流体流动试题集及参考答案

流体流动试题集及参考答案

一、填空题： 1.（3分）

雷诺准数的表达式为________________。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__________,其流动类型为______.

Re=dｕρ/μ ; 10; 湍流

2.（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

3.（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; 文丘里流量计; 湿式气体流量计 ; 皮托管

4.（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______.

1.0; 0.5

5.（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。

ｑ＝u.A ｑ＝u.A.ρ u＝ｑ/A

6.（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， Wm＝0．8Wｍａｘ， 滞流， Wm＝0.5Wｍａｘ。

7.（2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；

8.（3分）

当Re 为已知时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__________,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与____________、_____________有关。 64/Re; Re; ε/d 9.（3分）

牛顿粘性定律的表达式为__________,动力粘度 (简称为粘度)μ的SI单位为________。运动粘度ν的SI单位为__________。

τ=μdu/dy； Pa.s或N.s.m； m.s 10.（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

11.（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

12.（2分）

压头转换实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头值,流速再增大时,液位高度_______,因为___________。 降低； 阻力损失增大 13.（4分）

静止液体中两处压力相等的条件是_______________________________。

连续、同一液体、同一水平面。

14.（4分）

液体在园管内作稳定连续流动时,当Re≤________时为滞流流动,其λ=_______;当Re≥________时为湍流流动。当Re继续增大到大于某一定值时,则流体流动在完全湍流区,当ε/d为一常数时,其λ值为_______。

2000； 64/Re； 4000； 常数 15.（4分）

1at=_______kgf.m=_______ m.HO=________mm.Hg=_______N.m 1； 10； 735.6； 98070

16.（4分）

P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位__________流体所具有的静压能,称为_______________。 重量： 静压头 17.（3分）

当20℃的水（ρ=998.2kg.m,μ=1.005 厘泊）在内径为100mm的圆管内流动时,若流速为1.0 m.s时,其雷诺数Re为_______________,流动型态为___________。 9.93×10 湍流 18.（3分）

雷诺准数的表达式为____________。当密度ρ=1000kg.m,粘度=1（厘泊）的水,在内径为d=15mm,以流速为0.1 m.s在管内流动时,雷诺数等于__________,流动类型为____________。

Re=duρ/μ 1500 层流 19.（2分）

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,当流速再增大时,液位高度_______,因为___________, 降低； 阻力损失增大

20.（4分）

如图所示，已知,ρ水=1000kg.m,ρ空气=1.29kg.m,R=102mm ,则△P=_______kN.m,ξ=______。

1； 2； good ok 5/1/2013

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

A. 体系＞大气压 B. 体系＜大气压 C. 体系＝大气压

A

2.（2分）

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

3.（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( ) 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

4.（2分）

转子流量计的主要特点是( )。

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。

***答案***

C

5.（6分）

下图中高位槽液面保持恒定， 液体以一定流量流经管路，ab与cd两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，则( )。 （1）U形压差计读数

