第一章 流体的流动思考简答题讲课稿.docx
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第一章流体的流动思考简答题讲课稿
第一章流体的流动思考简答题
第一章流体的流动思考简答题
1.什么事连续性假设？
质点的含义是什么？
答：
连续性介质假定是将流体视为无数流体微团或质点组成的连续介质。
流体致电是有大量分子组成的分子集合，在宏观上其几何尺寸很小，但包含足够多的分子，在微观上其尺寸度远大于分子的平均自由程。
2.不可压缩流体在半径ri的水平管内流动，试写出以duz/dr表示牛顿粘度定律的表达式，其中r为管中心算起的径向距离坐标，ur为r处的流体流速。
答：
t=-mduz/dr
3．黏性流体在静止时有无剪应力？
理想流体在运动时有无剪应力？
若流体在静止时无剪应力，是否意味着它们没有黏性？
答:
（1）黏性流体在静止时无剪应力；
（2）理想流体无剪应力；（3）黏性是流体的固有特性，在静止或运动时都有黏性。
4.静压力有什么特性？
答：
静压力的方向与其作用面相垂直，且在各个方向的数值相同，即静压力为标量。
5.流体在均匀直管内作定态流动时，其平均数度u沿流程保持定值，并不因摩擦而减速，这一说法是否正确？
为什么？
答：
不正确。
根据连续性方程，流体在直管中向下定态流动时，其平均流速随管截面积和流体密度而变。
但流体不可压缩时，该说法是正确的。
6.在满流的条件下，水在垂直直管中向下定态流动。
则对沿管长不同位置处的平均流速而言，是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度？
答：
不会。
7．在应用机械能衡算方程解题时需要注意哪些问题？
答：
（1）所选控制面的上下游都应与流动方向垂直；
（2）流体在两截面间应是连续的待求的未知量应在截面上或两截面之间；（3）截面上的物理量均取截面上的平均值；（4）位压头的基准面应是水平面，且z值是指截面中心点与基准水平面之间的距离；（5）物理量的单位要一致。
8.雷诺数的物理意义是什么？
答：
惯性力与黏性力之比。
9.湍流与层流有何不同，湍流的主要特点是什么？
答：
层流时，流体质点沿流线向下游作规则的流动，质点之间无宏观混合；流体分子在不同流速的流体层之间作随机热运动产生黏性力——内摩擦力。
湍流流动时，质点强烈混合和随机高频脉动；流体层之间由于质点碰撞与混合所产生的湍流应力，远远大于流体黏性所产生的黏性力；离开壁面的区域，湍流的流速分布较均匀；而在壁面附近，湍流的速度梯度较大。
10.分别写出描述流体作层流运动时的分子动量传递的通量方程和流体作湍流时涡流动量传递的通量方程，以及流体与固体壁面之间进行对流动量的传递的速率方程，说明各个方程代表的物理意义。
答:
层流：
t=nxd（ru）dy式中，t为分子动量通量，N/m2；d（rux）为动量浓度梯度，（kg.m.s-1）/（m3.m2）;n为动量扩散系数，m2/s。
湍流：
tr=exd（u）dyr式中，式中，tr为分子动量通量，N/m2；e为动量扩散系数，m2/s。
流体—壁面之间的动量传递通量：
tｓ=u8l（ru-rus）式中，式中，tｓ为分子动量通量；ru-rus为流体的平均动量浓度之差；lu/8为流体—壁面间的动量传递系数。
11.试通过流体进行动量传递的机理分析流体流动产生摩擦阻力的原因。
答：
流体与壁面纸巾啊传递的动量通量为壁面剪应力tｓ它反映了壁面拖曳体层运动的力或流动阻力。
但流体阻力产生的原因是由于流体的内摩擦消耗了机械能。
12.
