流量相等 C、气体流动的体积流量相等 D、气体流动的速度逐渐变小 12、理想流体流过竖直放置的等径圆管时，如果从上往下流，则其（）。 A、动能增加，位能上升，静压能下降 B、动能不变，位能下降，静压能下降 C、动能不变，位能下降，静压能上升 D、动能增加，位能下降，静压能下降
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
实验四 1.实验中冷流体和蒸汽的流向，对传热效果有何影响? 无影响。因为Q=αA△t m，不论冷流体和蒸汽是迸流还是逆流流动，由 于蒸汽的温度不变，故△t m不变，而α和A不受冷流体和蒸汽的流向的影响， 所以传热效果不变。 2.蒸汽冷凝过程中，若存在不冷凝气体，对传热有何影响、应采取什么 措施？ 不冷凝气体的存在相当于增加了一项热阻，降低了传热速率。冷凝器 必须设置排气口，以排除不冷凝气体。 3.实验过程中，冷凝水不及时排走，会产生什么影响？如何及时排走冷 凝水？ 冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了一项热阻，降低了传热速 率。在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.实验中，所测定的壁温是靠近蒸汽侧还是冷流体侧温度？为什么？传热系数k 接近于哪种流体的 壁温是靠近蒸汽侧温度。因为蒸汽的给热系数远大于冷流体的给热系 数，而壁温接近于给热系数大的一侧流体的温度，所以壁温是靠近蒸汽侧温度。而总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数 5.如果采用不同压强的蒸汽进行实验，对α关联式有何影响？ 基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t 均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强 对α关联式无影响。
实验五固体流态化实验 1.从观察到的现象，判断属于何种流化？ 2.实际流化时，p为什么会波动？ 3.由小到大改变流量与由大到小改变流量测定的流化曲线是否重合，为什么？ 4流体分布板的作用是什么？ 实验六精馏 1．精馏塔操作中，塔釜压力为什么是一个重要操作参数，塔釜压力与哪些因素有关? 答（1）因为塔釜压力与塔板压力降有关。塔板压力降由气体通过板上孔口或通道时为克服局部阻力和通过板上液层时为克服该液层的静压力而引起，因而塔板压力降与气体流量（即塔内蒸汽量）有很大关系。气体流量过大时，会造成过量液沫夹带以致产生液泛，这时塔板压力降会急剧加大，塔釜压力随之升高，因此本实验中塔釜压力可作为调节塔釜加热状况的重要参考依据。（2）塔釜温度、流体的粘度、进料组成、回流量。 2．板式塔气液两相的流动特点是什么? 答：液相为连续相，气相为分散相。 3．操作中增加回流比的方法是什么，能否采用减少塔顶出料量D的方法? 答：（1）减少成品酒精的采出量或增大进料量，以增大回流比；（2）加大蒸气量，增加塔顶冷凝水量，以提高凝液量，增大回流比。 5．本实验中进料状态为冷态进料，当进料量太大时，为什么会出现精馏段干板，甚至出现塔顶既没有回流也没有出料的现象，应如何调节?
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( ) 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 ( ) 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．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 ( ) 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，若当地大气压为，则该系统的真空度为 ( ) A. 0.1MPa B. C. D. 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 ( ) 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、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（） 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( ) A. 乙醇 B. 水 C. 汞 D. 甲苯 10．所谓理想流体，指的是（） 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( )。 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：( ) (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。 A．这两种说法都对 B．第一种说法对，第二种说法不对 C．这两种说法都不对 D．第二种说法对，第一种说法不对
1、作用在流体的质量力包括（ D ） Ａ压力Ｂ摩擦力Ｃ表面力Ｄ惯性力 2、层流与紊流的本质区别是：（ D ） A. 紊流流速>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<紊流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而紊流有径向脉动 3、已知水流的沿程水力摩擦系数 只与边界粗糙度有关，可判断该水流属于（ D ） A 层流区； B 紊流光滑区； C 紊流过渡粗糙区； D 紊流粗糙区。 4、一个工程大气压等于( B )Pa; ( C )Kgf.cm-2。 A 1.013×105 B 9.8×104 C 1 D 1.5 5、长管的总水头线与测压管水头线（ A ） A相重合；B相平行，呈直线； C相平行，呈阶梯状；D以上答案都不对。 6、绝对压强p abs、相对压强p 、真空值p v、当地大气压强p a之间 的关系是（ C ） Ａp abs=p+p v Ｂp=p abs+p a Ｃp v=p a-p abs
Ｄ p = p a b s - p V 7、将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ C ） A. 变小 B. 变大 C. 不变 8、如果忽略流体的重力效应，则不需要考虑哪一个相似性参数？( B ) A弗劳德数 B 雷诺数 C.欧拉数D马赫数 9、水泵的扬程是指 （ C ） A 水泵提水高度； B 水泵提水高度+吸水管的水头损失； C 水泵提水高度+ 吸水管与压水管的水头损失。 10、紊流粗糙区的水头损失与流速成（ B ） A 一次方关系； B 二次方关系； C 1.75～2.0次方关系。 11、雷诺数是判别下列哪种流态的重要的无量纲数( C ) A 急流和缓流； B 均匀流和非均匀流； C 层流和紊流； D 恒定流和非恒定流。
化工原理流体流动 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备运算差不多上以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采纳了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判定。 6．单位时刻内过程的变化率称为___________。 二咨询答题 7．什么是单元操作？要紧包括哪些差不多操作？ 8．提高过程速率的途径是什么？ 一填空题 1．单位体积流体的质量称为________，它与________互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为____________。 3．单位时刻内流经管道任一截面的流体量称为________，其表示方法有________和________两种。 4．当管中流体形成稳固流淌时，管中必定充满流体，即流体必定是_________的。 5．产生流体阻力的全然缘故是________；而___________是产生流体阻力的第二位缘故。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_______________。 6．流体在管道中的流淌状态可分为______ 和__________两种类型，二者在内部质点运动方式上的区不是_____________________________________。 7．判定液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_________、___________、________________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是______________________________。 9．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将_______，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值________。 一、选择题 10．液体的密度随温度的升高而_________。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不一定
