流体流动0.029

流体流动

一、 填空：

1、连续性介质假定是指__________________________。 2、液封是指_________________________。

3、流体阻力产生的根源是__________________________。粘性是指__________________________。 4、在连续稳定流动过程中，流速与管径的（ ）成正比。均匀圆管内流体的流速不因流阻的存在而（ ）。 5、无因次数群是（ ）的数组。 6、滞流与湍流的根本区别是（ ）。

7、一定量的流体在圆形直管内流过，若流动处于阻力平方区，则流动阻力与速度的（ ）成正比。 8、圆形直管内流体滞流流动的速度分布呈（ ）形状。其平均速度是中心最大速度的（ ）。摩擦阻力系数与雷诺数的关系是（

第一章 单元自测题

一、填空题

1、某设备的真空表读数为200mmHg，则它的绝对压强为 mmHg。当地大气压强为101.33kPa。

2、牛顿粘性定律表达式为 ，它适用于 流体呈 流动时。 3、流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是 曲线，中心最大速度为平均速度的 倍。摩擦系数与 无关，只随 加大而 。

4、流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数是 函数，若在阻力平方区，则摩擦系数是 函数，与 无关。

5、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 。

6、毕托管测得的是管道中 速度，孔板流量计测得的是 速度。转子流量计的特点是 。

7、流体在一段水平管中流过，测得的平均流速为0.5m/s，压强降为10Pa，Re为1000，管中心线上速度为 m/s，若平均速度增大到1m/s，则压强降变为 Pa。

8、常用测定流量的流量计有 、 、

流体流动题库

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

23. 10℃的水以500 L/min的流量流过一根长为300 m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm。有6 m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。

解：这是关于试差法的应用。

10?C的水，??999.7kg/m3 ??130.7? 7?51P0a?s 在管路两端端列柏努利方程，以管子中心线所在的水平面为基准面，得

pA?pB?hf??6m ?gg由范宁公式

?hgflu2 (1) ??d2g(1) 在该题中，假设?不是最好的选择，因为管径不知道，不好由?/d 反查?'，且假设?后由于不知道d，也不能求u和Re。

(2) 假设管径为待求量，但若假设d，由于实际生产中管子的规格多样，范围太广，不易得到准确范围。

(3) 可假设u

根据本教材表1?1，选择合适的流速代入计算。自来水的流速为1~1.5m/s。 取水的流速为1.3 m/s。根据给出的?也可判断，所计算的阻力损失和管子的粗糙度有关，必定为湍流。且流体黏度比较大，必须使u在较大值时保证水是湍流的。 d?4VS4?0.5/60 4??0.090m4?90.mm??u3.1?41.36?2gd12?9.81?0.

流体流动

1. 用U型压差计测量压强差时，压强差的大小（ ）。

A. 与读数R 有关，与密度差（ρ指-ρ）有关，与U形管粗细无关 B. 与读数R 无关，与密度差（ρ指-ρ）无关，与U形管粗细有关 C. 与读数R 有关，与密度差（ρ指-ρ）无关，与U形管粗细无关 D. 与读数R 有关，与密度差（ρ指-ρ）无关，与U形管粗细有关

（答案 A）

2. 如下图，若水槽液位不变，①、②、③点的流体总机械能的关系为（ ）。 A. 阀门打开时，①>②>③ B. 阀门打开时，①=②>③ C. 阀门打开时，①=②=③ D. 阀门打开时，①>②=③

（答案 B）

3. 在定态流动系统中，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（ ）倍。

A. 2 B. 8 C. 4 D.6 （答案 C）

4. 为提高U形压差计的灵敏度较高，在选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（ρ

。 指-ρ）的值（ ）

A.

第1章 流体力学基础

1.1 主要公式

1.1.1牛顿内摩擦定律

????dudy (1-1)

?－切应力，Pa；

dudy－速度梯度，s-1；

?－流体动力粘度，Pa·s

1.1.2 稳定流动总能量方程式 单位质量流体的能量平衡式

e1?p1v1?gZ1?u122?q?w?e2?p2v2?gZ22?u22u22u222 (J/kg) (1-2a)

h1?gZ1?u12?q?w?h2?gZ2? (J/kg) (1-2b)

q?w??h?g?Z??2 (J/kg) (1-2c)

式中 Z—某一液面距基准面的高度，m；

u—流体流动速度，m/s；

e—单位质量的流体所具有的内能，J/kg； p—流体绝对压力，Pa；

v—流体的比体积，m3/kg；

3

ρ—流体的密度，kg/m；

w—单位质量的流体所具有的功，J/kg； q—单位质量的流体所具有的热量，J/kg； h—单位质量的流体所具有的焓，J/kg。

式中以下标1表示的项为体系进口截面上流体的能量，下标2表示的项为体系出口截面上流体的能量。

1.1.3 不可压缩理想流体的稳定流动与柏努利（Bernoulli）方程

gZ1?p1?u122??