12.流体在固体壁面上产生边界层分离的必要条件是什么？
试通过边界层分离现象分析形体阻力（局部阻力）产生的原因。
答：
边界层分离的必要条件是流体具有黏性和流动过程中存在逆压梯度。
当发生边界层分离时，流体脱离壁面形成回流漩涡，流体质点产生强烈碰撞与混合，大量消耗流体的机械能，即形成局部阻力。
一、填空
1.理想流体是指的流体。
2.测量流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压力值；板孔流量计两端压差值。
3．量纲分析法的目的在于。
4.阻力平方区是指；产生阻力平方区的原因是。
5.速度边界层是指。
6.不可压缩流体在水平管内作定态流动时，流动摩擦阻力所消耗的能量是总机械能中的。
7.不可压缩流体在水平变径管路中流动时，在管径缩小时的截面处，其速度，压力。
8.某设备内的压力表为100KPa，则它的绝对压力为KPa，另一设备内的真空度为400mmHg，则它的绝对压为kPa（当地大气压为101.33kPa）。
9.有三只管组成的并联管路，个支管的长度及摩擦系数均相等，管径比为d1:
d2:
d3=1:
2:
3,则三支管的流量比为。
10.从液面恒定的高位槽向常压容器中加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水量将。
管路的局部阻力将，直管阻力将，管路总阻力。
11.贮罐内装有液体，液面至灌底的高度H。
当在灌侧壁的位置开小孔，才能使液体柱的射程最远。
12.用内径为158mm的钢管运输黏度为9.0×10-5m2/s的油品。
若保持油品在管内作层流流动，则最大流速不能超过。
13.如果管内流体流量增大1倍后，其流动形态仍为层流，则流动阻力是原来的倍。
14.流体在湍流的阻力平方区流动，若其他条件不变，其压力降随着管子的相对粗糙度增加而，随着流体的密度增大而。
15.边长为a的正方形截面风道，其当量直径为。
二、选择题
1.空气在内径一定的圆管中作定态流动，若空气的质量流量保持不变，当温度升高时，Re值将（）A．增大B．减小C．不变D．不确定
２．在流体阻力实验中，以水作为工质所测定的l＝ｆ（Re,e/d）关系式不适用于（）在直管中的流动。
A．空气B。
液体乙醇C。
牛顿型流体D。
非牛顿型流体
3.由分支管路向A、B敞口高位槽中运输某液体，若两高位槽中液位恒定，当支路1中的阀门开大时，则两分支管路中的能量损失之差∑hf1-∑hf2将（）A．增大B.减小C.不变D.不确定
4.下列结论正确的是（）A.液体的黏度随温度的升高而减小；B.气体的黏度随温度的升高而增大；C.液体的黏度基本不随压力变化；C.气体的黏度随压力增大而减小
5.某并联管路由1、2两个支管组成，该两支路的流体均作层流流动。
当d1=2d2,L1=2L2时，则
（1）△Pf,1/△Pf,2=（）A.1/2B.1/4C.1D.4
（2）u1=u2=（）A.2B.1/2C.4D.1/4（3）qn，s1/qn，s2=（）A.8B.16C.4D.2
6.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，当关小输送管道的阀门后，管道总阻力（）A．增加；B.减小C.不变D.不确定7.层流与湍流的主要区别是（）A.湍流速度大于层流B.层流雷诺数小于湍流雷诺数C.湍流时流通截面积大，层流时流通截面积小D.层流时流体质点无宏观混合，湍流时流体质点发生高频脉动
