第一章答案

化工原理《流体流动》单元测试题

一、概念题

1．某水平直管中，输水时流量为Vs ，今改为输2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，设两种输液下，流体均为高度湍流状态，则阻力损失为水的 倍；管路两端压差为水的 倍。

答：4，2

2

2

2u u d l h f ∞=λ

d 不变，V V q q 2='，u u 2='f f h h 4='∴ 水平直管，f f h u d l p p ρρλ==∆=∆22

ρρ5.0='，f f h h 4='

p p ∆='∆2

2．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）A 、B 两点的压差p ∆= 。

2）流体流经A 、B 点间的阻力损失f h = 。

答：1）静力学方程

gR z h g p R z g p i B A ρρρ+++=++)()(

)(ρρρ-+=-=∆i B A Rg gh p p p

2）ρρρ)

(,-=∑-i B A f Rg h 列伯努利方程，∑-+++=++B A f B B

B A A

A h p u gz p u gz ,2222ρρρρρ

∑∑--+=+-=-=∆B A f B A f A B B A h gh h z z g p p p ,,)(ρρρρ

)(ρρρ-+=i Rg gh

ρρρ)

(,-=∴∑-i B A f Rg h

3．流量Vs 增加一倍，孔板流量计的阻力损失为原来的 倍，转子流量计的阻力损失为原来的 倍，孔板流量计的孔口速度为原来的 倍，转子流量计的流速为原来的 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 倍。

答：4，1，2，1，4，2

二、选择题

4、层流与湍流的本质区别是： D

A ．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

5．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p 1与p 2的关系为 。

21)p p A >

m p p B 5.0)21+>

m p p C 5.0)21->

21)p p D <

答：C

据伯努利方程

221222p u gz p u gz B

B A

A ++=++ρρρρ

)(2)(2221A B A B u u z z g p p -+-+=ρ

ρ

)(25.02221A B u u g p p -+-=ρ

ρ

A B u u <

g p p ρ5.021-<∴

6．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似等于阀门阻力。如图所示，试讨论：

1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，1p 2p （＞，＜，＝）；

2）当阀门关小，阀门阻力较大时，1p 2p （＞，＜，＝），R （变大，变小，不变）；

3）若流量不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差p ∆ ，

（变大，变小，不变）。

答：1）根据伯努利方程

211p gz p =+ρ

21p p <∴

2）∑+=+f h p gz p ρρ21 gz h p p f ρρ-∑=-21

21p p >∴

R 变大，因为流动阻力变大。

3）流向改变，∑++=f h gz p p ρρ12

∑+=-f h gz p p ρρ12 p ∆∴变大，R 不变。

7．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距离的粗、细两截面的的压强表读数相同。故可断定管内流体( )。

A. 向上流动； C. 处于静止；

B. 向下流动； D. 流向不定

答：B

在1截面和2截面间列伯努利方程，

∑++=++f h u p u gz p 2222

2211ρρρ

21p p =

∑+-=∴f h u u gz 2)

(2122ρρ

12u u ，0>∑∴f h ，水向下流动。

8．下面关于因次分析法的说法中不正确的是（ ）。

Ａ．只有无法列出描述物理现象的微分方程时，才采用因次分析法； Ｂ．因次分析法提供了找出复杂物理现象规律的可能性；

Ｃ．因次分析法证明：无论多么复杂的过程，都可以通过理论分析的方法来解决； Ｄ．因次分析法能解决的问题普通实验方法也同样可以解决

答案：Ｃ、Ｄ

计算题

1解：（1）A —A 、D —D 截面处压力为大气压，B —B 处压力为大气压加上1m 苯柱，而C —C 截面为负压，当虹吸管流动忽略不计时，C —C 面压力为－3m 苯柱（表压）。因此压力最低点在C —C 面处。在输液时，要注意当压力太低时，容易产生气缚而中断输液。

（2）A —A 、D —D 面的位差与流动流体的物性等因素有关，如果是真实流

体，还与流动时的阻力有关，故增加管中流速可以用增加位差或改变管子材料等方案实现。在本题所设范围内，增加管长最简单可行。

列A —A 与D —D 面柏努利方程，得：

s m gh u D /26.6281.922=⨯⨯==

求C —C 处的压力：

∑+++=++f

D

D

D C C

C h u

p

gZ u p gZ 222

2ρρ

根据假设0=∑f h

s m u C /26.6=，0=D u

2)(2

C C

D D

C u

Z Z g p p --+=ρρ

226.6580081.92

-⨯⨯-=大气压C P

226.6580081.91001.12

5

-⨯⨯-⨯=

Pa 61740=

20℃苯的饱和蒸汽压可由安托因方程计算

8756.124.22035

.1206898.6lg 0=+-=t P

Pa mmHg P 40102.75==

C —C 面的压力大于0

苯P ，故不会汽化。

如果管子加长，则流速会提高，C 处压力最低只能降到104Pa ，由此可求出输苯的极限速度：

列A —A 、C —C 面的柏努利方程：