流体流动讲解及习题
流体流动作业讲解 2
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【作业4参考答案】
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【作业5】用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽 内水位维持恒定。各部分相对位置如图所示。管路的直径均 为φ 76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数为 185mmHg，水流经吸入管(包括管入口)与排出管(不包括喷 头)的能量损失可分别按∑hf=2u2与∑hf=10u2计算，式中u为 吸入或排出管的流速。排水管与喷头连接处的压强为 9.81×104Pa(表压)。试求泵的有效功率。
【作业1】某车间用压缩空气来压送98%的浓硫酸，从底层硫 酸贮存罐压至三楼计量罐内，如图所示，贮罐液面与出口管 管口相距15米。每批压送量为300升，要求10分钟内压完，ρ 3 硫酸=1830kg/m 。设阻力损失为7.85J/kg，管径为φ38×3mm。 试求压缩空气的最低压强。
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【作业1参考答案】
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【作业2参考答案】
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【作业2参考答案】
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【 作 业 3】 如 图 所 示 ， 高 位 槽 内 水 面 高 于 地 面 8m ， 水 从 φ 108×4mm的管道中流出，管路出口高于地面 2m。在本题 特定条件下，水流经系统的能量损失 ( 不包括出口的能量损 失)可按∑hf=6.5u2计算，其中u为水在管内的流速m/s。试计 算：（1）A-A’截面处水的流速； （2）水的流量(以m3/h计)。
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【作业3参考答案】
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【作业4】如下图所示，密度为850 kg/m3的料液从高位槽送 入塔中，高位槽内液面维持恒定，塔内表压强为 9.807×103Pa，进料量为5m3/h。连接管为φ 38×2.5mm的钢 管，料液在连接管内流动时的能量损失为30J/kg(不包括出 口的能量损失)。问高位槽内的液面应比塔的进料口高出多 少米。
化工原理(钟理)02551习题解答第一章流体流动习题及解答(上册)
流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。
某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。
[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρHP B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0.3－1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压)2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R ，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆。
同理， ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－220.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。
流体流动练习题
流体流动练习题在学习流体力学的过程中，进行练习题是巩固理论知识的重要途径。
本文将为大家提供一些流体流动的练习题，通过解答这些问题，帮助读者更好地掌握流体力学的基本概念和计算方法。
题目一：水管中的流量计算在水管中，水的流速为2 m/s，管道的截面积为0.2 m²，求水管中的流量。
解析：流量的计算公式为Q=A×V，其中Q表示流量，A表示管道的截面积，V表示水的流速。
根据给定条件，代入公式可得：Q=0.2 m²× 2 m/s = 0.4 m³/s。
因此，水管中的流量为0.4立方米/秒。
题目二：狭缝中的流速计算一个狭缝的宽度为0.1 mm，狭缝中的液体通过速度为0.5 m/s，求液体通过狭缝时的流速。
解析：狭缝中的流速计算可以使用泊松公式：V=Q/A，其中V表示流速，Q表示流量，A表示狭缝的横截面积。
根据给定条件，流量Q=0.1 mm × 0.5 m/s = 0.05 mm²/s。
由于1 mm²=10⁻⁶ m²，所以流量Q=0.05 × 10⁻⁶ m²/s。
代入公式可得：V = (0.05 × 10⁻⁶ m²/s) / (0.1 ×10⁻³ m²) = 0.5 m/s。
因此，液体通过狭缝时的流速为0.5 m/s。
题目三：贯流管中的压力计算贯流管的入口直径为10 cm，出口直径为5 cm，入口处的压力为1 MPa，求出口处的压力。
解析：贯流管中的压力计算可以使用伯努利方程：P₁ + (1/2)ρV₁²+ ρgh₁ = P₂ + (1/2)ρV₂² + ρgh₂，其中P₁和P₂分别表示入口和出口处的压力，V₁和V₂分别表示入口和出口处的速度，ρ表示液体的密度，g表示重力加速度，h₁和h₂分别表示入口和出口处的高度。
根据问题的描述，入口处的压力P₁为1 MPa，入口和出口处的高度相同，速度V₁和V₂与流体的密度无关，因此可以将伯努利方程简化为：P₁+ (1/2)ρV₁² = P₂ + (1/2)ρV₂²。
流体流动习题及答案