8.当流体通过（）时，随着流量的增大，气压差不变。
A．孔板流量计B.文丘里流量计C.转子流量计
9.在管内流动的完全湍流区，当e/d一定时，因流体内摩擦引起的机械能损失（），摩擦系数l（）；在层流区，因内摩擦引起的机械能损失（），摩擦系数l（）。
A..与流速的一次放成正比B.与流速的平房成正比C.与流速的三次方成正比D.与流速成反比E.与流速无关
10.流体在一水平变径管段中流过，在细管截面A与粗管截面B之间连接一U管差压计，则差压计的读书R值反映（）A．A、B两截面的压力差B.A、B两截面的流动阻力C.A、B两截面的动压头变化D.突然扩大或突然缩小的局部阻力
11.请选择下列流体在管路中的通用的流速：
（1）水及低黏度液体（）；
（2）一般常压气体（）；（3）黏性较大的液体（）。
A．1～3m/sB.0.5～1m/sC.10～20m/sD.40m/s以上
12.计算局部阻力损失公式h，f=z22m中的m是指（）A.细管内流速B.粗管内流速C.粗、细管流速的平均值
第二章流体的输送
一、填空题
1.流体输送机械的主要功能是对流体做功以提高其，具体表现为。
2.写出三类正位移泵的名称：
，，。
其特点是且不受管路所影响。
3离心泵的主要部件有、和。
4.离心泵的泵壳制成、叶轮的叶片、在叶轮和泵壳之间装置都有利于动能有效转化为静压能。
5.离心泵的性能参数或特性曲线是泵在一定下、于用常温的为介质通过实验测得。
6.离心泵的主要特性曲线包括、和。
7.离心泵的压头（扬程）的物理意义是，其单位为或。
8.启动离心泵之前若不向离心泵灌满被输送一体，将发生；若叶轮的入口附近绝压低于操作温度下的液体的饱和蒸汽压，将发生现象。
9.离心泵安装在特定管路系统中，已知泵的性能：
q=0.02m/s,H=20m;管路性能：
qe=0.02m/s,He=16m.则调节阀门的压头损失为m，弃消耗的理论功率为W。
10.离心泵安装在一定管路上，其工作点指。
11.离心泵通常采用调节流量；往复泵采用调节流量。
12.离心泵允许汽蚀余量（NPSH）定义式为。
13.当被输送液体的黏度比清水的黏度大得多时，则离心泵的压头将、流量、效率-、而轴功率。
14.提高往复泵连续性和均匀性的措施有、。
15.离心通风机的全风压主要由和组成，其物理意义是。
16.离心通风机特性曲线包括、、、和。
比离心泵多了一条曲线。
17.当要求气体的压缩比（P2/P1）8时，采用压缩。
当各级压缩比时，所消耗的总理论功为最小。
二、选择题
2.选择适宜的输送机械完成如下输送任务;
（1）含有纯碱颗粒的水悬浮液（）；
（2）高分子聚合物黏稠液体（）；（3）黏度为0.8mPa·s的有机液（要求q=1m3/h,H=30m）（）.A.离心泵；B.旋涡泵；C.往复泵；D.开式碱泵
3.离心泵允许汽蚀余量（NPSH）值越小，其抗气蚀性能（）。
A.越好；B.越差；C.不确定；
4.用离心泵将敞口水池中的清水送至常压容器，在夏天需加大送水量（开大泵出口阀），试判断如下参数的变化趋势：
（1）泵入口真空表的读数P1（）；
（2）泵出口压力表的（调节阀上游）读数P2（）；（3）泵出口调节阀下游压力表读数P3（）；³2efePHZHKBqgrD=D++=+å（4）泵的压头H（）；（5）泵的轴功率P（）；（6）泵的效率#（）。
A.增大B.变小C.不变D.不确定
5.离心泵在一定管路系统运行时，其工作点不随液体密度改变的条件是（）。
A.Z2-Z1=0;B.P2-P1=0；C.D.