A. R＞R B. R＝R C. R＜R D. 不定

（2）液体通过ab与cd段能量损失______。

A. h＞h B. h＝h C. h＜h D. 不定

（3） ab与cd两段压差______。

A. ΔP＞ΔP B. ΔP＝ΔP C. ΔP＜ΔP D. 不定 （4） R值表示_______。

A. ab段的压差值 B. ab段位能变化

C. ab段流动能量损失 D. ab段压差值及流动能量损失

***答案***

（1） B. R＝R （2） B. h＝h

（3） C. ΔP＜ΔP

（4） C. R值表示ａｂ段流动能量损失。 ＊本题 h＝R（ρ－ρ）/ρ h＝h＝R（ρ－ρ）/ρ R＝R

ΔP/ρｇ＝h＝R（ρ－ρ）/ρ ΔP/ρｇ＝R（ρ－ρ）/ρ－ｌ

6.（2分）

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。

***答案*** D

7.（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。

A. 2 B. 8 C. 4

***答案*** C

8.（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。（ ）

A. a位置 B. c位置 C. b位置

本题目有题图：titu015.bmp

***答案*** A

9.（2分）

用SI制基本单位表示的压强的单位应该是（ ）

A. Pa B. N.m C. kg.m.s D. mmHg ***答案*** C

10.（2分）

表压与大气压、绝对压的正确关系是（ ）。

A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压 C. 表压＝绝对压+真空度

***答案*** A

11.（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。

A. 平方 B. 五次方 C. 一次方

***答案*** C； A 12.（2分）

流体流动产生阻力的根本原因是,因为流体流动（ ）。 A. 遇到了障碍物； B. 与管壁产生摩擦 C. 产生了内摩擦切向力

***答案*** C

13.（2分）

在稳定连续流动系统中,单位时间通过任一截面的（ ）流量都相等。 A. 体积 B. 质量 C. 体积和质量

***答案***

B

14.（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（ ）。

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

***答案***

A

15.（2分）

转了流量计的工作原理主要是靠流体（ ）。 A. 流动的速度 B. 对转子的浮力 C. 流动时在转子的上、下端产生了压强差。

***答案*** C

16.（2分）

将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ ）。 A. 变小 B. 变大 C. 不变

***答案*** B

17.（2分）

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. 1/4 B. 1/2 C. 2倍

***答案***

A

18.（2分）

设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强（ ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压、

***答案*** B

19.（2分）

一般情况下,温度升高,液体的粘度（ ）；气体的粘度（ ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变

***答案*** B； A 20.（2分）

园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（ ）。 A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流

***答案*** A

三、判断题： 1.（2分）

化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（ ）

***答案*** √

2.（2分）

用U形管液柱压差计测量流体压强差时,测压管的管径大小和长短,都会直接影响测量的准确性。（ ） ***答案*** ×

3.（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*** ×

4.（2分）

当流体充满导管（圆形）作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。（ ）

***答案***

×

5.（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*** ×

6.（2分）

孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文氏流量计小得多。（ ）

***答案*** ×

7.（2分）

经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型肯定是层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他单位制应有另外数值。( )

***答案*** ×

8.（2分）

表压强代表流体的真实压强。（ ） ***答案*** ×

9.（2分）

流体流动状态的判断依据是雷诺数Re。（ ） ***答案***

√

10.（2分）

一般情况下气体的粘度随温度的升高而增 大（ ）；液体的粘度随温度的升高而减小。（ ）

***答案*** √ ; √ 11.（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*** √

12.（2分）

当量直径de,既可用来计算雷诺数Re（ ）；也可用来计算非园形管子的截面积。（ ）

***答案***

√ ; × 13.（2分）

流体阻力产生的根本原因是流体与壁面之间的摩擦而引起的。（ ）

***答案***

×

14.（2分）

原油在园形管中作湍流流动时,其它条件不变,而管长增加一倍,则阻力损失增加一倍,（ ） ***答案*** √

15.（2分）

在并联的各条管路中稳定流动时,流体的能量损失皆相等。（ ） ***答案*** √

16.（2分）

液体的相对密度是指液体的密度与水的密度的比值。（ ） ***答案*** √

17.（2分）

流体流经孔板流量计的能量损失较大（ ）；而流经文丘里流量计的能量损失较小（ ）

***答案*** √; √ 18.（2分）

滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（ ） ***答案*** ×

19.（2分）

如图所示的转子流量计的安装是正确的（ ）

***答案*** √

20.（2分）

稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等（ ）；则流经各截面处的体积流量也相等（ ）

***答案***

√; √ good ok 5/1/2013

四、简答题： 1.（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***

pa /ρ+Zg=p/ρ+Σhf ； 当(pa /ρ+Zg)>p/ρ时, 由1流向2, 当(pa /ρ+Zg)

