化工原理 流体力学与输送课堂习题

3
及
D/ qV qV D
H/ D/ 2 ( ) H D
N/ D/ 3 ( ) N D
安装高度计算： p0 p h H f 01 H g ,允 g
第三章 流体输送与机械

通风机的选型计算。
H T p 2 p1
2 u2
2
H p Hk
07）如右图所示，U形管和复式
压差计内指示液密度相同，复式 压差计中间液与待测液密度相同， 则R1、R2和R3之间关系为 。
08）如右图所示，在断面A-B处 连接一空气压差计，其读数为R， 两测压点间垂直距离为a，则AB
两点间压差为
。
09）雷诺数的表达式为Re= Re 。
；层流Re
，湍流
10）圆管内流体流动阻力损失，层流时与流速
2
0
R
2 4 R P r 1 r d r R 8 L

L u 2 L u 2 P 4 f λ d 2 d 2 4 f 64 Re 层流时的摩擦系数 ( Re, d ) 湍流时的摩擦系数 局部阻力计算
思考题
1：柏努利方程的适用范围？ 2：不同计量单位下柏努利方程的形式？ 3：阻力的分类？各自的机理和计算方式。 4：层流、湍流情况下摩擦系数的计算方

式？ 5：串联、并联和分支管路的特点？ 6：流体流动阻力的计算流程？
思考题

Leabharlann 1：测速管测定的原理？ 2：孔板流量计测定的原理？ 3：转子流量计测定的原理？ 4：测速管测定的是什么速度？孔板流量计测定
第三章 流体输送与机械


简单管路、并联管路及分支管路的计算 质量流量和阻力损失 p 2 z KV H L 管路特性曲线 g 流量计的测量原理及应用 2 gR 0 测速管： u1

孔板流量计： 转子流量计：
u0 C0
2 gR 0

2V f f g
u0 C R
Af
第三章 流体输送与机械

离心泵的工作原理及操作要点、离心泵的特性曲线与选型 计算，离心泵的调节及安装高度计算 H—qv曲线，N—qv曲线，—qv曲线； 离心泵的比例定律：
qv n qv n
H n H n
2
N n N n
，否则会发生 现象； 离心泵的安装高度应 允许安装高度, 否则 会发生 现象。 究流体的两种不同考察方法分别是 ；研 和 。
05）研究化工流体时所取的最小研究对象是
06）改善测量精度，减小U形管压差计测量误差方法
有
： A. 减少被测液和指示液之间的密度差； B. 使用多根U形管串接的复式U形压差计； C. 将U形管倾斜放置； D. 采用双液杯式微压差计； E. 加大被测液与指示液之间的密度差。
则该泵安装高度为
。
20）有关往复泵论断正确的有 ： A. 往复泵是一种容积泵； B. 往复泵在启动前无需灌泵，它有自吸作用； C. 往复泵流量调节采用旁路调节方式； D. 往复泵适用于小流量、高压强场合；
21）如右图，水以3m/s的流速从1-1面 流入直径为0.2m水平放置的U形弯头， 1-1面表压为0.5atm，弯头局部阻力系 数为1.5，水流在水平方向对弯头作用力为
管子直径缩小地方，静压力如何变化？ 10：水在内径一定圆管中稳定流动，若水的质量流量保持 恒定，水温度升高时，Re值将如何变化？
思考题

1：什么是连续性假定？ 2：质点的含义是什么？特点是什么？ 3：描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不


同点？ 4：什么是流线？什么是迹线？与拉格朗日法和欧 拉法有什么关系？ 5：N-S方程的适用条件是什么？ 6：偏导数、全导数和随体导数的区别？
16）启动下列化工泵时需打开阀门的有 ： A. 离心泵；B.漩涡泵；C.往复泵；D.齿轮泵
17）离心泵铭牌上标明的扬程m可理解为 ： A. 该泵在规定转速下可将20º C的水升扬的高度 B. 该泵在规定转速及最高效率下将20º C的水升
扬的高度； C. 该泵在规定转速下对20º C的水提供的压头； D.该泵在规定转速及最高效率下对20º C的水提供 的压头；

