1、流体流动 一、填空题 1某设备的真空表读数为 200 mmHg，则它的绝对压强为 _mmHg。当地大气压强为 101.33 103Pa. 2在静止的同一种连续流体的内部，各截面上 _与 _之和为常数。 3法定单位制中粘度的单位为 _， cgs 制中粘度的单位为 _，它们之间的关系是 _。 4牛顿粘性定律表达式为 _，它适用于 _流体呈 _流动时。 5开口 U 管压差计是基于 _原理的测压装置，它可以测量管流中 _上的 _或 _。 6流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是 _形曲线，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_。 7流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数
2、 是 _函数，若流动在阻力平方区， 则摩擦系数是 _函数，与 _无关。 8流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 _。邻近管壁处存在_层， Re 值越大，则该层厚度越 _ 9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 _。 10测速管测得的是管道中 _速度，孔板流量计测得的是 _速度。可从 _上直接读出被测流体的体积流量。 11测速管和孔板流量计均属于 _型流量计，是用 _来反映流量的。转子流量计属于 _流量计，是通过 _来反映流量的。 12涡流粘度 e_物质的物理性质，是 _的函数。 13流体在一段水平管中流过，测得平均速度为 0.5 m/s，压强降为 10 Pa
3、， 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。 14写出流体在一段装有若干个管件的直管 L 中流过的总能量损失的通式_，它的单位为 _。 15不可压缩流体在由两种不同直径组装成的管路中流过时，流速与直径的关系为_。 16局部阻力的计算方法有 _。 17理想流体在管道中流过时各截面上 _相等，它们是 _之和，每一种能量 _等，但可以 _。 18柏努利方程式是以 1kg 不可压缩流体为基准推导出的，用于可压缩流体时的条件为 _。 二、选择题 1. 在法定计量单位制中，粘度的单位为（ ） A. cP B P C g/(cm.s) D Pa.s
4、 2. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是 ( ) A.同一种流体内部 B连通着的两种流体 C 同一种连续流体 D.同一水平面上，同一种连续的流体 3. 牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体 ( ) A. 应作滞流流动 B. 应作湍流流动 C. 应作过渡流流动 D. 静止的 4涡流粘度 e 是（ ）。 A. 流动情况的函数 B. 流体的物理性质 c湍流时流体的粘稠度 D. 内摩擦力大小的指标 5. 在一水平变径管道上，细管截面 A 及粗管截面 B与 U 管压差计相连 ，当流体流过时压差计测量的是（ ） . A、 B两截面间的总能量损失 B. A、 B两截面间的动能差， C. A、 B两
5、截面间的局部阻力 D. A、 B两截面间的压强差 6. 直径为 57mm 3.5 mm 的细管逐渐扩到 108mm 4mm 的粗管，若流体在细管内的流速为 4 m/s，则在粗管内的流速为（ ）。 A. 2 m/s B. l m/s C. 0.5 m/s D. 0.25 m/s 7气随直径不变的圆形管道 内作等温定态流动各截面上的（ ） . A. 速度相等 B. 体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D. 质量流速相等 8. 流速在阻力平方区流动时的摩擦阻力（ ） A不变 B. 随流速加大而加大 C与 u . 成比例 D. 与 u 成比例 9. 孔板流量计与测速管都是属于定节流面积的流量计，利用（
6、）来反映流量的。 A. 变动的压强差 B. 动能差 C. 速度差 D. 摩擦阻力 10. 滞流和湍流的本质区别是（ ）。 A. 湍流的流速大于滞流的 B. 湍流的 Re 值大于滞流的 C. 滞流无径向脉动，湍流有径向脉动 D. 湍流时边界层较薄 11在阻力平方区内，摩擦系数（ ）。 A为常数，与 /d、 Re 均无关 B. 随 Re 值加大而减小 C与 Re 值无关，是 /d 的函数 D. 是 Re 值与 / d 的函数 三、计算题 1. 苯和甲苯的混合蒸气可视为理想气体，其中含苯 0.60(体积分数）。试求 30、102 103Pa 绝对压强下该混合蒸气的平均密度。 *2. 水在如本题附图所
