化工原理习题整理汇总

第一章测试及答案

第一题 填空题（22分）

1. （3分）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 。

2. （3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 2 倍。

3. （3分）流体在管内作层流流动，若仅增大管径，则摩擦系数变 变大 ，直管阻力变 变小 ，计算局部阻力的当量长度变 变大 。

4. （3分）用内径为200mm的管子输送液体，Re为1750。若流体及其流量不变，改用内径为50mm的管子，则Re变为 7000 。 5. （3分）苯（密度为880kg/m3，黏度为6.5×10-4Pa·s）流经内径为20mm的圆形直管时，其平均流速为0.06m/s，其雷诺数Re为 1625 ，流动形态为 层流 ，摩擦系数λ为 0.0394 。

6. （4分）某液体在套管环隙内流动，大管规格为φ56mm×3mm，小管规格为φ30mm×2.5mm，液体黏度为1 Pa·s，密度为1000 kg/L，流速为1 m/s，则该液体在套管环隙内流动的Re为 20000 。 7. （3分）流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速 减小 ，动压头 减小 ，静压头 增大 。

第二题 选择题（每题4分，共28分） 1.如下图所示，若水槽液位不变，阀门打开时，各处的流体总机械能的关系为（B）。 A.E1>E2>E3 B. E1=E2>E3 C. E1=E2=E3 D. E1>E2=E3

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2、流体在管内作湍流流动时,滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而（ B ）。

A. 增厚 B. 减薄 C. 不变

3、在一条倾斜的直管里充满着流体，在直管的不同高度有两个压力表，当它们读数相同时，可以认定管中的流体（ C ）。

A、静止不动 B、向上流动

C、向下流动 D、以上都有可能

4. 转子流量计的主要特点是（ C ）

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A. 恒截面、恒压差 B. 变截面、变压差 C.变截面、恒压差 5、流体在圆管内作层流流动时其阻力损失（ A ）。

A、与管壁粗糙度无关 B、与雷诺数无关

C、与管壁粗糙度、雷诺数有关 D、只与管壁粗糙度有关

6. 水在异径管中作稳定流动，体积流量为qv，质量流量为qm，质量速度为G，平均流速为u，则在流动中数值不变化的是（ D ）。 A、G和u B、qv和G

C、qm和 u D、qv和qm

7. 在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数λ数值 C 。 A) 与光滑管一样；

B) 只取决于雷诺准树Re; C) 只取决于相对粗糙度； D) 与粗糙度无关。

三、计算题：

第1题（17分）：如附图所示，高位水槽液面恒定，距地面10m，水从Φ108×4mm钢管流出。钢管出口中心线与地面的距离为2m，管路的总阻力（包括进、出口等局部阻力损失）可按∑hf=16.15u2 (J/kg)计算，式中u为水在管内的流速（m/s）。求

（1）A-A'截面（垂直管路中的某一截面）处的流速m/s？（2）水的流量为多少m3/h？

解：（1）设水槽液面为1-1，管出口外侧为2-2，以地面为基准面，列柏努利方程式得：

Z1g + (P1/ρ) + (u12/2) = Z2g + (P2/ρ) + (u22/2) +Σhf ---------3分 代入数据：10×9.807+0+0=2×9.807+0+0.5 u22+16.15u22 - -3分

得 u2=2.2 m/s -------------3分 ∵ 水在管内连续流动 dA=d2 ,

∴ A-A’截面处流速 uA=u2=2.2m/s -------3分 （2）qV=3600π×(0.1)2×2.2/4=62.17m3/h ----------5分

第2题（17分）：敞口容器的侧壁装有内径为25mm的短管，用以排水。水以

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4.5m3/h的流量连续加入容器内，以维持液面恒定，如图所示。试求容器中的水位高度。

解：短管中的流速u=qv/（d2π/4）=2.55 m/s

在容器的恒定液面1-1及侧壁短管出口外侧2-2截面间列伯努利方程（以短管中心线为基准面），得

z1g+u12/2+p1/ρ+ he= z2g+u22/2+p2/ρ+∑ hf

其中p1=0（表压），p2=0（表压），u1≈0，he=0，z2=0，u2=0 故z1g=∑hf

因放水管很短，可以忽略直管阻力，即

∑hf ≈（ζc+ ζe）u2/2=（1+0.5）×u2/2

故z1g=1.5×u2/2=1.5×2.552/2 解得z1=0.497m

第3题（16分）：在如图所示的并联管路中，支路ADB长20m，支路ACB长5m（包括管件但不包括阀门的当量长度），两支管直径皆为80mm，直管阻力系数皆为0.03，两支管各装有一个阀门，一个换热器，换热器的局部阻力系数皆等于5。试求：当两阀门全开时，两支路的流量之比。