实验一：流体流动阻力的测定

一， 摘要

本实验以水为介质，使用FFRS-Ⅱ型流体阻力实验装置，通过测定不同管

道中流体流量和测压点间的压强差，结合已知管径管长，应用机械能守恒式算出不同管道摩擦阻力系数和雷诺数关系。实验验证了湍流状态下直管摩擦阻力系数受Re和ε/d共同影响；层流状态下，直管摩擦阻力系数仅是Re的函数，且在双对数坐标系内呈线性关系；局部阻力系数受Re和局部性状影响。

二， 目的及任务

⑴ 掌握测定流体流动阻力实验的一般方法。

⑵ 测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ζ。 ⑶ 测定层流管的摩擦阻力。

⑷ 验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和粗糙度的函数。 ⑸ 将所得光滑管的λ－Re方程与Blasius方程比较。

三， 实验原理

1. 直管摩擦阻力

不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在突然扩大，弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素比较多，在工程上采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。

流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为

绪论化工原理课程是化工、制药、生物、环境、 过程控制与装备的一门主干课程，是综合运用 数学、物理、化学、计算技术等基础知识，分 析和解决化工类型生产过程中各种物理操作问 题的技术基础课。 学习绪论，掌握五个方面的内容。

一、化工生产过程与单元操作 二、化工原理课程的研究方法 三、化工原理课程学习的要求 四、化工原理课程的五个重要基本概念 五、化工常用量和单位

一、化工生产过程与单元操作化工生产过程： 用化工的手段将原料加工成产品的生产过程，称为化工生产过程。 化 工产品成千上万，每种产品均有它自己特定的生产过程。由于原料、 产品的多样性及生产过程的复杂性，形成了数以万计的化工生产工艺。

例如：乙炔法制取聚氯乙烯的生产是以乙炔和氯化氢为原料进行加成 反应以制取氯乙烯单体，然后单体在0.8MPa、55℃左右进行聚合反应 获得聚氯乙烯。聚氯乙烯的工艺流程图见图1。

HCL 单 体 合 成加 入 成 分 ( (含有少量杂质 ( 水

碱液

全凝器 氯乙烯(CH2=CHCL)

H2O C2H2(g)含有少量杂质 反应釜 水 液体 压缩冷凝水洗

碱洗(除未反应的 HCL) 精馏塔

杂质

产品

(聚氯乙烯)

高压聚合

聚氯乙烯化工生产过程流程示意图干燥

(聚氯乙烯)

(1)化工生产过程的

绪论化工原理课程是化工、制药、生物、环境、 过程控制与装备的一门主干课程，是综合运用 数学、物理、化学、计算技术等基础知识，分 析和解决化工类型生产过程中各种物理操作问 题的技术基础课。 学习绪论，掌握五个方面的内容。

一、化工生产过程与单元操作 二、化工原理课程的研究方法 三、化工原理课程学习的要求 四、化工原理课程的五个重要基本概念 五、化工常用量和单位

一、化工生产过程与单元操作化工生产过程： 用化工的手段将原料加工成产品的生产过程，称为化工生产过程。 化 工产品成千上万，每种产品均有它自己特定的生产过程。由于原料、 产品的多样性及生产过程的复杂性，形成了数以万计的化工生产工艺。

例如：乙炔法制取聚氯乙烯的生产是以乙炔和氯化氢为原料进行加成 反应以制取氯乙烯单体，然后单体在0.8MPa、55℃左右进行聚合反应 获得聚氯乙烯。聚氯乙烯的工艺流程图见图1。

HCL 单 体 合 成加 入 成 分 ( (含有少量杂质 ( 水

碱液

全凝器 氯乙烯(CH2=CHCL)

H2O C2H2(g)含有少量杂质 反应釜 水 液体 压缩冷凝水洗

碱洗(除未反应的 HCL) 精馏塔

杂质

产品

(聚氯乙烯)

高压聚合

聚氯乙烯化工生产过程流程示意图干燥

(聚氯乙烯)

(1)化工生产过程的

实验一 流体流动阻力测定

实验学时： 4 实验类型：综合性 实验要求：必修 一、实验目的

通过本实验的学习，使学生了解流动阻力损失的测定方法。

二、实验内容

1、测定水在不同流速下通过直管的阻力损失，标绘摩擦因数λ——雷诺数Re的关系曲线，并绘制出“公认”的关系曲线以作比较。

2、测定闸阀的局部阻力，确定该管件的阻力系数ζ。

三、实验原理、方法和手段

实际流体在管路系统中流动时会产生流动阻力。根据流动阻力产生的原因不同，分

为直管阻力和局部阻力。它们的计算依据为：

?Plu2??直管阻力损失： hf? ?gd2g?Pu2??局部阻力损失：hf? ?g2g

实验中分别测定流体在通过被测直管段和被测管件时的压降，流量计计量管路流量以确定流速，从而可算出相应条件下的摩擦因数和阻力系数。

四、实验组织运行要求

集中授课形式

五、实验条件

实验装置： 1、循环水箱 2、涡轮流量传感器 3、流量调节阀 4、离心泵 5、闸阀

1

6、压差计I 7、压差计II

被测直管段长为2m，管路管径为 长度为 0.2 m

3\3\4，闸阀直径为 4；闸阀两端的测压嘴之间的直管段

参数测量：参数测量 （1）流量测量

采用涡轮流量计测量流量。涡轮流量计由一次仪表涡轮流量