7、示的水平管内流过，于管道中 1-1截面上装有倒置与正置相串联的玻璃 U 形管测量 1-1 面处的压强。倒置 U 型管中充满了水，正置 U 形管内以汞为指示剂，其上读数 R 为 250mm，为了防止有毒的汞蒸气扩散至大气中，于 U 形管开口右支管的汞面上灌以 R为 20mm 的水。 U 形管内水与汞相连，其中无气泡。 U 形管中较低的汞面与管中心线间的垂直距离 h 为 200mm。求 1-1面的压强 p1。 3. 本题附图所示的开口容器内盛有密度 1 为 800 kg/m3 时的油 与密度 2 为 1000 kg/m3的水，油水交界面至底部测压口中心的距离 h2 为 600mm，油层高度 h1
8、为 700mm。试求： (1)图中 pA 及 pA、 pB及 pB分别为同一水平面上的压强，判断下列关系是否成立： pA=pA 及 pB=pB (2)水在玻璃管内的高度 h。 4. 如本题附图所示，用玻璃虹吸管将硫酸从贮槽中吸出，硫酸的液面恒定不变，液面距虹吸管出口的垂直距离为0.4 m，求硫酸在出口管内侧的流速。 5如本题附图所示， 219mm 6mm 的水平输油管埋于地下 h2 为 500mm 的深处，在相距 L为 4000mm 的 1-1及 2-2面处分别开有两个测压口，用软管与地面上的 U 形压差计相连， U 管内指示剂为水，其读数 R 为 200mm。压差计弯管中心与地面垂直距离 h
9、1 为 1000mm。油的密度 s 为 800 kg/m3，取水的密度 A 1 000 kg/m3。油在管内流过时的摩擦系数 为 0.04。求： (1)油在管道中的质量流量； (2)由于工作中需要知道 1-1截面上的表压强，如何在已有的装置上稍加变动即可测出。若数据够用，算出 1-1面的表压强；若不够，指出缺少的数据，并列出计算公式。 6合成氨工业的碳化工段操作中，采用本题附图所示的喷射泵制浓氨水。喷射泵主体为 57mm 3mm 的管子渐收缩成内径为 13mm 的喷嘴。每小时将 1 104kg 稀氨水连续送入，流至喷嘴处，因流速加大而压强降低将由中部送人的氨气吸人制成浓氨水。稀氨水性质与水近似
10、，可取其密度为 1000 kg/m3。稀氨水进口管上压强表读数为 1.52 105 Pa，由压强表至喷嘴内侧的总摩擦阻力为 2 J/kg。试求稀氨水在喷嘴内侧的压强。 7. 在定态条件下，水以 4 m/s 的速度进人直径由 100mm 逐渐扩大至 200mm 的渐扩管，如本 题附图所示。细管与粗管的测压口分别与玻璃管相连，水在玻璃管内分别升高 h1 及 h2。若 h1 为 100mm，求 h2 的值。两测压口间的流动阻力可以不计。取水的密度为 1000kg/m3 。 8在填料塔中用水洗去气体中微量氨气，如本题附图所示。以下方 U 管压差计测气体通过填料层的压强差；用上方开口压差计测塔顶测压口截
11、面上的压强。两压差计中均以水为指示剂。图中所标尺寸为 h1 6000mm、 h2=840mm、 R=230mm 及 R=21mm。流动可视为等温定态流动，流动过程中气体密度 g 可视为常数，为 1.21 kg/m3，水的 密度为 1000kg/m3。求气体通过填料层因克服摩擦阻力而引起的压强降 pf。 *9. 用泵将湖水经内径为 100mm 的钢管输送至岸上 A 槽内，如本题附图所示。湖面与 A槽液面间的垂直距离为 3m，出口管高于液面 lm。输水量为 60m3/h。有人建议将输水管插人槽 A 的液面中，如图中虚线所示。从泵的轴功率角度来看，用计算结果说明哪种方案合理。数据：摩擦系数 0.02
12、，包括一切局部阻力在内的管子总长度 l +le = 50 m，湖水密度 = 1000 kg/m3，泵的效率 =0.8，管子出口埋在液面下后设总长度变 为 l +le =51.5 m.。 10. 粘度为 30 cP，密度为 900kg/m3 的液体，自开口槽 A 经 45mm 2.5mm 管道流至开口槽 B，两槽液面恒定。如本题附图所示，在水平管路上设置一个阀门，当阀门全关时，阀门前、后的压强表上分别指示压强为 88.3 103Pa 及 44.15 103Pa。将阀门调至 1/4 开度，流量为 3.34m3/h，阀门前、后管长分别为 50 m 及 20 m(包括一切局部阻力的当量长度 )。试求阀
13、门开度为 1/4 时阀门的当量长度。 摩擦系数计算式为 流： Re64 光滑管湍流： 25.0Re3164.0 *11. 如本题附图所示，用泵将河水经 57mm 3.5mm 无缝钢管输至高位槽，高位槽中液面恒定。泵出口处装有压强表，设备相对位置示于附图中，包括一切局部阻力当量长度在内的管子总长度为：压强表前为 20m，压强表后为 80 m。求流量为 10m3/h 时： （ 1）泵的轴功率，效率为 0.8；” （ 2）压强表上读数。 数据： （ 1） =1000kg/m3、 =1 10-3Pas （ 2）滞流 Re64 （ 3）湍流光滑管 25.0Re3164.0 ，用于钢管时为了安全加大 30