流体流动习题及答案【篇一：流体流动习题解答】解：真空度＝大气压－绝压3 p绝压?p a?p?(98.7?13.?3)p10atm真空度表压＝－真空度＝-13.3?103pa2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m3的油品，油面高于罐底解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p，则p罐内液体作用于孔盖上的平均压强：960?9.81?(9.?6 p??g?z?0.?8)p8a2) (表压作用在孔盖外侧的是大气压pa，故孔盖内外所受的压强差为?p?82874pa 作用在孔盖上的净压力为：p??p?d2?82575?(?0.762)?3.76?104n 44?每个螺钉能承受的最大力为：f钉?32.2?361??4?230.?014?4.n9 610螺钉的个数为3.76?104/4.96?103?7.58 个所需的螺钉数量最少为8个3. 某流化床反应器上装有两个u管压差计，如本题附图所示。
测得r1=400 mm，r2=50 mm，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的u管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度r3=50 mm，试求a、b两处的表压强。
解：u管压差计连接管中是气体。
若以?g,?h2o,?hg分别表示气体、水与水银的密度，因为?g??hg，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
由此可以认为pa?pc，c pb?pd。
由静力学基本方程式知：pa?pc??h2ogr3??hggr2?9.8?10?.05 ?10001?3600?9 .d?7161pa(表压)pb?pd?pa??hg1gr?7161?1360?09.?81?0.44 05?6.pa104. 本题附图为远距离制量控制装臵，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位臵。
已知两吹气管出口的距离h=1 m，u管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m3。
试求当压差计读数r=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h。
1.流体的流动考试重点和习题答案
第二章 流体的运动最重要的是掌握BBS 三个重要的公式及意义：1.掌握理想流体的稳定流动、连续性方程、伯努利方程及其一些应用实例；2.掌握牛顿粘滞定律、粘度的概念、泊肃叶公式、流阻、雷诺数；3.掌握斯托克斯公式2.理解实际流体的伯努利方程、层流、湍流；2-1 什么叫理想流体、流线、流管、稳定流动、流量、空吸作用? 理想流体作稳定流动时，流体速度与流管截面积有什么关系?答: ①理想流体: 绝对不可压缩、完全没有粘滞性的流体叫理想流体。
②流线: 设想在流体中画一些曲线，使这些曲线上每一点的切线方向与流体质点在该点的速度方向一致，这些曲线称为流线。
③流管: 在流场中任取某一垂直于流线的面积元S ，过S 周边各点的流线所围成的管状区域叫流管。
④稳定流动: 如果流体中各点的速度、压强和密度都不随时间变化，则这样的流动称为稳定流动。
⑤流量: 单位时间内通过流管内某一横截面的流体的体积称为该横截面的体积流量，简称为流量。
⑥空吸作用: 如本题附图所示，流管中B 处截面积小，流速大，由伯努利方程可知，B 处的压强小，当它小于大气压强时，容器D 中的液体因受大 气压强的作用上升到B 处而被水平管中的流体带走，这种作用叫空吸作用。
习题2-1附图⑦可压缩的流体作稳定流动时，在同一流管中流体的速度v 、该处流管的横截面积S 及其该处的流体密度ρ之积是一常量；即222111ρρv v S =S 。
不可压缩的流体作稳定流动时，在同一流管中流体速度v 、该处流管的横截面积S 之积是一常量，即2211v v S =S 。
2-2 水在粗细不均匀的水平管中作稳定流动，已知截面积S 1 处压强为110Pa ，流速为0.2m ·s -1，在截面积S 2 处的压强为5Pa ，求S 2 处的流速（内摩擦不计）。
解: 已知Pa 1101=p ，11s m 20-⋅=.v ，Pa 52=p ，2h =1h ，由伯努利方程可得 2222112121v v ρρ+=+p p 222100021520100021110v ⨯+=⨯⨯+.12s m 50-⋅=.v 。
化工原理王志魁第五版习题解答：第一章 流体流动
第一章流体流动流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。
试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。
(1)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有.绝绝大气压力1012001000981281580 （绝对压力）ρ+==-⨯⨯=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压表p 表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa(3)管子上端空间的真空度真p ()真表=-=-1962019620 p p Pa-=(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 'cclhh ρρ=4水常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=431594 '.h m ⨯==10002125 1594【1-7】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。
水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。
试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。
解水的密度/3水=998ρkg m ()....331011001213550005998981117410=⨯+⨯+⨯⨯=⨯p Pa【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为3.2m 。