实际气体计算
1.2 H T H T H T
思考题 Questions
思考题



1：静力学基本方程的应用条件？ 2：体积力和表面力的区别？ 3：什么是唯象方程？ 4：三大扩散定律是什么？ 5：牛顿与非牛顿流体的区别？ 6：什么是分子传递相似性？ 7：黏性的物理意义是什么？什么是理想流体？ 8：雷诺数的物理意义是什么？层流和湍流的Re范围？ 9：不可压缩理想流体在水平变径管中作稳定连续流动时，
，实际 流体柏努利方程与理想流体柏努利方程的主要 区别在于 。 是 。 A. 从位能大的截面流向位能小的截面； B. 从静压能大的截面流向静压能小的截面； C. 从动能大的截面流向动能小的截面； D. 从总能量大的截面流向总能量小的截面。
03）液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向
04）离心泵在启动前应
第一章 流体传递现象
流体受力：表面力和体积力 流动体系的分类：单相流和多相流；稳态 流和非稳态流 流型判断：层流和湍流；Re（2000，4000） 三大定律：牛顿黏性定律；傅立叶定律； 费克定律 流场概念：场和流场；矢量场和标量场； 梯度

第二章 传递基本方程

理解衡算体系控制体与控制面的概念，能 运用质量守恒定律推导连续性方程，理解 由动量守恒定律推导其流体运动微分方程 的步骤及过程，掌握流体运动微分方程的 典型应用，能熟练运用流体静力学基本方 程、圆管内的流速分布以及柏努利方程解 决流体流动体系的相关的实际应用问题， 熟练掌握直管阻力损失的计算公式，了解 流体动力学相似准则及运动方程无因次化 的意义。
18） 如右图管路系统由水泵，加热器（ξ H=10）和散 热器（ ξ R=10 ）及四段输入管路组成， 各管直径40mm，总长10m， λ=0.02，管内流速3m/s。为 避免管内负压，A点接一水 面高度H的水箱，则泵压头 和理论功率 。
19）用离心泵输送某种油品，所选泵的汽蚀余量为 2.6m，该油品在输送温度下的饱和蒸汽压为200 mmHg，ρ=900kg/m3。吸入管路压头损失为1m，
柏努利方程： 2 2 u 1 1 p1 g 2u 2 p2 g z1 h e z2 h f 2 2 柏努利方程应用条件：不可压缩、连续稳态流体
流体计算单位的选择；衡算截面的选择
第二章 传递基本方程

