流体流动题库.docx

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流体流动题库

一．填空

1.流量计安装时，孔板流量计可以在（水平）方向安装，转子流量计（垂直）方向安装，流体流动方向应取（从下向上）。

2.图2示，流体在园管中自上而下流动，通过l段的摩擦阻力损失为h∫ab，压强差为△pab，指示液高度为R1，若流量及其他条件都不变，使流体自下而上流动通过该l段，则改变流动方向后的阻力损失h∫ba与改变前h∫ab的关系为（相等）指示液高度R1与R2的关系为（R1小于R2）

3.当流体的温度升高时，液体的粘度（减小）；气体的粘度（增加）。

4.某水平直管，输水时体积流量为Vs，今改为输送3Vs的有机物，且μ=3μ水，ρ=0.5ρ水。

设两种输液下，流体均在层流下流动，则管路两端压差为

水的9倍，阻力损失为水的18倍。

填空题2图

5、.在套管环间流动的流体，外管的内径是d2，内管的外径是d1，则当量直径de＝d2-d1。

6、流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数λ随__Re___和__相对粗糙度而变。

7、流体在流动过程中，其物理参数（如ρ，u等）只与位置有关，而与时间无关，此种流动流动过程称为定态流动。

8、写出绝压、（外界）大气压与真空度之间的关系：

真空度=_大气压-_绝压________。

9、流体在管内流内流动时，通过任一截面上径向各点的流速并不相等，在壁面处为0，在管中心达到最大值,工程计算中采用平均流速。

10、因次分析法的主要依据是因次一致性原则_____。

11、流体在光滑管内作湍流流动时，摩擦系数

与Re和相对粗糙度有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则

仅与相对粗糙度有关。

12、当20℃的甘油（密度为1261kg/m3，粘度为1.499Pa.S），流经内径为100mm的圆形直管时，其平均流速为1m/s,其雷诺数为__84173____，流动形态为__滞流_____，管中心处的最大流速为___2m/s____。

13、某容器内的绝对压强为200kPa，当地大气压为101.3kPa，则表压为___98.7_kPa

14、测流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压差值___不变________，孔板流量计两端压差值_____增大______（填增大、减小或不变）。

15、内径100mm的圆直管内，流过密度为1000Kg/m3、、粘度1mPa.s的液体，使液体保持层流，则液体的最大体积流量为0.565m3/h；

16、国际单位制规定的七个基本物理量及其基本单位为：

长度m、时间s、温度K、质量kg、物质量mol、电流A和光强cd；

17、化工原理中的“三传”指的是传质、传热、传动量；

18、流体层流流过直径为40mm的圆形直管，用比托管测得管中心处的流速为2m/s,则该管内流体平均流速为1m/s体积流量为4.52m3/h

19、如图19所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数的关系式为__正比______。

填空题19图

20、牛顿粘性定律的表达式为

，不服从牛顿粘性定律的流体称为非牛顿型流体。

21、米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管径、管长不变，油温升高，粘度为原来的1/2，则摩擦阻力损失为原来的__0.5___倍。

22、流体在圆形直管中作层流流动，如果流量不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的___1/16______。

23、当20℃的甘油（ρ=1261kg.m-3,,μ=1499厘泊）在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.5m.s-1时,其雷诺准数Re为___210______,其摩擦阻力系数λ为_____0.3043____。

24、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____减小______，摩擦系数___减小_________，管道总阻力损失__不变______（增大、减小、不变）。

25、设备的表压强为50KPa，则它的绝对压强为150kPa，另一设备的真空度为50KPa，则它的绝对压强为50KPa。

（当地大气压为100KPa）

26、在完全湍流区，管内流体流量增大一倍后，则阻力损失增大到原来的4倍

27、流体在管路两截面间的压强差ΔP与压强降ΔPf相等的条件是水平管、等径管。

28、对边长为ａ的正方形风管，当量直径de＝a。

二、计算题

1、有一输水系统如图1所示，管子规格为φ48×4，已知管路阻力（直管和局部阻力）损失为：

试求：

（1）该体系的流量；

（2）若欲使流量增大20％，水箱的高度应增加多少米？

（设摩擦阻力系数不变）

解：

（1）

Vs=（5×9.81/1331190）0.5=0.006m3/s=21.85m3/h

（2）

Z2=Z1（1.2）2=1.44Z1=7.2m

高度增加:

7.2-5=2.2m

2、如附图2所示，常温水在管道中流过。

为测定a、b两点的压力差，安装一U型压差计，试计算a、b两点的压力差为若干？

已知水与汞的密度分别为1000kg/m3及13600kg/m3。

解:

取管道截面a、b处压力分别为pa与pb。

根据连续、静止的同一液体内同一水平面上各点压力相等的原理，则

p1＇＝p1………（a）,因p1＇＝pa－xρH2Og

p1=RρHgg+2=RρHgg+p2＇=RρHgg+pb－（R＋x）ρH2Og

根据式（a），则pa－pb＝xρH2Og＋RρHgg－（R＋x）ρH2Og

＝RρHgg－（R＋x）ρH2Og＝0.1（13600-1000）9.81=1.24*104Pa

3、如图3所示的管路系统，高位槽水面与水平主管中心的垂直距离z1=15m，总管长L=150m（包括所有局部阻力当量长度），管径为φ55×2.5mm，摩擦系数λ=0.025。

现要求水量比原供水量增加25%，为满足此要求，在原管路上并联一根同样直径的水管。

高位槽液面保持不变，水在管路中流动已进入阻力平方区即摩擦系数λ与Re无关保持不变，求新并联管路的长度

。

计算题3图

解:

（z1-z2）g=Σhf=（λL/d）u2/2=λLVs2/2d5,

并联后原管不变，所以流量不变，新管流量为0.25Vs,

即：

LVs2=l（0.25Vs）2,l=16L=150*16=2400m

4、有一除尘洗涤塔，塔底压力表读数为4.9×104Pa，塔顶水银压差计读数R=300mm。

压力表与水银压差计间垂直距离为8m，塔内操作温度为303K，气体在标准状态下的密度为0.76kg/m3，试求气体在塔内流动过程的流动损失。

解:

P2=0.3×9.81×13600=40025Pa,P=（p1+p2）/2+101330=145842Pa

=273×145842×0.76/（303×101330）=0.985kg/m3

（49000-40025）/0.985+8×9.81=9189J/kg

5、用泵自储池向高位槽输送矿物油，流量为35m3/h。

池及槽皆敞口。

高位槽中液面比池中液面高20m。

管径为Φ108×4mm，油的粘度为2840mPa.s，密度为952kg/m3，泵的效率为50%，泵的轴功率为85kW。

求包括局部阻力当量管长的总管长。

6、用轴功率为0.55kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90kPa的密闭高位槽中。

已知液体的流量为4m3/h，密度为1200kg/m3、粘度为

Pa·s；输送管路的内径为32mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15m，试计算该离心泵的效率。

（摩擦系数

）

解：

u1=u2=0,p1=0,p2=90000Pa（表），在，z1=0,z2=12m

u=4/（0.785*0.032*0.032）=1.38m/s,Re=0.032*1.38*1200/0.00096=55000

=0.03164/550000.25=0.02

Σhf=（0.02*50/0.032+1.5）*1.382/2=31J/kg

we=z2g+p2/ρ+Σhf=15*9.81+90000/1200+31=253J/kg

Ne=253*4*1200/3600=337J/kg

η=337/550=61%

7、用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4m3/h,高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长（包括阀门及管件的当量长度）430m,进出口阻力不计。

管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的密度为960kg/m3,粘度为340mPa.s,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。

（摩擦系数

）

解：

u1=u2=0,p1=0=p2，z1=0,z2=20m

u=38.4/（3600*0.785*0.12）=1.36m/s,Re=0.1*1.38*1200/0.00096=55000

=0.03164/550000.25=0.02

Σhf=（0.02*50/0.032+1.5）*1.382/2=31J/kg

we=z2g+p2/ρ+Σhf=15*9.81+90000/1200+31=253J/kg

Ne=253*4*1200/3600=337J/kg

η=337/550=61%

8、粘度为0.03Pa.s，密度为900kg/m3的液体自容器A流经内径为40mm的管路进入容器B。

两容器均为敞口，液面视为不变。

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、阀后的压力表读数分别为90kPa和45kPa。

现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。

试求管中的流量为多少m3/s。

解：

静力学方程得：

z1=p1/ρg=90000/（9.81*900）=10.2m,z2=5.1m

（z1-z2）g=Σhf=（λl/d）u2/2,估计为层流，Σhf=32ulu/d2ρ=32ulVs/d40.785ρ

Vs=（5.1*9.81*0.785*0.044*900）/32*0.03*（50+20+30）=0.001m3/s=3.6m3/h

U=0.796m/s,验证流动类型:

Re=0.04*900*0.796/0.03=955<2000,为层流。

9、如附图9所示的水平渐缩管，d1=207mm，d2=150mm，在操作压力与温度下，密度为1.43kg/m3（设为常数）的甲烷，以1600m3/h的流量流过，U形管压差计内指示液为水，如摩擦损失可以略去，问U形压差计读数为若干？

解：

Vs=（л/4）d2u,uB=（1600/3600）/[（3.14/4）×0.152]=25.2m/s

uA=25.2×（150/207）2=13.2m/s

R=[（25.22-13.22）×1.43/2]/（1000×9.81）=0.034m

10、如图10所示，用离心泵将水从贮槽输送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，管路的直径为ф57×3mm，泵入口处的真空表读数为24.66KPa，水流经吸入与排出管的能量损失分别为∑hf1=2u2，∑hf2=10u2（不包括喷头出口阻力）,,排水管与喷头连接处的压强表读数为98.07KPa，泵的效率为65%

求：

泵的轴功率。

解:

（1）大槽面1与泵入口2处应用柏努利方程

P0/ρ=gZ2+p2/ρ+/2+Σhf

P真2/ρ-gZ2=（0.5+2.0）u22=2.5u22

U2=2m/s

（2）在大槽面1与喷头前3处应用方程，u2=u3=2m/s

We=gZ3+p3/ρ（表）+u32/2+Σhf1→2→3

=14×9.81+98.07×103/1000+12.5u22

=285.1J/kg=29m

（3）Vs=¼Лd2u=0.785×0.0512×2

=0.00408m3/s=14.7m3/h

ms=14.7×1000/3600=4kg/s

Ne=We·ms=285.1×4=1140w=1.14kw

11、采用微差U形压差计测压差。

如图。

已知U形管内直径d为6mm，两扩大室半径均为80mm，压差计中用水和矿物油作指示液，密度分别为1000及860kg/m3。

当管路内气体压强p与外界大气压p0相等时，两扩大室油面齐平，U形管两只管内油、水交界面亦齐平。

现读得读数R=350mm，试计算：

（1）气体压强p（表）。

解:

低水面为等压面，p左=p右

p左=p+Rgρ油+p同，p右=Rgρ水+△hgρ油+p同,

△h=R（D/d）2=（6/80）2R=0.0056R

p表=Rg（ρ水-ρ油）+0.0056Rgρ油

=0.35×9.81×（1000-860）+0.0056×0.35×860×9.81=497Pa

12、冻盐水循环系统，盐水密度为1100kg/m3，循环量为36m3/h，管路的直径相同为Ф108×4mm，盐水由A流经换热器而至B的能量损失为40u2J/kg，由B到的A能量损失为28u2J/kg,泵的效率的为70%，A处压力表读数为200KPa。

计算：

（1）泵的轴功率；

（2）B处的压力表读数为多少Kpa。

解:

Vs=（л/4）d2u,u=（36/3600）/[（3.14/4）×0.12）=1.27m/s

（1）循环过程：

取A点，A→B→A则

We=Σhf=28u2+40u2=68u2=110w/kg

泵轴功率：

Ws=WeWs/η=110×1100×0.01/0.7=1.73kw

（2）从A→B间应用柏努利方程：

uA2/2+gZA+PA/ρ=uB2/2+gZB+PB/ρ+ΣhfA→B

uA=uBZA=0ZB=7

PB=PA-ρΣhfA→B-ρgZB

=200-1.1（40×1.272+7×9.81）=53.5KPa

13、如图13，用U型管压差计测量锅炉水面上方的蒸汽压，指示液为水银，两U管间的连接管内充满水，已知水银的密度为13600kg/m3，水的密度为1000kg/m3，水银面与基准面的垂直距离分别为：

h1=2.3m,h2=1.2m,h3=2.5m,h4=1.4m,锅炉水面与基准面的垂直距离h5=3m，大气压强100kPa，求锅炉上方水蒸气的压强P0

解:

复式压差计，找出等压面，推出最终压强关系为：

p0=pa+ρ汞g（h1-h2+h3-h4）-ρ水g（h5-h4+h3-h2）

=100+13.6×9.81×（2.3-1.2+2.5-1.4）-1.0×9.81（3-1.4+2.5-1.2）

=365.07KPa或p0=265.07KPa（表压）

14、用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。

水槽敞口。

塔内表压为0.85atm。

水槽水面至塔内水出口处垂直高度差22m。

已知水流量为42.5m3/h，泵对水作的有效功为321.5J/kg，管路总长110m（包括局部阻力当量管长），管子内径100mm。

试计算摩擦系数λ值。

解:

Vs=（л/4）d2u,u=42.5/[3600×（3.14/4）×0.12]=1.5m/s

=321.5-0.85×101330/1000-22×9.81=19.25J/kg

λ=19.28×0.1×2/（110×1.52）=0.016

15、用一台离心泵将密度为1000kg/m3的水溶液从敞口贮槽中送往表压强为200kPa的塔中，溶液管出口至贮槽液面间的垂直距离为26m，送液量为20m3/h，管路为Ф68×4mm钢管，直管长度80m，弯头阀门等管件的当量长度总计为20m，管路的摩擦系数λ为0.022，离心泵的效率为60％，求泵的轴功率。

解：

Vs=（л/4）d2u,u=20/[3600×（3.14/4）×0.062]=1.97m/s

=（0.022×100/0.06+1.5）×1.972/2=74.1J/kg

=200000/1000+26×9.81+74.1=529J/kg

=20×1000×529/（3600×0.6）=4900w=4.9Kw

16、为了确定容器中石油产品的液面，采用如附图所示的装置。

压缩空气用调节阀1调节流量，使其流量控制得很小，只要在鼓泡观察器2内有气泡缓慢逸出即可。

因此，气体通过吹气管4的流动阻力可忽略不计。

吹气管内压力用U管压差计3来测量。

压差计读数R的大小，反映贮罐5内液面高度。

指示液为汞。

当（Z1－Z2）＝1.5m，R1＝0.15m，R2＝0.06m时，试求石油产品的

密度ρP及Z1。

解：

在本例附图所示的流程中，由于空气通往石油产品时，鼓泡速度很慢，可以当作静止流体处理。

因此可以从压差计读数R1，求出液面高度Z1，即：

，

=13600×（0.15-0.05）/1.5=816kg/m3

z1=0.15×13600/816=2.5m

17、有一幢102层的高楼，每层高度为4m。

若在高楼范围内气温维持20℃不变。

设大气静止，气体压强为变量。

地平面处大气压强为760mmHg。

试计算楼顶的大气压强，以mmHg为单位。

解：

，

lnp=ln101330-9.81×0.029×102×4/（8.314×293）=11.479

p=96620Pa=724mmHg

19、水以70m3/h的流量流过倾斜的异径管通。

如图19。

已知小管内径dA=100mm，大管内径dB=150mm，B、A截面中心点高度差h=0.3m，U形压差计的指示液为汞。

若不计AB段的流体流动阻力，试问：

U形压差计R为多少？

（R=3.92mm）

解：

Vs=（л/4）d2u,uB=（70/3600）/[（3.14/4）×0.152]=1.1m/s

uA=1.1×1.52=2.475m/s

R=[（1.12-2.4752）/2+0.3×9.81]×1000/（13600×9.81）=0.0036mm

20、水以6.4×10-4m3/s的流量流经由小至大的管段内。

如图20。

小管内径d1=20mm，大管内径d2=46mm。

欲测1、2两截面处水的压差，为取得较大的读数R，采用倒U形压差计。

已知压差计内水面上空是ρ=2.5kg/m3的空气，读数R=100mm。

求水由1至2截面的流动阻力∑hf。

解:

Vs=（л/4）d2u,uB=0.00064/[（3.14/4）×0.0462]=0.385m/s

uA=0.385×（46/20）2=2.04m/s

∑hf=-0.1×9.81×（1000-2.5）/1000+（2.042-0.3852）/2=3.06J/kg

21、将一敞口贮槽中的溶液用泵输送到另一敞口高位槽中，两槽之间的垂直距离为18m，输送管路的规格为φ108×4mm,溶液在管内的平均流速为1.3m/s，管路摩擦系数取λ=0.02,管路总长为140m（包括全部局部阻力的当量长度）,试求:

（1）.溶液在管内的流型。

（2）.泵的轴功率（η=60%）（计算时,取溶液密度为1500kg/m3,粘度为1.5cP）。

解：

（1）

=0.1×1.3×1500/0.0015=130000>4000，湍流

（2）

=0.02×140×1.32/（0.1×2）=236.6J/kg

=18×9.81+236.6=413.2J/kg

=0.785×0.12×1.3×413.2×1500/0.6=10542W=10.542KW

•将密度为900kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽内液面恒定，塔内真空度为8.0kPa，进料量为6m3/h，输送管规格为φ45×2.5mm钢管，料液在管内流动能量损失为30J/kg（不包括出口），计算高位槽内液面至出口管高度h。

•解：

选高位槽液面为1-1′截面，管出口内侧为2-2′截面，并以2-2′截面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程：

•gz1+u12/2+p1/ρ+We=gz2+u22/2+p2/ρ+Σhf

•其中：

z1=h,u1≈0,p1=0（表压），We=0,z2=0，u2=6/（3600×π/4×0.042）=1.33m/s，

•p2=-8.0×103Pa（表压），Σhf=30J/kg

•h=（ub2/2+p2/ρ+Σhf）/g

•=（1.332/2-8.0×103/900+30）=2.24m

•其高度是为了提高位能，用于提供

•动能和克服流动阻力。

三、选择题

1、一定流量的水在圆形直管内呈层流流动，若将管内径增加一倍，流速将为原来的B；产生的流动阻力将为原来的D；

A.1/2B.1/4C.1/8D.1/16

2、

内径为20mm的自来水管其设计输水能力宜为B。

（A）0.1—0.3m3/h（B）1--3m3/h

（C）10--20m3/h（D）100-200m3/h

选择题3图

3、如图3所示，管中水的流向为A→B,则pA与pB的关系是C；

（A）pA＞pB（B）pA＞pB＋ρgh

（C）pA＞pB－ρgh（D）pA＜pB

4、圆形直管内，体积流量一定，设计时若将管内径增大一倍，则层流时摩擦阻力损失是原来的C倍；高度湍流时，是原值的B倍；

A）1/4；1/16   B）1/18；1/32   C）1/16；1/32    D）1/8；1/16

5、因次分析法的目的在于B；

A）得到各变量间的确切定量关系；B）用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化；

C）得到各无因次数群的确切定量关系；D）用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。

6、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。

A.2；B.6；C.4；D.1。

7.流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为C。

A.1.2m；B.0.6m；C.2.4m；D.4.8m。

8、长度为a,宽度为b的矩形管道，其当量值de为A。

A.2ab/（a+b）B.ab/（a+b）C.ab/2（a+b）D.（ab）0.5

9、水在园形直管中作完全湍流时，当输送量，管长和管子的相对粗糙度不变，仅将其管径缩小一半，则阻力变为原来的B倍；

A.16B.32C.不变

10、用离心泵在两个敞口容器间输送液体。

若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将B；

A.增加；B.不变；C.减小；D.不确定。

11、参照下图，已知d1=2d2,u2=4m/s,u1等于A；

A.u1=1m/sB.u2=0.5m/sC.u3=2m/s

12、流体在管内呈湍流流动时B。

A.Re≥2000B.Re>=4000C.2000

13、转子流量计的主要特点是____B__________。

A.恒截面、恒压差B.变截面、恒压差

C.恒流速、变压差D.变流速、变压差

14、流体在圆管内流动时，管中心处流速最大，若为层流流动，平均流速与管中心的最大流的关