容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部习题1-6附图空间的压力（表压）为29.4kPa 。
试求：(1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。
解容器上部空间的压力.29 4（表压）=p kPa 液体密度/31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=?在等压面''1111上-=p p ()()()()().'...p p h R g p p h g R g p h R g p h g R g Rg ρρρρρρρρ=+-++=+-++++++=+++-=11000 321 32212222 0()0因g 0，故0ρρ-≠=R (2)().....A p p g Paρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯333212941022125098156410().....333222941012125098144110ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯B p p g Pa【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其U 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。
第1章流体流动习题解答分析解析
第一章 流体流动1－1某敞口容器内盛有水与油。
如图所示。
已知水及油的密度分别为1000和860kg/m 3，解：h 1=600mm ，h 2=800mm ，问H 为多少mm ？习题1-1附图mH H H m kg m kg mm h mm h 32.181.91080.081.91060.081.9860?,/860/10,800,6003333321=∴⨯=⨯⨯+⨯⨯===== 油水，解：ρρ1－2有一幢102层的高楼，每层高度为4m 。
若在高楼范围内气温维持20℃不变。
设大气静止，气体压强为变量。
地平面处大气压强为760mmHg 。
试计算楼顶的大气压强，以mmHg 为单位。
⎰⎰=∴-=⨯⨯⨯-=⨯⨯-=⎩⎨⎧---⨯=⨯⨯=----=---127.724,04763.040810190.181.9)760/(10190.181.910190.1)2.2938314/(29151408055P P p m mHgp p Ln dz pdp p p gdz d ②代入①，得②①解：ρρ1－3某水池，水深4米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。
问：水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N ？外界大气压为1atm 。
解：N dz gz P F 64023501045.12/481.9103410013.13)(3⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=⎰水ρ1－4外界大气压为1atm ，试按理想气体定律计算0.20at （表压）、20℃干空气的密度。
空气分子量按29计。
543(1.013100.209.8110)291.439/8314293.2PM kg m RT ρ⨯+⨯⨯⨯===⨯解：1－5有个外径为R 2、内径为R 1为的空心球，由密度为ρ’的材料制成。
若将该球完全淹没在某密度为ρ的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。
设球内空气重量可略。
3/1'1232'3132)/1(/)3/4())3/4(--=∴=-ρρρπρπR R gR g R R （解：1－6为放大以U 形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式U 形压差计。
流体流动答案及总结
p2 1.7 9.81104 1.67 105 Pa(表） , p1 160/ 76010.13104 0.21105 Pa（真空度） , (1.67 0.21) 105 H 0.5 19.2 mH2 O 1000 9.81
第3章——流体输送与流体输送机械——流体输送管路基本计算方法
1000 kg/m3,又是__ 27、将密度为1g/cm3的值进行换算,它是_____ 102 kgfs2/m4 。 ______ 28、某液体粘度为49cP,它是__ 0.049 __ Pa.s 。 29、离心泵的壳体作成蜗壳形是为了使 _ 液体的动能转换为静压能 __ ____ __ ____ __ 。
管路特性曲线和泵的特性曲线的交点 24、离心泵的工作点为__________________________ 。
4 5 25、用清水测定一台离心泵的特性曲线，曾在一次实验中测得 ： p2 1 . 7 9 . 81 10 1 . 67 10 Pa( 表） , Q=10m3/h，出口管压力表读数为1.7 at (表压)，吸入管真空 4 5 p1 160 / 760 10( .真空度 1310)，轴功率为 0.21101.07 Pa（真空度） , 表读数为 160 mmHg kW，电动机的 转速为2900 rpm，真空表与压力表间的垂直距离为 0.5 m， 5 ( 1 . 67 0 . 21 ) 10 试计算此时离心泵的扬程 H=__________ 米水柱 (注:水的密度 2O H 0.19.7mH 5 19.2 mH 2O 3).。 1000 9.81 =1000kg/m 皮托管 测量计 26、测定流体在管内的速度分布曲线，可采用________ 皮托管测定点速 。 ，其原因是_____________
第一章流体流动习题
第一章 流体流动静压强及其应用1-1. 用习题1-1附图所示的U 形压差计测量管道A 点的压强，U 形压差计与管道的连接导管中充满水。
指示剂为汞，读数R =120mm ，当地大气压p a 为101.3kPa ，试求：(1) A 点的绝对压强，Pa ；(2) A 点的表压，Pa 。
