流体流动与输送设备(习题及答案)
流体流动与输送 习题
第二章流体流动与输送习题1．燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知其中含%CO2，%O2，76%N2，8%H2O（体积%）。
试求温度为500℃、压强为×103Pa时，该混合气体的密度。
2．在大气压为×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为×104Pa。
若在大气压为×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少3．敞口容器底部有一层深0.52m的水，其上部为深3.46m的油。
求器底的压强，以Pa 表示。
此压强是绝对压强还是表压强水的密度为1000kg/m3，油的密度为916 kg/m3。
4．为测量腐蚀性液体贮槽内的存液量，采用图1-7所示的装置。
控制调节阀使压缩空气缓慢地鼓泡通过观察瓶进入贮槽。
今测得U型压差计读数R=130mmHg，通气管距贮槽底部h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980 kg/m3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨5．一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880 kg/m3。
液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求：（1）人孔盖共受多少静止力，以N表示；（2）槽底面所受的压强是多少6．为了放大所测气体压差的读数，采用如图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平成20°角。
若U形管内装密度为804 kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。
7．用双液体U型压差计测定两点间空气的压差，测得R=320mm。
由于两侧的小室不够大，致使小室内两液面产生4mm的位差。
试求实际的压差为多少Pa。
若计算时忽略两小室内的液面的位差，会产生多少的误差两液体密度值见图。
8．为了排除煤气管中的少量积水，用如图所示的水封设备，水由煤气管路上的垂直支管排出，已知煤气压强为1×105Pa(绝对压强)。
问水封管插入液面下的深度h应为若干当地大气压强p a=×104Pa，水的密度ρ=1000 kg/m3。
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; -1003.（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; 0.55.（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.Aｑ ＝u.A.ρu＝ｑ /A6.（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/d9.（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________。
食品工程原理 流体流动与输送
食品工程原理练习题第一章流体流动与输送一、填空题1.牛顿粘性定律的表达式为τ=μdu/dy 。
2.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是___抛物线____型曲线，其管中心最大流速为平均流速的___2____倍，摩擦系数λ与Re的关系为____ λ＝64/Re _______。
3.流体在管路中作连续稳定流动时，任意两截面流速与管径的关系为U1/ U 2=d22/d12，所以，流速随着管径的减小而增大。
4.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是____流体具有粘性_________5.苯（密度为880kg.m-3，粘度为0.65厘泊）流经内径20mm的圆形直管时，其平均流速为0.06m/s，其雷诺准数为__1625____，流动形态为___层流_，摩擦系数为___0.039________。
6.某石油化工厂用φ108×4mm的钢管每小时输送原油38吨，油的密度为900kg/.m3，粘度为0.072 Pa.s ，此时Re为__1867__ ，流型为_层流_______。
7.流体在圆形直管中作层流流动，如果流量等不变，只是将管径增大一倍，则阻力损失为原来的__1/16______。
8.液体在园管内作稳定连续滞流流动时，其摩擦阻力损失与管内径的__2____次方成反比。
9.液体在园管内作稳定连续流动时，当Re≤_2000____时为滞流流动，其λ=_64/Re_____;当Re≥__4000___时为湍流流动。
10.P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位____重量____流体所具有的静压能，称为__静压头________。
11.流体在园管内流动时，由于流体具有粘性，使得_____管壁______处速度为零，管的____中心____处速度最大。
12.测量流体的流量一般可采用__孔板；文丘里；转子，____等流量计。
测量管内流体点速度，则用__皮托管_____。
13.离心泵主要性能参数为扬程、流程、功率、效率。
化学工程基础习题及答案——上课用
第一章 流体流动与输送设备1．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。
解：乙醇水溶液的混合密度7895.02.9985.012211+=+=ρχρχρm3/36.881m kg m =∴ρ相对误差：%74.5-%100193536.881%100=⨯⎪⎭⎫⎝⎛=⨯——实实m m m ρρρ 2．在大气压力为101.3kPa 的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。