14、%安全因素。 12. 如本题附图所示，用离心泵将储槽 A 中的溶液送至高位槽 B。两槽液面恒定，期间垂直距离为 12m。在 42mm 2.5mm 的水平管上装有孔板流量计，用角接取压法装置的 U管压差计测量孔板两侧的压强差，压差计中指示剂的读数 R为 0.54 m。 小孔直径 d0为 20 mm.不包括管管子进、出口损失的全系统直管与管件的当量长度之和为 50m。溶液密度为 1260 kg/m3，粘度为 1cP，指示剂密度为 13 600 kg/m3。流 动时的摩擦系数 为 0.0185。泵的效率0.8，试求泵的轴功率。 13内径 d1 为 100mm 的垂直细管突然扩大至内径 d2为 200
15、mm 的粗管。在定态条件下，水以 8 m/s 的流速从顶部进人而从底部排出。两管上的测压口与水银 U 管压差计相连，两测压口间的垂直距离为 1.5 m，其间直管摩擦阻力可以略去不计，突然扩大阻力按下式计算： 21 212221/ , uddh ef 式中： /,efh 突然扩大阻力， kgJ/ ； 1d 细管内径， m； 2d 粗管内径， m； 1u 水在细管内的流速， sm/ 。 取水的密度 =1 000 kg/m3，汞的密度 =13 600 kg/m3。 试求： (1)U 管压差计中指示剂液面哪一侧高？ (2)压差计 R 的读数。 14. 在定态条件下，密度为 800kg/m3、粘度为 7
16、3 cP 的某种油品，由 A 槽通过内径为300mm 的光滑管送往 B槽，两槽液面间的垂直距离为 3.2 m，如附图所示。系统的直管长度与所有管件的当量长度之和为 150 m.求油品的体积流量。湍流光滑管 =0.316 4/Re0.25，层流=64/Re。提示：先按湍流计算。 15. 本题附图为管壳式换热器示意图，热、冷溶液在其中交换热量，已知换热器外壳内径为 600mm， 其中装有 269 根 25mm2.5m 的列管束。每小时有 5104kg 冷流体在管束外侧流过，已知该冷流体的平均密度为 810kg/m3，粘度为 1.9110-3Pas。试求冷流体在管束外流过的流型。 16. 用泵将 2
17、0的苯从地下储罐送至高位槽，流量为 18m3/h。高位槽液面比贮罐液面高 10 m。泵吸入管为 89 mm 4 mm 的无缝钢管，直管长为 15m，管路上装有一个底阀（可粗略地按旋启式止回阀全开时计）和一个标准弯头。泵排出管为 57mm3.5 mm 的无缝钢管，直管长度为 50 m，管路上装有一 个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐及高位槽均与大气相通，且两者的液面恒定。试求泵的轴功率，泵的效率为 0.85。 参考答案 一、填空题 1. 560mmHg 2. 位能 静压能 3. sPa. P 或 cP 1 sPaPcP .101101 32 4. dydu 牛顿型 滞流 5. 流
18、体静力学 任意截面 表压强 真空度 6. 抛物线 2 管壁粗糙度 Re 减小 7. /d 及 Re /d Re 8. 零 滞流内 薄 9. 不 摩擦阻力 10. 局部 平均速度 转子流量计 11. 定节流面积 变动压强差 定压强差 变动的截面积 12. 不是 流动状态 13. 1 20 14. 22ud llh ef J/kg 15. 21221 dduu16. 阻力系数法与当量长度法 17. 总机械能 位能、功和静压能 不一定相等 互相转化 18. %201 21 ppp 二、选择题 1.D 2.D 3.A 4.A 5.D 6.B 7.D 8.D 9.A 10. C 11.C 三、计算题 1
19、. 338.3 mkgm 2. 表压Pap 31 1051.35 3.（ 1） /AA pp /BB pp 4. smu /8.2 5.（ 1） hkgw /105.109 3 （ 2）先将 2 2/ 面上软管挟死，然后将它与压差计分开。尚缺少由 U 管左侧指示剂液面到 U 形弯管中心处的垂直距离 x 。计算公式为 21/1 hhxggRpp AAa /R 为拔去软管后压差计上的读数。 6. 喷嘴内侧压强 = 真空度Pa31068 7. mmh 5.8642 8. Pap f 3.2256 9. 管出口插入液面下合理。 10. 阀门开度为 1/4 时的当量长度为 29.52m 11.（ 1） WN 3.857 （ 2） )(10216 3 表Pap 12. WN 522 13.（ 1）与细管相连的支管内指示剂液面较高 （ 2） mmR 1.97 14. smV 31.476 15. Re=1266 属于滞流 16. 略