解：(1) ()R g gR p p Hg a A -++=2.1ρρ()531028.112.02.181.9100012.081.913600103.101⨯=-⨯⨯+⨯⨯+⨯=A p kPa(2) 4351067.2103.1011028.1⨯=⨯-⨯=表A p kPa1-2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。
测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U 形压差计读数为R=130mm ，通气管距贮槽底面h=20cm ，贮槽直径为2m ，液体密度为980kg/m 3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨？答：80.198013.0136001=⨯==ρρR H m 14.34214.3422⨯==D S πm 228.6214.3=⨯=V m 3储存量为：4.615498028.6=⨯kg=6.15t1-3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m 3。
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) 人孔盖共受多少液柱静压力，以N 表示；(2) 槽底面所受的压强是多少Pa ？解：(1) ()()421042.15.046.0981.9880⨯=⨯⨯-⨯⨯=-==πρA h H g pA F N(2) 441077.71042.1981.9880⨯=⨯=⨯⨯==gH p ρPa1-4. 附图为一油水分离器。
油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。
油由上部溢出，水由底部经一倒置的U 形管连续排出。
该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。
化工原理第1章--流体流动-习题及答案
化⼯原理第1章--流体流动-习题及答案⼀、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 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（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA 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。
BA 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（）。
CA 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（）。
AA 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。
DA 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表。
AA ⼤于；B ⼩于；C 等于；D 近似于。
9．（）上的读数表⽰被测流体的绝对压⼒⽐⼤⽓压⼒⾼出的数值，称为表压⼒。
AA 压⼒表；B 真空表；C ⾼度表；D 速度表。
10．被测流体的（）⼩于外界⼤⽓压⼒时，所⽤测压仪表称为真空表。
DA ⼤⽓压；B 表压⼒；C 相对压⼒；D 绝对压⼒。
11. 流体在园管内流动时，管中⼼流速最⼤，若为湍流时，平均流速与管中⼼的最⼤流速的关系为（）。
BA. Um＝1/2Umax；B. Um＝0.8Umax；C. Um＝3/2Umax。
12. 从流体静⼒学基本⽅程了解到U型管压⼒计测量其压强差是( )。
AA. 与指⽰液密度、液⾯⾼度有关，与U形管粗细⽆关；B. 与指⽰液密度、液⾯⾼度⽆关，与U形管粗细有关；C. 与指⽰液密度、液⾯⾼度⽆关，与U形管粗细⽆关。
13.层流底层越薄( )。
CA. 近壁⾯速度梯度越⼩；B. 流动阻⼒越⼩；C. 流动阻⼒越⼤；D. 流体湍动程度越⼩。
化工原理流体流动习题和答案
二选择1 流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用⎽⎽A⎽⎽⎽流量计测量。
A 皮托管B 孔板流量计C 文丘里流量计D 转子流量计2 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生⎽⎽⎽A⎽⎽⎽。
A 气缚现象B汽蚀现象 C 汽化现象 D 气浮现象3 离心泵的调节阀开大时，A 吸入管路阻力损失不变B 泵出口的压力减小C 泵入口的真空度减小D 泵工作点的扬程升高4 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，管道总阻力损失 C 。
A 增大B 减小C 不变D 不能判断5 流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的 C 项。
A 动能B 位能C 静压能D 总机械能6 在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数λ数值 CA 与光滑管一样B 只取决于ReC 取决于相对粗糙度D 与粗糙度无关7 孔板流量计的孔流系数C0当Re增大时，其值 B 。
A 总在增大B 先减小，后保持为定值C 总在减小D 不定8 已知列管换热器外壳内径为600mm，壳内装有269根φ25×2.5mm的换热管，每小时有5×104kg的溶液在管束外侧流过，溶液密度为810kg/m3，粘度为1.91×10－3Pa·s，则溶液在管束外流过时的流型为 A 。
A 层流B 湍流C 过渡流D 无法确定9 某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应。
A 停泵，向泵内灌液B 降低泵的安装高度C 检查进口管路是否有泄漏现象D 检查出口管路阻力是否过大10 某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2(d2=d0/2)的管子时，若流体为层流，则压降∆p为原来的 C 倍。