第一章 流体流动 一 基本概念 1、连续性方程 2、液体和气体混合物密度求取 3、离心泵特性曲线的测定 二、核心公式 第一章、流体流动与流体输送机械 （1）流体静力学基本方程 （例1－9） U 型管压差计 （2）柏努利方程的应用（例1－14） （3）范宁公式 （4）离心泵的安装高度（例2-5） 三．问答题 1． （7分）离心泵的特性曲线是如何测定的？其特性曲线主要由哪几条曲线构成? 答:离心泵的特性曲线是在一定转速和常压的清水为工质做实验测得的.主要曲线有:H-Q,N-Q,η-Q 三条曲线,在曲线中要注明泵型号、转速. 2． （8分）试说明层流和湍流的主要区别。 答:1.质点的运动运动方式不同,层流只有轴向的运动,没有径向的脉动,而湍流质点是杂乱无章的运动,两个方向的运动都存在. 2. 流体流动速度分布不同:层流为抛物线形式,而湍流则是严格的抛物线,它的速度分布线前端基本是平直的. 3.运动的受力情况不同:层流主要是内摩擦力,服从牛顿粘性定律,而湍流由湍流应力和内摩擦力共同作用,可以仿造牛顿粘性定律写为:dy du ) e (+ν=τ 3． 离心泵启动前，为什么要先灌满水？与离心泵安装高度有关的性能指标有那些？ 4．选择输送管路的管径时，从技术经济角度应考虑那些因素？如何选择？ 5．离心泵的实验中，泵启动前与关闭时注意什么问题，为什么？流量调节采用什么方法，其优缺点各是什么？ 6． 搞清楚离心泵的扬程与升扬高度、允许吸上高度和安装高度各组概念的区别和联系。（6 分） （1）扬程又称压头，是泵对1N 液体所提供的有效能J/N ；而升扬高度指泵上、下游两液面的垂直高度，它只是扬程中位能差一项。 （2）允许吸上高度Hg 是指上游贮槽液面与泵吸入口之间允许达到的最大垂直距离。
流体流动阻力的测定 1.在测量前为什么要将设备中的空气排尽？怎样才能迅速地排尽？为什么？如何检验管路中的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U 形管顶部的阀门，利用空气压强使U 形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 2.以水为介质所测得的？~Re关系能否适用于其他流体？ 答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、、变化 3?在不同的设备上（包括不同管径），不同水温下测定的?~Re数据能否关联在同一条曲线上？ 答:不能，因为Re二du p仏与管的直径有关 离心泵特性曲线的测定 1.试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？本实验中，为了得到较好的实验效果，实验流量范围下限应小到零，上限应到最大，为什么？ 答：关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机 （2）启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？ 答：离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 （3）泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？随着流量的增大，泵进、出口压力表分别有什么变化？为什么？ 答：当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受
外网特性曲线影响造成的 恒压过滤常数的测定 1.为什么过滤开始时，滤液常常有混浊，而过段时间后才变清？ 答：开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，使滤液浑浊，但当形成较密的滤饼后，颗粒无法通过，滤液变清。? 2.实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？ 答：一般来说，第一组实验的第一点△ A A q会偏高。因为我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时，在计量桶上升1cm 时停止计时，但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液，而试验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算，从而造成所得曲线第一点往往有较大偏差。 3?当操作压力增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样重量的过滤液，其过滤时间是否缩短了一半？ 答：影响过滤速率的主要因素有过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的 颗粒特性，滤饼的厚度。由公式K=2I A P1-s, T=qe/K可知，当过滤压强提高一倍时，K增大，T减小，qe是由介质决定，与压强无关。 传热膜系数的测定 1.将实验得到的半经验特征数关联式和公认式进行比较，分析造成偏差的原因。 答：答：壁温接近于蒸气的温度。 可推出此次实验中总的传热系数方程为 其中K是总的传热系数，a是空气的传热系数，02是水蒸气的传热系数，3是铜管的厚度，入是铜的导热系数，R1、R2为污垢热阻。因R1、R2和金属壁的热阻较小，可忽略不计，则Tw- tw,于是可推导出，显然，壁温Tw接近于给热系数较大一侧的流体温度，对于此实验，可知壁温接近于水蒸气的温度。
化工原理流体流动部分模拟试题及答案 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????常数=+ + =g p g u z E ρ22 ???少乘一个g ???????????； 单位体积流体的机械能衡算式为????? 常数=++ =p u gz E 2 2 ρρ????????????； 单位重量流体的机械能衡算式为?????? 常数=+ + =g p g u z E ρ22 ???????????； (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 z 1ρg+（u 12 ρ/2）+p 1+W s ρ= z 2ρg+（u 22ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa （N/m 2） 。 (6）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 u 1A ρ1= u 2A ρ2=······= u A ρ ；适 用于圆形直管的不可压缩流体流动的连续性方程为 u 1d 12 = u 2d 22 = ······= u d 2 。 (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 t 2 /gR 。 (16) 已知旋风分离器的平均旋转半径为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) 在层流区，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