若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？解：''真真绝p p p p p a a -=-=kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真3．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力gh p z g p p ρρ+=+=21Δmh g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(31212=+⨯⨯-=+-=-+=∴ρρρΔ4. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
在容器底部开孔与玻璃管相连。
已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。
（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。
解：（1）容器底部压力gh p gh gh p p 水水油ρρρ+=++=0210mh h h h h 16.16.07.010008002121=+⨯=+=+=∴水油水水油ρρρρρ（2）B A p p ≠ D C p p =题3 附图B Dh 1 h 2AC 题4 附图5．用一复式U 形压差计测量水流过管路中A 、B 两点的压力差。
复习题(附答案)
复习题第一章 流体流动与输送一、填空题1.流体的密度是指 单位体积流体所具有的质量 ，其单位为kg/m3 。
2. 20℃时苯的密度为880kg/m 3，甲苯的密度为866kg/m 3，则含苯40%（质量）苯、甲苯溶液的密度为 871.55 3/m kg 。
3.流体的粘度是描述流体 流动 性能的物理量，一般用符号 μ 表示；流体的粘度越大，流动时阻力损失 越大 。
4.流体的流动形态有 层流 和 湍流 两种，可用 雷诺数Re 判断。
5.流体阻力产生的根本原因是 流体本身的粘性 ，而 流动型态 与 管路条件 是产生流体阻力的外因。
6.管路防腐要涂油漆，一般油漆的颜色与物料的性质、用途有关。
那么红色管为 主要物料管 ；黄色管为 危险品管 ；绿色管为 水管 。
7.转子流量计应垂直安装，流体 由下而上 流动；读数读转子的 最大截面处 ，一般为转子的 顶部 。
8.离心泵的构造主要包括 叶轮 和 泵轴 组成的旋转部件以及 泵壳 和 轴封 组成的固定部件。
9.离心泵开车时，泵空转、吸不上液体、进口处真空度低，此时泵发生了 气缚 现象，其原因可能是 没有灌泵 或 轴封不严密 。
10.离心泵运转时，泵振动大、噪音大、出口处压力低、流量下降，此时泵发生了气蚀现象，其原因可能是安装高度过高或吸入管路阻力太大或者被输送流体温度过高。
11.流体的特征是具有一定的体积；无一定的形状，其形状随容器的形状而改变；在外力作用下内部会发生相对运动。
12.化工管路的连接方式有螺纹连接、法兰连接、承插连接和焊接连接。
二、选择题1.有一串联管道，分别由管径为d1与d2的两管段串接而成。
d1＜d2。
其流体稳定流过该管道。
今确知d1管段内流体呈层流。
请断定流体在d2管段内的流型为( c )。
A.湍流B.过渡流C.层流D.须计算确定。
2.有两种关于粘性的说法：( a)。
(1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。
(2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
01第一章流体流动输送习题
pB p2 H2O g h2 R2 Hg gR2 p3 H2O g R1 h2 h1 H2O g h2 R2 Hg gR2
则
pAB pA pB Hg gR1 H2O gh1 H2O g R1 h2 h1 H2O g h2 R2 Hg gR2 Hg g R1 R2 H2O g h1 R1 h2 h1 h2 R2
习题1-14 附图
耗的轴功率，泵的效率取为65%。
解：在敞口贮槽液面与管道设备入口处截面间列柏努利方程，以贮槽液面所在水平面为基准
水平面
gz1 u12 2 p1 we gz2 u22 2 p2 wf
其中：z1＝0 m，z2＝10 m，u1≈u2≈0，p1＝0(表压)，p2＝×106 Pa(表压)，
管路所需功率为： Ne gheVs 9.8115.1 98515 3600 608 W
阀门全开时管路所需压头为： he 7 1.93u1.75 14.2 m 管路所需功率为： Ne gheVs 9.8114.2 98515 3600 572 W
1-14 用离心泵将敞口贮槽中的大豆油（密度为940
Q/(m3/s)Biblioteka 0H/m26
23
21
12
现因生产需要，要求流量增加为 0.0055m3/s，其他条件不变，试通过计算，提出几种不
同的解决方案，并对其进行比较。（工厂有同型号备用泵）
解：取贮水池液面为 1-1 截面，高位槽液面为 2-2 截面，在两截面间列柏努利方程。以 1-1
截面所在水平面为基准面
z1 u12 2g p1 g he z2 u22 2g p2 g hf
9
2
u2 9.81
第三章 化工基础流体流动过程与输送设备练习题
第三章流体流动过程及输送设备练习题一、填空题：1.牛顿粘性定律用内摩擦力的表达式为_____________. 用剪应力的表达式为____________.2.当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为50mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg, 真空度为_______mmHg.3.计算流体局部阻力损失的方法有:_______________,_________________,其相应的阻力损失计算公式为_______________,____________________。
4.理想流体是指________________________________；而实际流体是指___________________________。
5.牛顿粘性定律表达式为______________，其比例系数 (粘度) 的物理意义是_____________________。
6. 流体流动的型态用_____来判断，当________时为湍流，当________时为滞流，当______时为过渡流。
7.化工生产中，物料衡算的理论依据是_________________，热量衡算的理论基础是________________。
8.当流体的体积流量一定时,流动截面扩大,则流速__________,动压头___________,静压头___________。