圆管内的流速分布以及阻力损失的计算
V
R 0
R P u z 2 rdr 2 L
15）将理想流体柏努利方程推广到实际黏性流体在管
道中的流动时，需要考虑 。 A. 不做任何改变； B. 用截面平均动能代替柏努利方程中动能项； C. 黏性流体流动因摩擦而导致的机械能损耗； D. 外界对流体补充机械能； E. 流体衡算单位从单位质量改为单位重量或单 位体积。 F：非稳态流动取瞬时计算 G: 可压缩流体取平均值计算
qm u1 A1 u2 A2 ... u A const
u x u y u z ux uy uz t x y z x y z
微观连续性方程：
D u Dt
12）对于等长的并联管路，下列两个分析：
甲：并联管路中，管径越大流速越大； 乙：并联管路中，管径越大雷诺数越大； 其中成立的是 ： A. 甲； B.乙；C.甲乙均成立；D. 甲乙均不成立 13）为扩大转子流量计的量程，甲稍稍切削转子直径， 乙则更换密度较大的转子，可行的方法是 ： A. 甲； B.乙；C.甲乙均可行；D. 甲乙均不可行 14）经过标定的孔板流量计运行一段时间后孔板孔径 会增大，甲认为此时孔板流量计测得流量值比实 际流量值低；乙认为此时孔板流量计量程会扩大， 甲乙看法有道理的是 ： A. 甲； B.乙；C.甲乙均有理；D. 甲乙均无理
的是什么速度？ 5：如何消除离心泵的气缚现象？ 6：如何消除离心泵的气蚀现象？ 7：往复泵如何调节流量？ 8：离心泵的工作点如何确定？如何调节离心泵 流量？
课堂练习 Exercises
01）牛顿黏性定律的数学表达式是 定律的流体称为__________。
02）实际流体与理想流体主要区别在于
，服从此
kN。
精品课件！
精品课件！
22）如右图所示，在A、B两容器上下
各接一压差计，两压差计指示液相同， 其密度均为ρ0，容器及测压导管中均 充满水，密度为ρ。则R和H关系满足 。A、B点静压强pA和pB满足 。
23）用常温下水为介质测试一定转速 下离心泵性能。若测得泵流量为10m3/h, 真空表读数为160mmHg，压强计读数为 1.7×105Pa，轴功率为1.07kW，已知入口管和出口管 管径相同，两表测压口垂直距离0.5m，忽略管路阻力 损失，则该泵在此实测点下压头为 m；效率为 。
l le ui2 hf d 2 i
2 l ui hf d i 2
第三章 流体输送与机械

掌握管路计算的一般原则，熟练运用流体流动的连续性方 程与柏努利方程解决简单管路、并联管路及分支管路的计 算问题，掌握直管阻力损失 局部阻力损失的计算要点及 方法。了解可压缩流体的管路计算的特点及方法，了解非 牛顿流体的主要类型及相关的阻力计算式。理解管路特性 曲线所表达的管路的特征意义，并能对其进行推导。理解 测速管、孔板流量计、文丘里流量计及转子流量计的测量 原理及选用要点。掌握离心泵的工作原理及操作要点，熟 悉离心泵的特性曲线与选用计算，了解汽蚀现象的危害， 掌握泵的安装高度计算方法，理解离心泵工作点的定义， 掌握离心泵的调节以及离心泵的组合计算的特点。了解往 复泵的工作原理与往复泵流量调节的特点。了解其它化工 用泵的用途及选用的一般原则。了解气体输送机械与液体 输送机械的共性与差异，掌握通风机、鼓风机、压缩机及 真空泵的工作原理，掌握通风机的选型计算。
第二章 传递基本方程

流体静力学基本方程： p gz const

等压面的选择（静止、均匀、连通的同一水平 面）。 不同单位的流体静力学方程（单位质量，单位体 积，单位重量）。 U型管压差计计算：
p1 p2 R 0 g
第二章 传递基本方程

流体在管内流动的连续性方程与柏努利方程 宏观连续性方程：
学习提纲和重点 Outline and Emphases
第一章 流体传递现象

了解固体、液体和气体外在宏观性质的特点及连 续介质假定的意义，理解流体所受各力的基本特 征，掌握流动体系的共性与分类，能熟练应用雷 诺准数判断流体流动类型，了解流动边界层的结 构及在化工过程中的意义。认识扩散现象，理解 现象方程的普遍性意义，掌握牛顿粘性定律、傅 立叶定律、费克定律所表述的实质及应用的条件， 了解 “三传”类比的研究方法。了解流场的基本 概念，掌握流体的速度场、温度场、浓度场的一 般性表达方式，熟悉随体导数与梯度的数学表达 式。
成 正比；湍流时与流速 成正比，其比例系数是 雷诺数和管内壁粗糙度的函数；在 ，该系数 则只和粗糙度相关；对于光滑管，雷诺数越大， 则该系数越 。
11）有一由直径分为d1和d2的两个管段组成的串联管 道，d1<d2，某流体稳定流过该管。今确知d1管 道内流体为滞流，则流体在d2管道内流型为 ： A. 湍流； B.过渡流；C.滞流；D. 计算后确定