2.（8分）

学习流体流动与输送,你认为应解决些什么问题？ ***答案***

学习流体流动与输送一般应解决以下问题： (1) 合理选择流体输送管道的管径。

(2) 确定输送流体所需的能量和设备。

(3) 流体流量测量和速度、体积和质量流量、压力，以及控制。 (4) 流体流动的形态和条件，作为强化设备和操作的依据。

3.（8分）

理想流体和实际流体如何区别？ ***答案***

理想流体是流体没有粘性，流动时，不产生摩擦阻力，液体体不可压缩，受热不膨胀；而实际流体是具有粘性，有摩擦阻力，液体是可以压缩，受热是膨胀。

4.（8分）

Z＋p/ρｇ＝Z＋p/ρｇ （1），

ｐ＝ｐ＋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。

5.（4分）

在常温下输送水,若管径一定,流量增大一倍,雷诺准数增加多少？若流量一定,管径增大一倍,则雷诺准数又如何变化？ ***答案***

V＝（π/4)d.u u'=2u Re=duρ/μ Re' 增大一倍 V=(π/4)(2d).u' u'=u/4 Re'=Re/2

6.（3分）

说明流速、体积流量、质量流量的单位以及他们之间的关系。 ***答案***

流速 u, m.s 体积流量V, m.s 质量流量W, kg.s u=V/A; W=V.ρ

7.（5分）

何谓层流流动？何谓湍流流动？用什么量来区分它们？ ***答案***

层流：流体质点沿管轴作平行直线运动，无返混，在管中的流速分布为抛物线，平均流速是最大流速的0.5倍。

湍流：流体质点有返混和径向流动，平均流速约为最大流速的0.8倍。 以Re来区分，Re<2000为层流、Re>4000为湍流。

8.（3分）

何谓牛顿型流体？何谓非牛顿型流体？

***答案***

服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体。不服从牛顿粘性定律的，称为非牛顿型流体。非牛顿型流体又分为假塑性流体和胀塑性流体。

9.（8分）

如图所示的某一输水管路中，高位槽液位保持恒定，输水管径不变。有人说：由于受到重力的影响，水在管路中会越流越快，即水通过2-2'截面的流速u大于通过1-1'截面的流速u。这种说法对吗？为什么？

***答案***

不对。因为是稳定连续流动

按连续性方程知：m=m，输水则V=V，现管径不变d=d，故u=u

10.（8分）

如图所示，水在水平管中作稳定连续流动，从A流向B，问： （1）体积流量V和V哪个大？为什么？ （2）流速u和u哪个大？为什么？

（3）静压头P/（ρg）和P/（ρg）哪个大？为什么？

***答案***

(1) 因为输水，按连续性方程知 V=V (2) ∵V=V 而d＜d ∴u＞u

(3) ∵Z+P/(ρg)+u/(2g)=Z+P/(ρg)+u/(2g)+Hf 而 水平管Z=Z 又∵u＞u

若 H=0 则 P/（ρg)＜P/(ρg) ;

若 H≠0则 P/(ρg)和P（ρg)哪个大？要由u和u、H之值决定。

11.（8分）

在有一个稳压罐的一条管径不变的输送管上的A.B处分别装上一个相同规格的压力表（如图所示）。问：

（1）当管路上的阀门C关闭时，两个压力表的读数是否一致？为什么？

（2）当管路上阀门C打开时，两个压力表的读数是否相同？为什么？（设A.B处的气体密度近似相等）

***答案***

（1）阀C关闭时，流体为静止状态，同一水平面上∴P=P。 （2）阀C打开，流体流动，有阻力，为Z=Z，d=d 且ρ=ρ 则u=u ∴P＞P

12.（10分）

用如图所示的实验装置得实验记录如下表所示：

皮托管编号 1 2 3 4 管内直径mm 12.7 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 435.5 407.5 405.1 376.5 时玻管水 正对水流方向 柱高度mm 皮托管测压孔 389.5 401.8 347.6 322 平行水流方向 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mmHO？

(2)、水由第2点处流到3点处的阻力损失压头为多少mmHO？ (3)、第1点的速度为多少m.s?

