流体流动习题答案
流体流动习题
1. 雷诺准数的表达式为_________。当密度ρ＝1000kg/m3,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______. 答案：Re=d ｕρ/μ ; 105； 湍流
2. 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_________. 答案： 1m/s
3. 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_______.答案：0.0118m3/s ；1.5m/s
4. 管出口的局部阻力系数等于__1.0___,管入口的局部阻力系数等于__0.5__.
5. 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＿＿＿，平均速度与最大流速的关系为＿＿＿。 答案：湍流； ≈0.8umax ； 层流； ＝0.5 umax
6. 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=____mH2O= _____Pa. （该地区的大气压
为720mmHg) 答案： 8.7mH2O ； 8.53×104pa
7. 应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________。
8．流体静压强P 的作用方向为（ B ）
A ．指向受压面
B ．垂直指向受压面
C ．垂直受压面
D ．平行受压面
9. 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。
10. 在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（ C ）倍
A. 2
B. 8
C. 4
11. 某液体在一等径直管中作稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则层流时，流动阻力变为原来的（ C ）
2
22322642d lu
u d l du u d l h f ρμμ
ρλ=
⋅⋅=⋅⋅=
1624
4
212
212
212212121
2==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛==d d d d d d d u d u h h f f
12. 如图所示，三个容器A、B、C内均装有水，容器C 敞口。密闭容器A、B间的液面高度差为z1=1m，容器B、C间的液面高度差为z2=2m，两U形管下部液体均为水银，其密度ρ0=13600kg/m3，高度差分别为R=0.2m，H=0.1m，试求：容器A、B上方压力表读数pA、pB的大小。
例1-1附图
13. 用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽
内的有机溶剂(密度为800kg/m3,粘度为20cp)输送
到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高
度Z保持20m，见附图。已知钢管总长度(包括局部
阻力当量长度) 为25m，反应器内的压力恒定为
4kgf/cm2(表压) ，有机溶液输送量为6m3/h，泵的
效率为60%，试确定泵提供的轴功率。
【解】取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面：
gZ1+(u12/2)+(p1/ρ)+W=gZ2+(u22/2)(p2/ρ)+Σhf1-2
W=(Z2-Z1)g+[(u22-u12)/2]+[(p2-p1)/ρ]+Σhf1-2
Σhf1-2 =λ[(l+le )/d](u2/2)
u=(6/3600)/[(π/4)×0.052]=0.8488m/s
u1≈u2≈0 Z1=0
Re=duρ/μ=0.05×0.8488×800/(20×10-3)
=1697.6<2000
则λ=64/Re=64/1697.6=0.0377
Σhf1-2 =0.0377×(25/0.05)×(0.84882/2)=6.7904/.kg
故W=(20-0)×9.807+4×9.807×104/800+6.7904
=693.5J/kg
N=QρW/η＝1.541kw
14. 如附图所示，高位槽中水分别从BC 与BD 两支路排出，其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为10m 。AB 管段的内径为38mm 、
长为28m ；BC 与BD 支管的内径相同，均为32mm ，长度分别为12m 、 15m （以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度）。各段摩擦系数均可取为0.03。试求：
（1）BC 支路阀门全关而BD 支路阀门全开时的流量；
（2）BC 支路与BD 支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。 解：（1）在高位槽液面与BD 管出口外侧列柏努利方程：
f W u
g z p u g z p ∑+++=++2
2222111
2
121ρρ 简化 ： fABD W zg ∑=∆
而 2
22
22211u d l u d l W W W BD AB fBD
fAB fABD λλ+=∑+∑=∑
∴ 2
032.015
03.02038.02803.081.9102221u u ⨯
⨯+⨯⨯=⨯ 化简 1.9803.705.112221
=+u u 又由连续性方程： 1121221241.1)32
38
()(u u u d d u === 代入上式：
1.9841.103.705.112
1221
=⨯+u u 解得：s m u /98.11= 流量：h m s m u d q V /08.8/10244.298.1038.0785.04
3332121=⨯=⨯⨯==
-π
（2）当 BD ，BC 支路阀均全开时：
C ，
D 出口状态完全相同，分支管路形如并联管路，
fBD fBC W W ∑=∑∴
2
2222233u d l u d l BD BC λλ= 附图
10
2
2
231512u u =∴
23118.1u u =∴ (1)
又 321V V V q q q += 32
322
21214
4
4u d u d u d πππ+
=
322212323238u u u +==22118.232u ⨯
21502.1u u =∴ (2) 在高位槽液面与BD 出口列柏努利方程： fBD fAB f W W W zg ∑+∑=∑=∆
2
032.01503
.02038.02803.081.91022
21u u +=⨯ 1.9803.705.112221
=+u u (3) 将（2）代入（3）式中：
1.9803.750
2.105.112
222
2=+⨯u u 解得：s m u s m u s m u /96.1/63.2/752.1312===
流量：h m s m u d q V /73.10/1098.263.2038.0785.04
33321211=⨯=⨯⨯==-π
h m s m u d q V /07.5/10408.1752.1032.0785.04
333222
22=⨯=⨯⨯==-π h m s m u d q V /67.5/10576.196.1032.0785.04
33323233=⨯=⨯⨯==-π
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化工原理习题第一部分流体流动(答案)
化工原理习题：第一部分流体流动 一、填空 1.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的 1/4 倍。 ( 2 f l u = d2 Wλ,层流时： du Re= ρ μ ， 64 = Re λ，带入可知：阻力损失正比于流速，反比于 管径平方) 2.离心泵的特性曲线通常包括H-Q曲线、η-Q 和 N-Q 曲线，这些曲线表示在一定转速下，输送某种特定的液体时泵的性能。 3.处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是静止的、连通着的、同一种连续的液体。流体在管内流动时，如要测取管截面上的流速分布，应选用皮托流量计测量。 4.牛顿粘性定律的表达式τ=μ，其应用条件是牛顿型流体层（滞）流流体。 5.如果流体为理想流体且无外加功的情况下，写出： 单位质量流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 单位重量流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 单位体积流体的机械能衡算式为⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽； 6.有外加能量时以单位体积流体为基准的实际流体柏努利方程为 z 1ρg+（u 1 2ρ /2）+p 1+W s ρ= z 2 ρg+（u 2 2ρ/2）+p 2 +ρ∑h f ，各项单位为 Pa（N/m2）。 7.气体的粘度随温度升高而增加，水的粘度随温度升高而降低。 8.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。 9.并联管路中各管段压强降相等；管子长、直径小的管段通过的流量小。 10 在离心泵工作时，用于将动能转变为压能的部件是____泵壳__________。 11.测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。 12. 离心泵的轴封装置主要有两种：填料密封和机械密封。 13.若被输送的流体粘度增高，则离心泵的压头降低，流量减小，效率降低，轴功率增加。