9.流体的粘度指______________________________________。
粘度随温度变化而变化,液体的粘度随温度升高而________；气体的粘度则随温度升高而________。
10.液柱压力计量是基于______________原理的测压装置,用U形管压强计测压时,当压强计一端与大气相通时,读数R表示的是_________或___________。
14.液体的粘度随温度升高而________,气体的粘度随温度的升高而_______。
化工基础张近习题解答（1）
化⼯基础张近习题解答（1）化⼯基础习题解答（第⼆版张近主编）第3章流体流动过程及流体输送设备1、某合成氨⼯艺以煤为原料的⽓化法⽣产中，制得的半⽔煤⽓组成为：H242%，%，%，%，%，%（均为体积分数），求表压为，温度为25℃时，混合⽓体的密度。
解：解法⼀：先求混合的摩尔质量；算出在操作温度和压⼒下各纯组分的密度，然后再按组分的摩尔分数叠加。
解法略。
6、套管换热器的内管为φ25mm×，外管为φ57mm× 的⽆缝钢管。
液体以5400kg/h 的流量流过环隙。
液体的密度为1200kg/m3，粘度为2×10-3Pa·s。
试判断液体在环隙流动时的流动形态。
解：设⼤管内径为d1，⼩管外径为d2 流体在环隙流动当量直径为：d e=d1-d27、现要求将原油以⼀定流量，通过⼀条管道由油库送往车间，并保证原油在管道中呈层流流动，现分别提出如下措施：（1）管道长度缩短20%；（2）管径放⼤20%；（3）提⾼原油温度使原油粘度下降20%，⽽假设密度变化不⼤，可忽略不计。
问上述措施分别可使由于管道沿程摩擦⽽损失的机械能⽐原设计降低百分之⼏？8、欲建⼀⽔塔向某⼯⼚供⽔，如图所⽰，从⽔塔到⼯⼚的管长（包括局部阻⼒当量长度）为500m，最⼤流量为·s-1。
管出⼝处需保持10m ⽔柱的压头（表压）。
若摩擦系数λ=，求：(a)当管内流速为m·s-1，所需管径及塔⾼；(b)当管内流速为4 m·s-1，所需管径及塔⾼；(c)由(a)、(b)计算结果，分析满⾜⼀定流量时，塔⾼与管径的关系。
解：如图选取1，2 截⾯，计算基准⾯为管出⼝⽔平⾯。
压⼒以表压表⽰。
在1→2 列柏努利⽅程，得：9、⽤离⼼泵经φ57mm× 的钢管，将敞⼝贮罐内的有机溶剂（粘度为20×10-3）Pa·s，密度为800 kg·m-3），输送到反应器中，设贮罐内液⾯离反应器内液⾯⾼度保持16m，见附图。
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第一章 流体流动与输送设备1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含％，％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量molkg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=∑=∴ 混合密度333/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+⨯⨯⨯⨯==-ρ2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。
解：乙醇水溶液的混合密度7895.02.9985.012211+=+=ρρρa a m3/36.881m kg m =∴ρ相对误差：%74.5%10093536.8811%100=⨯⎪⎭⎫⎝⎛-=⨯-实实m m m ρρρ3．在大气压力为的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。
若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少解：''真真绝p p p p p a a -=-=∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力gh p z g p p ρρ+=∆+=10m h g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+-=-+=∆∴ρρρ5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
在容器底部开孔与玻璃管相连。
已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。
（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。
解：（1）容器底部压力 gh p gh gh p p a a 水水油ρρρ+=++=21mh h h h h 16.16.07.010008002121=+⨯=+=+=∴水油水水油ρρρρρ题4 附图Dh 1h 2AC题5 附图（2）B A p p ≠ D C p p =6．水平管道中两点间连接一U 形压差计，指示液为汞。
已知压差计的读数为30mm ，试分别计算管内流体为（1）水；（2）压力为、温度为20℃的空气时压力差。
解：（1）Pa Rg p 2.370881.903.0)100013600()(0=⨯⨯-=-=∆ρρ（2）空气密度333'/206.1)20273(31.81029103.101m kg RT pM =+⨯⨯⨯⨯==-ρ Pa Rg p 1.400281.903.0)206.113600()('0'=⨯⨯-=-=∆ρρ∵ 空气密度较小，∴Rg p 0'ρ≈∆7．用一复式U 形压差计测量水流过管路中A 、B 两点的压力差。
指示液为汞，两U 形管之间充满水，已知h 1=1.2m ，h 2=0.4m ，h 4=1.4m ，h 3=0.25m ，试计算A 、B 两点的压力差。
解：图中1、2为等压面，即21p p = 11gh p p A ρ+= 1032gR p p ρ+=1031gR p gh p A ρρ+=+∴(1)又 20365gR gh p p p B ρρ++==)(24543h h g p p p --==ρ)(24203h h g gR gh p B --++=ρρρ (2)将(2)代入(1)中:10242031)(gR h h g gR gh p gh p B A ρρρρρ+--++=+ B A AB p p p -=∆∴11024203)(gh gR h h g gR gh ρρρρρ-+--+= )()(2104312R R g h h h h g ++-+-=ρρ g R R ))((021ρρ-+=81.9)100013600()25.04.14.12.1(⨯-⨯-+-=∆∴AB p kPa Pa 0.2417.241031≈=8．根据附图所示的双液体U 管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。