A 4B 8C 16D 32三计算1 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。
测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U形压差计读数为R=130mm，通气管距贮槽底面h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。
流体的流动考试重点和习题答案
第二章 流体的运动最重要的是掌握BBS 三个重要的公式及意义：1.掌握理想流体的稳定流动、连续性方程、伯努利方程及其一些应用实例；2.掌握牛顿粘滞定律、粘度的概念、泊肃叶公式、流阻、雷诺数；3.掌握斯托克斯公式2.理解实际流体的伯努利方程、层流、湍流；2-1 什么叫理想流体、流线、流管、稳定流动、流量、空吸作用? 理想流体作稳定流动时，流体速度与流管截面积有什么关系?答: ①理想流体: 绝对不可压缩、完全没有粘滞性的流体叫理想流体。
②流线: 设想在流体中画一些曲线，使这些曲线上每一点的切线方向与流体质点在该点的速度方向一致，这些曲线称为流线。
③流管: 在流场中任取某一垂直于流线的面积元S ，过S 周边各点的流线所围成的管状区域叫流管。
④稳定流动: 如果流体中各点的速度、压强和密度都不随时间变化，则这样的流动称为稳定流动。
⑤流量: 单位时间内通过流管内某一横截面的流体的体积称为该横截面的体积流量，简称为流量。
⑥空吸作用: 如本题附图所示，流管中B 处截面积小，流速大，由伯努利方程可知，B 处的压强小，当它小于大气压强时，容器D 中的液体因受大 气压强的作用上升到B 处而被水平管中的流体带走，这种作用叫空吸作用。
习题2-1附图⑦可压缩的流体作稳定流动时，在同一流管中流体的速度v 、该处流管的横截面积S 及其该处的流体密度ρ之积是一常量；即222111ρρv v S =S 。
不可压缩的流体作稳定流动时，在同一流管中流体速度v 、该处流管的横截面积S 之积是一常量，即2211v v S =S 。
2-2 水在粗细不均匀的水平管中作稳定流动，已知截面积S 1 处压强为110Pa ，流速为0.2m ·s -1，在截面积S 2 处的压强为5Pa ，求S 2 处的流速（内摩擦不计）。
解: 已知Pa 1101=p ，11s m 20-⋅=.v ，Pa 52=p ，2h =1h ，由伯努利方程可得 2222112121v v ρρ+=+p p 222100021520100021110v ⨯+=⨯⨯+.12s m 50-⋅=.v 。
流体流动习题解答
0.171 mH 2 O 171 mmH 2 O
应注意式中的 z A zB 0 ，故B点所在的测压管高出A171mmH2O。
第一章 流体流动
18/35
化 工 原 理 习 题 解 答
【1-7】如图所示，水由高位水箱经管道从喷嘴流出，已知d1=125mm，d2=100 mm，喷嘴d3=75mm，压差计读数R=80mmHg，若阻力损失可忽略，求H和pA。 【解】(1)1,2,3三点所在截面的流速。 依题意，阻力损失被忽略，现考察1,2,3三点
第一章 流体流动 2/35
化 工 原 理 习 题 解 答
• 5. 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。 • 6.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___________。
第一章 流体流动
8/35
化 工 原 理 习 题 解 答
• 14.流体在圆管内作滞流流动时,阻力与流速 的（ ）成比例,作完全湍流时,则阻力与流 速的（ ）成比例。
第一章 流体流动
9/35
化 工 原 理 习 题 解 答
【1-1】附图所示为汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，冷凝液和水 一道沿管流至水池，现已知冷凝器内真空度为0.83kPa， 管内水温40℃ ，试估计管内的水柱高度H。 【解】冷凝器内表压
第一章 流体流动
3/35
化 工 原 理 习 题 解 答
• 7.流体的粘度指 流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为1时,所产生的内摩擦力 __________________________________ ____。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________。
化工原理流体流动01习题
在 1 截面和 2 截面间列伯努利方程，
p1 gz
u12
2
p2
2 u 2
2
hf
p1 p 2
gz
2 2 (u 2 u1 )
2
hf
u 2 u1 ， h f 0 ，水向下流动。
12. Ｃ、Ｄ 分析： 首先， 因次分析所要解决的正是那些不能完全用理论分析方法建立关 系式或者无法用数学方法求解方程式的复杂问题。 其次，对一些复杂的、影响因素较多的物理现象，普通实验方法是无法解决
2．如图所示，水从内径为 d1 的管段流向内径为 d2 管段，已知 d 2 2d1 ，d1 管 段流体流动的速度头为 0.8m， h1 0.7 m ，忽略流经 AB 段的能量损失，则 h2 m， h3 m。
3．如图所示，管中水的流向为 A→B，流经 AB 段的能量损失可忽略，则 p1 与 p2 的关系为 。
qV 1 / qV 2
。
10．流量 Vs 增加一倍，孔板流量计的阻力损失为原来的 的阻力损失为原来的 转子流量计的流速为原来的
倍，转子流量计 倍， 倍，
倍， 孔板流量计的孔口速度为原来的 倍，孔板流量计的读数为原来的 倍。
转子流量计的环隙通道面积为原来的
11．某流体在一上细下粗的垂直变径管路中流过。现注意到安在离变径处有一定
0.5 水 ，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的
倍；管路两端压差为水的 倍。
6．已知图示均匀直管管路中输送水，在 A、B 两测压点间装一 U 形管压差计， 指示液为水银，读数为 R（图示为正） 。则： 1 ）R 0（>，=，<） Pa。
2）A、B 两点的压差 p =