解：下标“1”和“2”分别表示支路ACD和ADB,因并联支路的阻力损失相等，所以

u1 2/u22=（λ2l2/d2+ζF +ζD）/（λ1l1/d1+ζE +ζC）=1.8

qv1/ qv2= u1 /u2=1.34

此例说明,对于并联管路，若各支管长度不等，即使直径相同，也会导致流量分

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配的不均匀，使设备不能发挥应有的作用，这一点在并联管路的设计中必须充分注意。

第一章总复习

1．当理想流体在变径管路中做稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力 降低 。

2．实验证明，流体在管内稳定流动时，当Re≤__2000_时，流动类型为滞流，滞流时的摩 擦系数λ与_Re__成反比；湍流时，当Re一定，则λ随ε/d的增加而___增加______。P29 图1-32

3. 在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数λ数值 C 。 E) 与光滑管一样；

F) 只取决于雷诺准树Re; G) 只取决于相对粗糙度； H) 与粗糙度无关。

δ>ε,水力光滑管,λ与Re有关,与ε/d无关, δ~ε,λ与Re、ε/d都有关,

δ<ε,完全湍流粗糙管,λ与Re无关,与ε/d有关。

4. 流体体积流量一定时，流通截面扩大，则流速______ ，动压头__ ，静压头__ 。(填增加,减少,不变) 减少， 减少， 增加。

5. 减少流体在管路中流动阻力Σhf 的具体措施有：__________。管路长度尽可能缩短、尽量走直线； 减少不必要的管件阀门；增大管径 6. 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.变截面、恒压差

7. 柏努利方程实验中，在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头与动压头之和，若水平管路中的阻力损失等于零，当流速增大时，测压管液位高度_________（升高、降低或不变），因为 。 不变，流体流动过程中总机械能守恒

8. 流体在管内作湍流流动时，滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而（ B）。 A. 增厚 B. 减薄 C. 不变

9.流体流动中的理想流体是指： 。 没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩。

10.液体在等直径的管中作稳态流动，由于有摩擦阻力损失，其流速沿管长 ，静压强沿管长 。 不变；降低

11. 相同管径的圆形管道中，分别流动着粘油和清水，若雷诺数Re相等，二者

的密度相差不大，而粘度相差很大，则油速（ A ）水速。 A. 大于 B. 小于 C. 等于

12. 将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ B ）。 A. 变小 B. 变大 C. 不变 13. 在一定流量下，流体在并联管路中作稳态连续流动，当并联管路数目愈多，则（ C ）。

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A. 流体阻力损失越大 B. 流体阻力损失越小 C. 流体阻力损失与并联管数无关

14.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。抛物线，2

15. u2 / 2的物理意义是表示流动系统某截面处（ A ）流体具有的动能。 A. 1kg B. 1N C. 1m 16． 因次分析法的目的在于：c A得到各变量间的确切定量关系； B得到各无因次数群的确切定量关系；

C用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化； D用无因次数群代替变量，使实验结果更可靠。

17.流体在管内作层流流动，若仅增大管径，则摩擦系数变 ，直管阻力变 。大，小

18.流体在圆管内流动时，由于流体具有粘性，使得管__________处速度为零，管的________处速度最大。管壁；中心 19. 滞流底层越薄，则 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

20.牛顿粘性定律表达式为 ，其中粘性系数 (粘度) 的物理意义是 。

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。

21. 在稳态流动系统中,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

22. 产生流体流动阻力的根本原因是：_____________________。 流体具有粘性，流动时产生了内摩擦切向力。

23. 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

24. 当20℃的水（ρ=998.2 kg/m3，μ=1.005×10-3 Pa.s）在内径为100mm的光滑管内流动时，若流速为1.0 m/s时，其雷诺准数Re为 _____，流动型态为(填滞流或湍流) ____。9.93×104, 湍流

25. 水在圆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

26. 在相同条件下，缩小管径，雷诺数（ A ） A、增大 B、减小 C、不变 27．在一定流量下，流体在并联管路中作稳 定连续流动，当并联管路数目愈多，则（ C ）。

A、流体阻力损失越大 B、流体阻力损失越小

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