6.有自吸能力的泵是（）。
A.离心泵；B.旋涡泵；C.正位移泵；D.轴流泵
7.离心泵停止操作时宜（）。
A.先关出口阀后停电；B.先停电后关阀；C.先关出口阀或先停电均可；D.单级泵先停电，多级泵先关出口阀
8．往复泵适用于（）。
A.大流量且要求流量特别均匀的场合；B.介质腐蚀性特别强的场合；C.流量较小，压头较高的场合；D.投资较小的场合。
9．离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是（）。
A.最高效率点对应值B.操作点对应值；C.最大流量下对应值D.计算值
10.离心泵的效率随流量的变化情况是（）。
A.q增大，增大B.q增大，先增大后减小C.q增大，减小；D.q增大，先减小后增大11.离心泵的轴功率P和流量q的关系为（）A.q增大，P增大;B.q增大，P先增大后减小；C.q增大，P减小；D.q增大，P先减小后增大；
12.用离心泵将池中20℃清水送至常压容器B，若B变为100kPa（表压）的密闭容器，则泵流量将（），压头将（），轴功率（），效率将（）。
A.变大B.变小C.不变D.不确定
13.对于余隙系数#值的往复压缩机，随着压缩比的增高，其容积系数。
将（）.A.变大B.变小C.不变D.不确定
14.随着往复压缩机余隙系数值的增大，其极限压缩比（p2/p1）（）.A.越高B.越低C.没影响D.不确定
第三章流化床层
5.降尘室的设计原则是时间大于等于时间。
6.理论上降尘室的生产能力与和有关，而与无关。
7.分离因数的定义式为。
如果颗粒在离心力场内作圆周运动，其旋转半径为0.2m，切线速度为20m/s，则其分离因数为。
8.选用旋风分离器时主要依据是、、。
9.旋风分离器的分割粒径d50是。
10.描述固体颗粒床层特性的主要参数有、、和。
11.过滤方式主要有、和。
12.板框过滤机由810mm×810mm×25mm的20个框组成，则其过滤面积为。
13.板框过滤机处理某悬浮液，已知过滤终了时的过滤速度（dV/dθ）E为为0.04m3/s，现采用横穿洗涤法洗涤10min，洗涤时操作压力差与过滤时相同，洗水和滤液为相同温度的水，则洗涤速率（dV/dθ）W为，所消耗的洗水体积为。
14.用38个635mm×635mm×25mm的框构成的板框过滤机过滤某悬浮液，操作条件下的恒压过滤方程为：
q2+0.06q=3×10-4θ，式中q的单位为m3/m2，θ的单位为s。
则过滤常数K=，Ve=。
15.用叶滤机过滤固含量10%（体积分数）的某悬浮液，已知形成的滤饼的空隙率为50%，则滤饼体积与滤液体积之比为v=。
16.根据分离因数可将离心机分为和。
17.流体通过固体颗粒床层时，当气速大于速度、小于速度时，固体颗粒床层为流化床。
18.流化床的两种流化形式为和。
19.流化床的不正常现象有和。
20.气力输送按气流压力分类，可分为和。
按气相中固相浓度分类，可分为和。
2、选择题
1.颗粒的球形度越（），说明颗粒越接近于球形。
A.接近0；B.接近1；C.大；D.小
2.在重力场中，微小颗粒的沉降速度与（）有关。
A.颗粒的几何形状；B.颗粒的几何尺寸；C.流体与颗粒的密度；D.流体流速
3.一球形固体颗粒在空气中做自由沉降，若沉降在斯托克斯定律区，空气的温度提高时，颗粒的沉降速度将（）。
若沉降在牛顿定律区，空气的温度提高时，颗粒的沉降速度将（）。
忽略温度变化对空气密度的影响。
A.不变；B.增加；C.减小；D.不确定
4.在斯托克斯定律区，颗粒的沉降速度与直径的（）次方成正比。
牛顿定律区，颗粒的沉降速度与其直径的（）次方成正比。
A.1；B.2；C.0.5；D.0.25；
5．以球形颗粒在水中作自由沉降，若沉降在斯托克斯定律区，则随着水温升高，颗粒的沉降速度将（）。
若沉降在牛顿定律区，则随着水温升高，，颗粒的沉降速度将（）。
忽略温度变化对水密度的影响。
A.不变；B.增加；C.减小；D.不确定；6．颗粒在静止的流体中沉降时，在相同的Ret下，颗粒的球形度越小，阻力系数（）。