新版化工原理习题答案(01)第一章流体流动资料讲解
新版化工原理习题答案( 01) 第一章流体流动第一章流体流动流体的重要性质1 •某气柜的容积为6 000 m2 3,若气柜内的表压力为5.5 kPa,温度为40 C 。
已知各组分气体的体积分数为： H 40%、N 20%、CO32%、CO 7%、CH 4 1%,大 气压力为101.3 kPa,试计算气柜满载时各组分的质量。
解：气柜满载时各气体的总摩尔数n t 空 101・3 5.5 1000.° 60%1 246245.4mol RT各组分的质量:m H 240% n t M H 2 40% 246245.4 2kg 197kg m N 220% n tMN 220% 246245.4 28kg1378.97kg mCO32% m M CO 32% 246245.4 28kg 2206.36kg m co 27%n t M CO 2 7% 246245.4 44kg 758.44kg mCH 41%mMCH 41% 246245.4 16kg 39.4kg1203kg m 0.157流体静力学3.已知甲地区的平均大气压力为 85.3 kPa,乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ,在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPc t 若改在乙地2 •若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起, 试求混合油的密度。
设混合油为理想溶液。
解：m tm , m , 60 60 kg 120kg60 60 710830!m 3 0.157m 38.314 313764.33 kg区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？解：(1)设备内绝对压力绝压=大气压-真空度=85.3 10320 103Pa 65.3kPa(2)真空表读数真空度=大气压-绝压=101.33 10365.3 103Pa 36.03kPa4.某储油罐中盛有密度为960 kg/m3的重油(如附图所示)，油面最高时离罐底9.5 m,油面上方与大气相通。
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水通过倾斜变径管段（ 而流动。已知： 6、水通过倾斜变径管段（ A → B ）而流动。已知： 内径 d1 = 100mm ，内径 d 2 = 200 mm ，水的流 在截面A 处接一U 量 V = 120 m h ，在截面A与B处接一U形管水银压差 计，其读数R=18mm，A、B两点间的垂直距离 其读数R=18mm， R=18mm h=0 试求： h=0.3m。试求： 两截面间的压强差为若干； （1）A、B两截面间的压强差为若干； 管段的流动阻力为若干； （2）A、B管段的流动阻力为若干； 其它条件不变，将管路水平放置， （ 3） 其它条件不变 ， 将管路水平放置 ， U形管读数 两截面间压强差有何变化？ 及A、B两截面间压强差有何变化？
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5、本题附图所示为精馏塔顶回流装置系统。塔顶列管 本题附图所示为精馏塔顶回流装置系统。 式冷凝器壳方的冷凝液经直径为 φ 22 × 2 mm ，长度 包括所有局部阻力当量长度） 25m （包括所有局部阻力当量长度）为25m的钢管流入塔顶 以作为回流液。冷凝器液面高出管路出口4 以作为回流液。冷凝器液面高出管路出口4m。假设冷 凝器中各处压强相等，汞柱压差计读数R 430mm mm， 凝器中各处压强相等，汞柱压差计读数R1=430mm，塔 顶空间汞柱压差计读数R 450mm mm。 顶空间汞柱压差计读数R2=450mm。冷凝液的密 度 ρ = 920 kg / m 3 ，粘度 µ = 0 .025 Pa ⋅ s，求每小时塔顶的 回流流量？管路的摩擦系数可分别用下式估算： 回流流量？管路的摩擦系数可分别用下式估算： 若液体密度、 层流 λ = 64 Re 湍流 λ = 0.3164 Re 0.25 ;若液体密度、粘度均 比原来增加20 20% 试定性分析流量将如何变化？ 比原来增加20%，试定性分析流量将如何变化？
流体流动习题及答案
流体流动习题及答案1、如图1所示，直径为10cm 的圆盘由轴带动在一平台上旋转，圆盘与平台间充有厚度δ=1.5mm 的油膜。
当圆盘以n=50r/min 旋转时，测得扭矩M=2.94×10-4N·m 。
设油膜内速度沿垂直方向为线性分布，试确定油的黏度。
图1解：在半径方向上取dr ，则有dM ＝dF·r由题有dF ＝τ·dAd =d u yτμ⋅ 22dA=(d )2d r r r r r πππ+-=⋅d 2=d u nr y πδ所以有23d dM=2d 4d d u n r r r r r y μπμπδ⋅⋅= 两边积分计算得24M=nr μπδ代入数据得2.94×10－4N·m ＝μ×（0.05m ）4×π2 ×（50/60）s /（1.5×10－3m ）可得μ＝8.58×10－3Pa·s2、常压、20℃的空气稳定流过平板壁面，在边界层厚度为1.8mm 处的雷诺数为6.7×104。
求空气的外流速度。
解：设边界层厚度为δ；空气密度为ρ，空气流速为u 。
由题，因为湍流的临界雷诺数一般取5×105＞6.7×104，所以此流动为层流。
对于层流层有0.54.641=Re xx δ 同时又有 x Re =xu ρμ两式合并有0.54.641Re =u ρδμ⨯ 即有4.641×（6.7×104）0.5＝u×1×103kg/m 3×1.8mm /（1.81×10－5Pa·s ）u ＝0.012m/s3、污水处理厂中，将污水从调节池提升至沉淀池。
两池水面差最大为10m ，管路摩擦损失为4J/kg ，流量为34 m 3/h 。
求提升水所需要的功率。
设水的温度为25℃。
解：设所需得功率为N e ，污水密度为ρN e ＝W e q v ρ＝（gΔz ＋∑h f ）q v ρ=(9.81m/s 2×10m+4J/kg)×1×103kg/m 3×34/3600m 3/s= 964.3W4、如图所示，有一水平通风管道，某处直径由400mm 减缩至200mm 。
