流体流动习题课

qv , m / h
3
例：水在一倾斜管中流动，如附图所示， 已知压差计读数为200mm，试问测量段 的阻力为多少？ 解：在两测压孔之间列柏努利方程式：
u P u P2 1 z1 z2 Hf 2 g g 2 g g
2 u12 u2 P P2 H f ( z1 z2 ) ( ) ( 1 ) 2g 2g g g
冲压头； 静压头
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，摩擦系数λ与Re的 关系为________。 抛物线； 2倍； λ＝64/Re 流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)，其摩擦系 数λ随____________ 和______________而变。
重量：静压头
流体在圆管内流动时，由于流体具有粘性，使得____ 处速度为零，管的________处速度最大。
管壁；中心
选择题 1．若已知流体在管内流动的摩擦系数与雷诺准数 成反比，则管内的流动类型为 。 A．滞流 B．过渡流 C．湍流 D．紊流 A 2．液体在管内作稳定流动时，管内流速的大小变 化 。 A．与管径和流动方向的改变及管路上是否有阀门、 管件均有关系； B B．只与管径有关，而与流动方向的改变和管路上 是否有阀门、管件无关； C．与管径和管路上是否有阀门及管件有关，而与 流动方向的改变无关； D．只与流动方向和管路上有无阀门及管件有关， 而与管径无关。
Re
d eu