A.越大；B.减小；C.不变；D.不确定；
7.降尘室的设计中，应保证气体在降尘室内的流动处于（）.A.层流；B.过渡流；C.湍流；D.无限制；
8.含尘气体通过边长为4m，宽为2m，高为1m的降尘室，若颗粒的沉降速度为0.2m∕s，则降尘室的生产能力为（）。
A.4m3∕s；B.2.4m3∕s；C.6m3∕s；D.1.6m3∕s；
9.旋风分离器的切向进口气速度不变，当其圆通直径减小时，旋风分离器的临界粒径（），离心分离因数（）。
A.增加；B.减小；C.不变；D.不确定；
10.若过滤和洗涤时操作压力差相同，洗水黏度和滤液黏度相同。
板框过滤机，采用横穿洗涤法洗涤滤饼，洗涤速率等于（）倍过滤终了时速率。
叶滤机采用置换洗涤法，洗涤速率等于（）倍过滤终了时速率。
A.1；B.2；C.0.5；D.0.25；
11.叶滤机在1.2×105Pa表压下操作时，过滤常数K=2×10-5㎡∕s；若把操作压力加大到2.4×105Pa表压，此时的过滤常数K为（）㎡∕s。
假设过滤饼不可压缩。
A2×10-5；B.4×10-5；C1×10-5；D.3.1×10-5；
12.理想化流床，随着气速的增大，床层高度（），床层压降（）。
A.增加；B.减小；C.不变；D.不确定；
第四章传热
9.在管壳式换热器中，热应力是如何产生的，热应力有何影响，为克服热应力的影响应采取何种措施？
答:
管壳式热应器又称列管式热应器，是一种通用的标准换热设备。
当换热管与管壳的温差较大（大于50摄氏度）时产生温差应力，为克服热应力的影响，在换热器结构上采取如下措施：
（1）在管壳体上设置膨胀节，因而壳程压力受膨胀节强度限制不能太高。
固定管板式换热器适用于两流体温差不大或温差较大但壳程压力不高的场合；
（2）浮头式转换器两端管板之一不与壳体固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，当转换器与壳体有温差存在，壳体或转换器膨胀时，互不约束，不会产生温差应力；（3）U形管式换热器只有一个管板，换热器为U形，管子两端固定在同一管板上。
管束可以自由伸缩，当壳体与U形换热器有温差时，不会产生温差应力；（4）填料函式换热器管板只有一端与壳体固定连接，另一端采用填料函密封。
管束可以自由伸缩，不会产生因壳壁与管壁温差而引起的温差应力。
10.管壳式换热器为何常采用多管程，分程的作用是什么？
答：
当流体的流量较小时，采用多管程可以提高管内流速，进而提高对流传热系数。
11.换热器传热计算有哪两种方法，他们之间的区别是什么？
答：
这两种方法是：
平均温度差法和传热单元数法。
总传热速率方程式是换热器计算的基本关系式。
若以Δtm表示传热过程冷、热流体的平均温度差，则积分结果可表示为Q=KAΔtm,用该式进行传热计算时需先计算出Δtm，故此方法称为平均温度差法。
传热单元数法又称传热效率-传热单元数法。
该法在换热器校核计算、换热器系统最优化计算方面得到了广泛的应用。
例如，换热器的校核计算通常是对一定尺寸和结构的换热器，确定流体的出口温度。
因温度为未知数，若用对数平均温度差法求解，就必须反复试算。
此时，采用ε-NTU法则较为简便。
12.如何强化换热器中传热过程，如何评价传热过程强化的效果？
答：
所谓换热器传热过程的强化就是力求使换热器在单位时间内、单位传热面积上传递的热量尽可能增多。
传热过程的强化有以下几条途径：
（1）增大单位体积的传热面积增大传热面积，可以提高换热器的传热速率。
但增大传热面积不能靠增大换热器的尺寸来实现，而是要从设备的结构入手，提高单位体积的传热面积。
工业上往往通过改进传热面的结构来实现。
（2）增大平均温度差增大平均温度差，可以换热器的传热效率。
平均温度差的大小主要两流体的温度条件和两流体在换热器的流动形式。
一般来说，物料的温度由生产工艺来决定，在条件允许时，提高加热介质温度和降低冷却介质温度对提高平均温度差都是有效的。
另外，采用逆流操作或增加管壳式换热器的壳程数使φΔt增大。
（3）增大总传热系数增大总传热系数，可以提高换热器的效率。