第1章_流体流动_习题解读
第1章 -- 习题
1-1．容器 A 中气体的表压力为 60kPa，容器 B 中的气体的真空度为 1.2104 Pa 。试分别求出 A、B 二容器中气体的绝对压力为若干 Pa 。该处 环境大气压等于标准大气压。（答： A,160kPa； B,88kPa ）
解：取标准大气压为 100kPa ，所以得到： PA 60 100 160 kPa ； PB 100 12 88kPa 。
Z0
P0 g
u02 2g
Z1
P1 g
u12 2g
hf
式中 u0 0 ， P1 20.3kPa ， hf 0.5m水柱 ，
u1 3.22m s1 ，
qV
Au1
4
d
2u1
57 3.5 22 3.22 3600
4
22.8m3 h1 。
第1章 -- 习题
1-7. 如图所示，水以 20 m3/h 的流量流经一扩大管段，已知 d1=50mm， d2=80mm, 水流经扩大段的阻力系数 =(1－A1/A2)2，式中 A 为管道截 面积。若测点间的直管阻力可略，试求：
=181.8kPa（表压）
即泵出口处压力表的指示值 p3 为 181.8kPa。
第1章 -- 习题
1-4．某一套管换热器，其内管为 33.5mm 3.25mm, 外管为 60mm 3.5mm 。内管流过密 度为1150kg m3，流量为 5000kg h1 的冷冻盐水。管隙间流着压力（绝压）为 0.5MPa ， 平均温度为00C ，流量为160kg h1 的气体。标准状态下气体密度为1.2kg m3 ，试求气 体和液体的流速分别为若干 ms1？ （ 答： UL 2.11m s1 ； Ug 5.69ms1 ）
第一章流体流动习题及答案
习题3附图第一章 流体流动 流体静止的基本方程1．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？[答案：36.03kPa]2．为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。
测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U 形压差计读数为R=130mm ，通气管距贮槽底面h=20cm ，贮槽直径为2m ，液体密度为980kg/m 3。
试求贮槽内液体的贮存量为多少吨？[答案：6.15吨]3．如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求：（1）两槽液面的高度差H 为多少？ （2）泵所需的实际功率为多少kW ？（3）真空表的读数为多少kgf/cm 2？ [答案：H=19.7m ；实际功率为4.27kw ；真空表读数为51.5kPa]4．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。
已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133⨯105 Pa 。
流体密度为800 kg/m 3。
精馏塔进口处的塔内压力为1.21⨯105 Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ⨯4 mm ，进料量为20 m 3/h 。
料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。
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第一章 流体流动1.1本章知识点串讲本章节包括7个知识点：流体的基本概念（粘度，定态流动，层流与湍流，直管与局部阻力）、流体静力学基本方程式及应用（静压与压强能、表压与绝压、压强的测量）、流体流动的基本方程式及应用（质量守恒方程，伯努力机械能守恒方程，动量守恒方程）、流体流动类型及其判断（雷诺数，层流与湍流速度分布）、流动阻力的计算（直管阻力损失，局部阻力损失，摩擦因数的计算）、管路计算（设计性与操作性计算，串并联管路计算），流速和流量的计算（比托管测流速，孔板，文丘里，转子流量计测流速）。
1.2本章重难点总结1.2.1重难点知识点总结流体静力学基本方程式及应用、流体流动的基本方程式及应用、流体流动类型及其判断、流动阻力的计算、管路计算。
1、 流体静力学方程：P1/ ρ+gZ1 = P2/ ρ +gZ2（1）换算关系：1atm=1.033kgf/cm2=760mmHg=10.33mH2O=1.033bar=1.0133×105Pa1at=1kgf/cm2=735.6mmHg=10mH2O=0.9807bar=9.807×105Pa（2）表压，真空度，绝对压（3）静力学方程的应用 ：压强与压强差测量，液位测量，液封高度 2、 连续性方程VS = u1A1 = u 2A2 = … = 常数3、 柏努利方程不同的衡算基准，方程式的形式不同212222121122-∑+++=+++f e h u gz p W u gz p ρρ21221⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d d u u4、 牛顿粘性定律（1）粘度的物理意义是促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。
粘度总是与速度梯度相关联，只有在运动时才显现出来。
（2）粘度是流体物理性质之一，其值由实验测定 5、 阻力计算式⑴直管阻力计算通式⑵局部阻力计算式：局部阻力系数法和当量长度法 (3)总流体阻力的计算6、 （1）流动类型层流湍流的区别 （1）有无径向速度脉动 （2）速度分布不同22u d l hf λ=22u d l h p f f ρλρ==∆22ud e l l f h ⎪⎭⎫ ⎝⎛∑+∑+=∑ςλF us yτμ∆==∆（3）阻力形式不同（4）阻力系数与雷诺数的关系不同（2）流动边界层在固体壁面附近，存在较大速度梯度的流体层称为流动边界层。
湍流边界层中紧靠壁面处仍有一滞流内层，R e值愈大，滞流内层厚度愈薄。
边界层的脱体（分离）当流体绕过曲面时，边界层中的流体在流道减扩的过程中减速加压。
此时在摩擦阻力损失消耗动能和在流动方向上逆压强梯度的阻碍的双重作用下，近壁处流体速度随离壁的近远依次降为零，在壁面和流体之间产生了空白区，称为边界层的脱体。