***答案***

(1) Z=21(mmHo ) ,

P/(ρg)=H'-Z=322-21=301(mmHo) h=u/(2g)=376.5-322=54.5(mmHo) (2) h=407.5-405.1=2.4(mmHO) (3) ∵ u/(2g)=435.5-389.5=46(mmHO) ∴ u=0.95m.s

13.（10分）

用如图所示的实验装置得实验记录如下表示：

问：（1）第1点的位压头，静压头和动压头各为多少mmHo

（2）水从第1点处流到第2点的流动阻力损失压头为多少 mmHO

(3) 皮托管测量孔平行水流方向时，测出的H'=401.8mm＞H'=389.5mm？ 皮托管编号 1 2 3 4 管内直径mm 12.7 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 时玻管水 正对水流方向 平行水流方向

435.5 407.5 405.1 376.5

柱高度mm 皮托管测压孔 389.5 401.8 347.6 322

***答案***

(1) Z=72mmHo

P/(ρg)=H'-Z=389.5-72=317.5mmHO h=u/(2g)=435.5-389.5=46mmHO (2) h=435.5-407.5=28mmHo

(3) H'=h+h ∵ d＞d ∴u＜u 即 h＞h h=46mmHo h=407.5-401.8=5.7mmHo ∴ h-h=46-5.7=40.3mm

而 h=28mm ＜(h-h)=40.3mm 又 H'=h+hz

按 hz+h+h=hz+h+h+h 即：H'+h=H'+h+h

∴H'＜H'

h——位头 H'=h——静压头 h——动压头

14.（8分）

一定量的液体在园形直管内作稳定连续滞流流动。若管长及液体的物性不变,而管径减至原来的一半,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？ ***答案***

∵ hf=λ(L/d)u/2

而滞流时 λ=64/Re=64μ/(d*u*ρ) 流速：u=4V/(πd)

而题设V、L、μ、L不变，即hfα1/d ∵d=d/2 ∴hf=16hf

15.（8分）

在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水（μ油＞μ水）,若雷诺数相同,且密度相近,试判断油速大还是水速大？为什么？ ***答案***

∵Re油=Re水 而 u油＞u水，∴ u油＞u水 16.（8分）

如图所示，液体分别从两容器中流出，液面保持不变，排出管径相同。问： （1）图（a）中1-1和2-2截面的u＞u还是u=u？为什么？

（2）图（a）、（b）中Z＞Z其它条件不变，忽略阻力损失，则出口处的速度u 与 u哪个大？为什么？

（3）图（a）、（b）中Z=Z，则截面2-2*处的速度与u哪个大？为什么？

***答案***

（1）因液体连续稳定流动，且d=d∴u=u=u （2）∵u=[2g(z-∑h)] 题设h=h=0 ∵Z＞Z ∴u＞u

(当然 ∵Z＞Z则hf＞hf , ∴当hf不能忽略时， u与u关系视具体情况而定）。 （3）由（1）和（2）结果知 ∵u=u 而u＞u ∴ u＞u

17.（8分）

某车间用水量由水塔稳定供给（如图示）。现若将出口阀A关小,其流量有无改变？为什么？

+λ(l/d)(u/2g) ∴H=14.2 m 2.d'=0.080 m

H'=128 m 3.管径越大,塔高越低

管径越小,塔高越高

16.（12分）

某高位槽与内径为100mm的钢管相连，槽内为常温水，直管总长30 m，有90度弯头3个，闸阀（全开）和球阀（全开）各1个，水从管口流出。问欲得到每小时22.7 m的排水量,槽内水面应比管出口高多少m ？（取λ＝0.0256，由容器入管口ζ＝0.5， 管子出口ζ＝1.0，闸阀全开ζ＝0.17，球阀全开ζ＝6.0，90度弯头ζ＝0.75）。