已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m 3和998 kg/m 3，压差计的读数R ＝300mm 。
两扩大室的内径D 为60mm ，U 管的内径d 为6mm 。
解: 1. 2 为等压面, 21p p = 111gh p p ρ+=[]g R g Z R h p p a 2112)(ρρ+∆+-+=g R g Z R h p gh p a 21111)(ρρρ+∆+-+=+∴g Z Rg p p a 112)(ρρρ∆+-=-又2244D Zd Rππ∆=题7 附图62 4315 题8 附图12h 1mR D d Z 003.03.0)606(222=⨯=⨯=∆∴81.9920003.0)920998(81.93.0⨯⨯+-⨯⨯=-∴a p pPa 6.256= (表压)9． 为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。
已知煤气压力为10kPa （表压），试求水封管插入液面下的深度h 。
解: 煤气表压 gh p ρ=mg p h 02.181.910101033=⨯⨯==ρ10．为测定贮罐中油品的贮存量，采用图1-8所示的远距离液位测量装置。
已知贮罐为圆筒形，其直径为1.6m ，吹气管底部与贮罐底的距离为0.3m ，油品的密度为850 kg/m 3。
若测得U 形压差计读数R 为150mmHg ，试确定贮罐中油品的贮存量，分别以体积及质量表示。
解:0ρρR h =m R h 4.215.0850136000=⨯==∴ρρ罐中总高度:m Z h H 7.23.04.2=+=∆+=322426.57.26.1785.04m H D V =⨯⨯=⋅=∴πkg V m 4612850426.5=⨯=⋅=ρ11．绝对压力为540kPa 、温度为30℃的空气，在φ108×4mm 的钢管内流动，流量为1500m 3/h （标准状况）。
试求空气在管内的流速、质量流量和质量流速。
解: 标准状况下空气的密度:33000/29.127331.8029.0103.101m kg RT M p =⨯⨯⨯==ρs kg h kg V /5375.0/193529.11500m :00s ==⨯==∴ρ质量流量2222/47.68/2464971.0785.01935785.0G :ms kg m h kg d m s ⋅=⋅=⨯==质量流速操作条件下密度:33/22.6)30273(31.8029.010540m kg RT PM =+⨯⨯⨯==ρ∴ 体积流速:s m Gu /1122.647.68===ρ12．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。
已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。
解: (1) 大管: mm 476⨯φ题9 附图h kg V m s s /1647918319=⨯=⋅=ρs m d V u s /69.0068.0785.03600/9785.0221=⨯==s m kg u G ⋅=⨯==211/4.1263183169.0ρ (2) 小管: mm 5.357⨯φ质量流量不变h kg m s /164792=s m d V u s /27.105.0785.03600/9785.02222=⨯==或: sm d d u u /27.1)5068(69.0)(222112===s m kg u G ⋅=⨯=⋅=222/4.2325183127.1ρ13． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。
现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:f W u pg Z u p g Z ∑+++=++222221112121ρρ 简化: gW u H f /)21(22∑+= m 09.281.9)20121(=÷+⨯=14．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。
输送量为0.1m 3/min ，输送管路为φ38×3mm 的无缝钢管。
酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m ，且在压送过程中不变。
设管路的总压头损失为3.5m （不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m 3，问酸蛋中应保持多大的压力解: 以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:∑+++=++f h Z u g p Z u g g p 222212112121ρρ简化:∑++=f h Z u g g p 222121ρ其中: sm d V u s /07.2032.0785.060/1.04222=⨯==π代入: )21(2221∑++=f h Z u g g p ρ题13 附图1题14 附图)5.31007.281.921(81.918302++⨯⨯⨯⨯=)(3.246表压a kP =15．如附图所示，某鼓风机吸入管内径为200mm ，在喇叭形进口处测得U 形压差计读数R ＝15mm （指示液为水），空气的密度为1.2 kg/m 3，忽略能量损失。
试求管道内空气的流量。
解: 如图,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:f W u pg Z u p g Z ∑+++=++222221112121ρρ其中: 0,0)(,0,1121=∑=≈=f W p u Z Z 表简化:222210u p +=ρ而:ao H P Rg p 15.147015.081.9100022-=⨯⨯-=-=ρs m u u /66.152.115.14721222==∴流量: hm s m u d V s /1771/492.066.152.0785.0433222==⨯⨯==π16．甲烷在附图所示的管路中流动。