倒流的流体产生大量漩涡，大大增加了机械能损失。
该项损失称为形体阻力损失。
7.根据关系曲线变化趋势图可划分为：1区为滞流区（又称一次方区）λ=f（R e）h f∝u2区：湍流区λ=f（R e，ε/d）h f∝u n（1<n<2）3区：完全湍流区（阻力平方区）λ=f（ε/d）h f∝u28.非圆管的当量直径d e=4r H =4（流通截面积/润湿周边长）1.2.2本章重难点例题讲解【例题1】用离心泵将常压储槽中的以36m3/h的流量输送到一敞口高位槽。
两槽液面维持不变，液位高度差为24m，输油管采用Ф108×4mm的不锈钢钢管，长为600m（包括各种局部阻力的当量长度）。
油品的密度为900kg/m3，粘度为0.21Pa·s。
计算：（1）管内流动类型；（2）泵的扬程；（3）轴功率为13.8kw时离心泵的效率。
解析（1）管内流速为u=A vq =21.04/360036⨯∏=1.27m/sRe=du ρ/µ=0.1×1.27×900/0.21=546<2000故油品在管内层流（2）设输送过程中泵提供的扬程为H ，以常压槽内液面1-1截面为基准，对1-1至高位槽液面2-2列机械能守恒式，得：Z 1+1p g ρ+212u g +H = Z 2+ 2P g ρ+ 222u g+∑H (1-2)因P 1=P 2=101Kpa ，u 1=u 2=0，Z 2- Z 1=24，摩擦系数λ=64Re= 64/546=0.117 故层流阻力损失为H (1-2)= λd l g u 221=0.117×1.0600×8.92227.1⨯=57.9m所以泵的扬程H = Z 2- Z 1+∑H (1-2)=24+57.9=81.9m（3）离心泵的有效效率为Pe=ρgHq v =900×9.8×81.9×36×10-3/3600=7.22kw故泵的效率为η=Pe/Pa=7.22/13.8×100%=52.3%讨论：本题考察了流体流行的判断以及机械能守恒方程。
【例题2】将一根长3m ，内径18mm 的U 型玻璃管用作虹吸管，排放某液槽内的工业盐水。
盐水的密度为1180kg/m 3粘度为2.26cp ，生产任务要求的盐水排放量为2.5t/h ，槽内液位恒定。
求槽内液位据虹吸管出口的垂直距离h 。
解析：已知：L=3m ，d=0.018m ，ρ=1180 kg/m 3，µ=2.26cp=2.26×10-3 Pa ·s ，q m=2.5t/h=2.5×103kg/h ，故管内流速为u=A v q =1180218..04/36001032.5⨯⨯∏⨯=2.31m/sRe=du ρ/µ=0.018×2.31×1180/2.26×10-3 =2.17×104 >4000（湍流）光滑管λ计算根据Blasius 公式λ=0.25Re 3164.0=0.25)410(2.173164.0⨯=0.0261 对截面1-1至截面2-2列机械能守恒式，得：Z 1+1p g ρ+212u g +H = Z 2+ 2P g ρ+ 222u g+∑H (1-2)取截面2-2为基准面，则P 1=P 2=Pa ，u 1=0，Z 2=0，Z 1=h ；阻力损失 ∑H (1-2)= （λd l+∑ζ）gu 22 其中局部阻力系数包括管入口的突然缩小（ζ=0.5）与回弯管（ζ=1.5）所以h=g u 22+∑H (1-2)= 81.92231.2⨯×（0.0261+3/0.018+0.5+1.5）=2m讨论：本体考察了流体流动过程中直管与局部阻力损失的计算。
U 型管内存在直管与局部阻力，利用光滑管湍流计算摩擦系数的Blasius 公式，并结合机械能衡算式，可计算出摩擦因数及相应流动阻力，并最终确定管路出口位置。
【例题3】.某化工厂重油由高位槽沿含有支管的管路流入低位槽。
已知H=5m ，管路内径d 1=d 2=50mm ，d 3=60mm ，L 1= L 2=80mm ，L 3=100mm ，重油的粘度为80cp ，密度为850kg/m 3。
忽略管中局部阻力，求重油的流量。
解析：并联管路∑h f 并= h f1= h f 2 串联管路∑h f 串= h f2+ h f 3因此总阻力233332222232)B -A (f h 32u d l u d l f h f h λλ+=+=∑串Poiseuille 油品输送先假设管内为层流，则λ= 64Re 。
直接应用Poiseuille 方程可得21132121d u L f h f h ρμ===69.4u2333323d u L f h ρμ==83.7u 对截面A-A 至截面B-B 列伯努力式，得：gZ A +ρAP +22A u = gZB +ρBP +22B u +∑h f(A-B)取截面B-B 为基准面，则P 1=P 2=P a ，u 1 = u 2=0，Z B =0，Z A =H=5m ； ∑h f(A-B)=（69.4+83.7）u=gH ⇒ u=9.815/（69.4+83.7）=0.32m/s故所求重油流量为q v =4∏23d u=0.785×0.062×0.32=9.04×10-4m/s 校验 Re= d3u ρ/µ=0.06×0.32850×0.08=204<2000（层流）讨论：考察了复杂管路的计算。
利用串并联管路的公式计算复杂管路的总管路流量。
对于串联管路，qv1= qv2，∑hf 串= hf1+ hf 2对于并联管路，流量：qv =qv1+ qv2，流量分配qv1:qv2=2)(252:1)(151∑∑++e l l d e l l d λλ阻力：∑hf 并= hf1= hf 2【例题4】水从喷嘴口1-1截面垂直向上喷射至大气。
如图。
设在大气中流束截面保持圆形，已知喷嘴内直径d1=20mm,出喷嘴口水流速u1=15m/s 。
问：在高于喷嘴出口5m 处水流的直径是多大？忽略摩擦阻力。
解析：1--1与2--2之间列柏努利方程gz 1+p 1/ρ+u 12/2 =gz 2+p 2/ρ+u 22/2 z 1=0，z 2=15m, P 1=P 2 u 12/2=gz 2+u 22/2 152/2=9.81×5+ u 22/2 ∴u 2=11.26m/s又根据连续方程式： 222211d u d u∴d2=2u 1u d1=26.11/15×0.020=0.0231m讨论：考察了伯努力方程与连续方程式。