***答案***

在高位槽与管出口处截面，列柏努利方程式：

gZ+u/2+P/ρ=gZ+u/2+P/ρ+∑hf Z=Z, Z=0 u=0 p=p=0(表压) d=0.1 m, ρ=1000 , u=Vs/A=0.803 m.s Σζ=0.5+1.0+0.17+6.0+0.75×3=9.92

Σh=(λ(l/d)+9.92)u/2=5.67 J.kg 9.81Z=+5.67 Z=0.58 m

17.（20分）

有一垂直管道，内径由300mm渐缩至150mm。常温的水从下而上流动。现测得水在粗管和细管内的静压强分别为19.6×10和17.0×10N.m（表压），测压点的垂直距离为1.5m。如两测压点的摩擦阻力可忽略不计，试求水的流量为若干m.h？

***答案***

在两测至点间列柏努利方程得：

zg+P /ρ+u/2=zg+p/ρ+u/2+hf 0+19.6×10/1000+u/2

=1.5g+17.0×10/1000+ u/2+0

196+ u/2=184.7+ u/2........(1)

由连续性方程知:u=ud/d=u×0.15/0.3=0.25u 代入（1）式得：u=4.91m.s

∴ V=3600.πdu/4

=3600.π×(0.15)×4.91/4=312.2m.h

18.（20分）

某车间准备用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内，已知管子规格为Φ60×3.5mm钢管，管内流速为2m.s，吸入管路的能量损失为19.6J.kg,压出管路的压头损失为4mHO (均包括全部的局部阻力损失在内）,其余参数见附图示。试求该泵提供的有效功率。

***答案***

定储槽液面为1-1，且为基准面，高位槽液面为2-2，列柏式： Zg+P /ρ+u/2+We=Zg+P /ρ+u/2+∑h ∑h=h吸+hf压=19.6+4×9.807=58.84J.kg ∴ -100×13.6/1000+we=8×9.81+58.84

∴ We=138.7J.kg m=π/4×0.053×2=4.41×10kgs ∴ Ne=We m=138.7×4.41×10=0.612W

19.（16分）

某输水管路如图所示，水箱液面保持恒定。当阀门A全关闭时，压力表读数为177kN.m ,阀门全开时，压力表读数为100 kN.m。已知管路采用Φ108×4mm钢管，当阀门全开后，测得由水箱至压力表处的阻力损失为7.5mHo。问：全开阀A时水的流量为多少m.h？（ρ水=1000kg.m，p大=98.1kN.m)

***答案***

定水箱液面为1-1，压力表处为2-2，列柏式：

Z+P /(ρg)+u/(2g)=Z+P/(ρg)+u/(2g)+H ∵ Z=P/(ρg)=177×10/(1000×9.807)=18m ∴ 18+0+0=0+100×10/(1000×9.807)+u/(2g)+7.5 ∴ u=2.43m.s

∴ V=3600π2.43×(0.1)/4=68.67m.h

20.（20分）

现有一条水平通风管道，在某处用渐缩管将Φ508×4mm和Φ408×4mm的大小钢管连接起来。现为粗略地估算其流过的空气量，在渐缩管的两端各装上一个U形测压计，得读数如图所示。若空气流过渐缩管的压头损失可忽略不计，试求流过的质量流量为多少kg.h？（已知空气在标准状态下的密度为1.29kg.m,当地大气压为100kN.m)

***答案***

两测压点处截面分别为1一1和2一2。因空气流过两截面间的压力变化不大，可用柏式；

而P=ρRg=1600×9.807×0.076=1193N.m P=ρRg=1000×9.807×0.102=1000.6N.m Pm=100×10+(1193+1000.6)/2=101.1kN.m ∴ρ=1.29×273/(273+27)×101.1/101.3=1.17kg.m ∴P/ρ+u/2=P/ρ+u  /2

而 1193/1.17+u/2=1000.6/1.17+u/2...........<1> 又因连续流动，忽咯ρ影响

∴u=u(d/d)=u(400/500)=0.64u

代入<1>式得：u=23.65m.s

∴m=3600.π（0.4）×23.65×1.17/4=12512kg.h

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