2010 11000 3 110
3
20000
277K的水，粘度为1mN· 2，在内径为20mm s/m 的管内，作稳定连续滞流时的最大流速为 ________m/s。
0.02 u 10 Re 2000 3 110
3
du
0.1
u 0.1m / s
复习
第三章流体流动过程及流体输送设备
基本概念
密度、重度、比重、比容、压强、流量、流速、粘度
表压=绝压-当地大气压 真空度=当地大气压-绝压
1atm=1.033at=760mmHg=10.33mH2O =1.01325×105Pa
流量
体积流量qv 质量流量qm 摩尔流量qn
V 3 qV [m / s ] t m qm [ Kg / s ] t n qn [mol / s ] t
减少
当地大气压为745mmHg，测得一容器内的绝对 压强为350mmHg，则真空度为__________。 测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其 绝对压强为_________。
395mmHg； 2105mmHg
套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成， 则环隙的流通截面积等于__________，润湿周边等 于__________，当量直径等于__________。
直管阻力
l u hf ( ) d 2g 2 l u Pf ghf d 2
滞流流动
2
64 Re
局部阻力
u hl 2g
2
le u hf d 2g
2
He , m
~ qv
,%
H e ~ qv
N e ,W
N e ~ qv
离心泵特性曲线
填空题 测量流体流量的流量计主要有:_______,_________， ________；测量管内流体点速度,则用______ 。
孔板流量计,文丘里流量计,转子流量计;测速管
某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的 最大流速为2m/s,此时管内的平均流速为__________.
1m/s
Re； ε/d(相对粗糙度)
流体在圆管内流动时，我们把速度梯度显著存在的 区域称为_______。
流动边界层
液体在圆管内作稳定连续滞流流动时，其摩擦阻力损 失与管内径的___________次方成反比,与管长,流速 及粘度成_______比例 。
2, 正比
静止液体中两处压力相等的条件是___________。
0.0118m /s 1.5m/s
当20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005cP)在内径为 100mm的光滑管内流动时,若流速为1.5m/s时,其雷诺准 数Re为______,直管摩擦阻力系数λ为_______.
1.49X105; 0.0161
在流体阻力计算中,当量长度的定义是___________
2
2
32l 4qV 2 2 gd d
128l qV 4 g d
孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前 者是恒_______，变__________； 后者是恒__________，变__________。
截面；压差；压差；截面
在测速管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表 ______，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表 __________。
不变
液柱压力计量是基于______________原理的测压装 置，用Ｕ形管压差计测压时，当一端与大气相通时， 读数R表示的是__________或___________。 流体静力学；表压；真空度
油在管中作层流流动，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______倍。
2
油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变,管径增 加一倍，则摩擦阻力损失为原来的______倍。
3．国际单位制（SI）中，粘度的单位为Pa· ， s 其基本单位表达式为 。 A A．kg· -1· -1 s m B．kg· 3· -3 s m C．kg· s-2 m· D．kg-1· -1· -1 s m
4．流体在圆形直管中滞流流动时，若雷诺准数 一定，随着管壁相对粗糙度增大，则摩擦系数 。 A A．不变 B．增大 C．减小 ．无法确定
1632mm2； 242mm； 27mm
流体的粘度指__________________________。 粘度值随温度变化而变化，对于液体，温度升高，粘度_______； 对于气体，温度升高，粘度________。
流体流动时产生内摩擦力的性质 减少 增大
流体在等径管中作定态流动，流体由于流动而有摩 擦阻力损失，流体的流速沿管长 ________。
5．离心泵吸入口压强为30 KPa，当地大气 压强为100 KPa，则泵吸入口真空表的读数 为 。 A．130 KPa B．70 KPa C．65 KPa B D．30 KPa 6．可压缩流体在等径水平直管中流动时，下 列说法正确的是 。 A．流体的平均流速为定值； B B．流体的质量流量为定值； C．流体的体积流量为定值； D．流体的体积流量、质量流量均为定值。
1/16
油在管中作层流流动，若流量不变,管径，管长不变， 油温升高，粘度为原来的 1 / 2 ，则摩擦阻力损失为原 来的_____倍。
128l qV hf 4 g d
1/2
l u 64 l u hf d 2g Re d 2 g 2 32lu 64 l u 2 gd du d 2 g
雷诺准数，Re≥4000， Re≤2000，Re在2000-4000之间。
化工生产中，物料衡算的理论依据是＿＿＿＿＿＿＿， 能量衡算的理论基础是＿＿＿＿＿＿＿＿。
质量守恒定律，能量守恒定律。
流体体积流量一定时，有效截面扩大，则流速＿＿＿， 动压头＿＿＿，静压头＿＿＿。
减少，减少，增加。
理想流体在变径管路中作稳定的连续流动时，在管子 直径缩小的地方，其静压力 ______________。
实验证明，流体在管内稳定流动时，当Re≤______时， 流动类型为滞流，滞流时的摩 擦系数λ与______成反比， 而与管壁的_______无关；湍流时，当Re一定，则λ随 ε/d的增加而_________。
2000；Re；粗糙度；增大
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__________。
2 1
2 2
实际流体流动过程中的柏努利方程
2 m u12 m p1 m u2 m p2 m gz m Qe m We m gz2 m Wf 1 2 2
2 u12 p1 u 2 p2 或 : gz1 Qe We gz2 Wf 2 2
能产生与某局部阻力相当的直管长度, 称为该局部阻力的当量长度
计算管道流体局部阻力的方法有:___________, _______,其相应的阻力计算公式为:_____,_______
当量长度法; 阻力系数法;
le u hf d 2g
2
u hl 2g
2
流体流动形态用＿＿＿来判断，当＿＿＿时为湍流， 当＿＿＿＿＿时为滞流，当＿＿＿＿＿时为过渡流。
qm=ρqv
qm=Mqn
流速: u=qv/S
[m/s] [Pa· s]
粘度:μ=τ/(du/dy)
1Pa· s=103cP=10P
连续性方程
qm1=qm2
qv1ρ1=qvLeabharlann Baiduρ2
u1S1ρ1=u2S2ρ2
u1d12=u2d22=… =undn2=常数
理想流体流动过程中的柏努利方程
mu mp m u m p2 1 mgz mgz2 [J ] 1 2 2 2 2 u1 p1 u2 p2 1 gz1 gz2 [ J kg ] 2 2 2 2 u1 p1 u2 p2 z1 z2 [m液柱] 2 g g 2 g g
2 1
2 2
u1 1m / s
d1 2 u2 ( ) u1 4u1 4m / s d2
由流体静力学方程
P gh P2 i gh (Z2 Z1 ) g 1
i P P2 1 ( Z 2 Z1 ) h g
2 u12 u2 P1 P2 H f ( z1 z2 ) ( ) ( ) 2g 2g g g 2 i u12 u2 h 2g 15 12.6 0.2 2 9.81 1.755m H2O
雷诺准数的表达式为________________。当 密度ρ＝1000kg/m3,粘度μ=1cP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 ; 105; 湍流
某流体在圆管中呈湍流流动,今用皮托管测得管中心 的最大流速为4m/s,此时管内的平均流速为_______.
2 u12 p1 Qe u2 p2 z1 H e z2 Hf 2 g g g 2 g g
U形管压差计
pe p1 z1 B g p f p2 z2 B g R A g
p1 p2 ( A B )gR
孔板流量计测量流量
qv C0 C0

4
2 0
d
2 0
2 P P2 1




4
d
2 gR i

C0 S 0
2 gR i



转子流量计测量流量
qV CR S R
2( R )VR g AR
流动型态
Re
Re≤2000，滞流；
du

Re≥4000，湍流；
2000<Re<4000 ，过渡区。
连通的、同一液体、同一水平面。
某液体在套管环隙内流动，大管规格为φ56×3mm，小 管规格为φ30 ×2.5mm,液体粘度为1mN· 2，密度为 s/m 1000kg/m3，流速为1m/s则该液体在套管环隙内流动 的Re=_________。
20000
d e D d 50 30 20mm
3.2m/s
牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_______________. 用剪应力的表达式为_______________.
F=μAdu/dy; τ=μdu/dy
某物质的密度为791kg/m3,其比重为_________, 其比容为________.
0.791; 0.00126m3/kg
圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm,测得 其中的质量流量为11.8kg/s,其体积流量为______. 平均流速为________. 3