由总传热系数的计算公式可见，要提高K值，就必须减少各项热阻。
但因各项热阻所占比例不同，故应设法减少对K值影响较大的热阻。
减少热阻的方法有：
提高流体的速度；增强流体的扰动；在流体中加固体颗粒；在气流中喷入液滴；采用短管换热器；防止结垢和及时清除垢层。
评价传热强化效果通常用消耗相等输送功率的前提下，比较传热系数的变化程度。
当（K0’）p>1时，说明强化传热有效。
传热过程强化单纯追求S、Δtm及K的提高是不行的。
因为所采取的强化措施往往使流动阻力增大，其他方面的消耗或要求提高。
因此，在采取强化措施的时候，要对设备结构、制造费用、动力消耗、运行维修等予以全面考虑，采取经济而合理的强化方法。
13.流速的选择在换热器设计中有何重要意义，在选择流速时应考虑哪些因素？
答：
增加流体的换热器中的流速，将加大对流传热系数，减少污垢在管子表面沉积的可能，即将低了污垢热阻，使总传热系数增大，从而可减小换热器的传热面积。
在选择流速时，需要考虑结构上的要求，例如，选择高的流速，使管子的数目减少，对一定的传热面积，不得不采用较长的管子或增加程数。
还要考虑管子的长度，管子太长不易清洗，且一般管长都有一定的标准。
另外，单程变为多程时使平均温度差下降。
这些都是选择流速时应考虑的问题。
14.在管壳式换热器设计中，为什么要限制温度差校正系数ØΔt大于0.8？
答:
通常在换热器的设计中规定温度差校正系数ØΔt不应大于0.8，若低于0.8，则应考虑增加壳方程数，或将多台换热器串联使用，使传热过程更接近于逆流。
当ØΔt《0.8时，可能出现热流体被冷流体加热（即温度交叉）的情况，使传热的有效温度差大大降低。
一、填空题
1.传热的基本方式为：
、、。
2.液体沸腾两种基本方式为：
、。
3.当外界有辐射能投射到物体表面时，将会发生、、现象。
4.燃烧炉由平面耐火砖，绝热砖两种材料砌成，各层的导热系数为λ1=1.0W/（m.K），λ1=1.0W/（m.K），壁厚都为0.2m，则耐火砖、绝热转的单位面积热阻分别为：
、。
5.对流传热可分为、。
6.在蒸汽冷凝传热中，若蒸汽冷凝为膜状冷凝，则——成为膜状冷凝的主要热阻。
7.套管换热器中，热流体温度由90℃降到80℃，冷流体温度由20℃上升到40℃，则两流体做并流时的平均温差为——℃
8.一般定性温度的选取有三种
9.间壁式换热器可分为；
10.套管换热器中，热流体温度由100℃降到80℃，冷流体温度由10℃上升到50℃，则两幼体做逆流时的平均温差为——℃
二.选择题
1.在蒸汽冷凝传热中，壁凝气体的从在对α的影响是（）A不凝气体存在会使a大大降低；B不凝气体的存在会a升高C不凝气体存在会使a无影响
2.在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差25℃，现因某种原因，两者温度各升高50℃，则此时的辐射热量与原来的相比，应该（）A增大；B减小；C不变D不确定
3.一定质量的流体在φ25mm*2.5mm的直管内作强制湍流流动，其对流传热系数ai=1000W/（m2.℃），如果流量和物性不变，改变在φ19mm*2mm的直管流动，其ai为（）W/（m2.℃）A1259B1496D1585D1687
4.液体沸腾操作时，工业上总是设法控制在（）A自然对流区B泡核沸腾区C过渡区D膜状沸腾区
5.利用水在逆流操作的套管换热器中冷却某物料，要求热流体温度T1、T1及流量qm,c不变，因为冷却水进口温度t1增高，为保证完成生产任务，提高冷却水的流量qm,c，其结果是（）AK增大，△tm不变BQ增大，△tm下降CQ不变，△tm下降，K增大BQ不变，K增大，△tm不确定
6.气体的导热系数值随温度的变化趋势为（）AT升高,l增大BT升高，l减小CT升高，l可能增高或减小DT变化，l不变
7.上层平壁稳态传导，壁厚相同，各层的导热系数分别为l1和l2，其对应的温度差为△t1和△t2，若△t1>△t2，则l1和l2的关系为
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