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。 A A 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（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．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。4．气体是（）的流体。 B A 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（）。 C A 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（）。 A A 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。D A 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。 A A 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。 A A 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。 D A 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（）。B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝； 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( )。 A A. 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( )。 C A. 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。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。 16.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。 17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。B A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵
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＝,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为在管中流动时,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; -100 3.（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______. ; 5.（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＝ｑ＝.ρ u＝ｑ/A
6.（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＝ｍａｘ。 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/d 9.（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________。运动粘度ν的SI单位为__________。 τ=μdu/dy；或； m.s 10.（3分） 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,水流量将__________,摩擦系数____________,管道总阻力损失____________。 减小；增大；不变 11.（2分） 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有_________。 粘性 12.（2分） 压头转换实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头值,流速再增大时,液
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?103pa 2. 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.pa10 4. 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。 解：如图，设水层吹气管出口处为a， 煤油层吹气管出口处为b，且煤油层吹气
流体流动习题解答
习题解答 1-41一敞口贮槽中装有油（密度为917kg/m 3 ）和水，液体总深度为3.66m ，其中油深为3m 。试计算油水分界处及贮槽底面的压力，分别用绝压和表压表示。（当地大气压为） 解：油水分界处： 表压：kPa gh p 0.27381.9917111=??==ρ 绝压：kPa p 12810013.1107.2541=?+?= 贮槽底面的压力： 表压：kPa gh p p 5.3366.081.91000107.242212=??+?=+=ρ 绝压：kPa p 13510013.110347.3542=?+?= 1-42用U 形压力计测量容器内液面上方的压力，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3 ，h 1=0.3m ，h 2=0.4m ，R=0.4m 。试求： （1）容器内的表压； （2）若容器内的表压增大一倍，压力计的读数R ‘ 。 解：（1）如图，1-2为等压面。 )(211h h g p p ++=ρ gR p p a 02ρ+= gR p h h g p a 021)(ρρ+=++ 则容器内表压： kPa h h g gR p p a 2.4781.97.090081.94.013600)(210=??-??=+-=-ρρ （2）当容器内的表压增大一倍时，此时 2 '2' 2 R R h h -+= )2 ()('21' 02' 1' 0'R R h h g gR h h g gR p -++-=+-=ρρρρ表 整理得 2 /) 2/(021' g g R h h g p R ρρρ--++= ‘表 m 77.02 /81.990081.913600)2/4.07.0(81.9900102.4723=?-?-??+??= 1-43如图所示，用复式压差计测量某蒸汽锅炉液面上方的压力，指示液为水银，两U 形压差计间充满水。相对于某一基准面，各指示液界面高度分别为z 0=2.0m, z 2=0.7m, z 4=1.8m, z 6=0.6m, z 7=2.4m 。试计算锅炉内水面上方的蒸汽压力。 习题1-42 附图
流体流动习题答案
11. 本题附图所示的贮槽内径D 为2 m ，槽底与内径d 0为32 mm 的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高度h 1为2 m(以 管子中心线为基准)。液体在本题管内流 动时的全部能量损失可按2 20f h u =∑计算，式中u 为液体在管内的流速。试求 当槽内液面下降1 m 时所需的时间。 解：根据物料衡算，在d θ时间内，槽内由于液面下降dh 而减少的液体量均由管路出口流出，于是有 2244D dh d ud ππθ= (1) 取管中心线所在的水平面位能基准面，在瞬时截面11'- 与管路出口截面22'-间列柏努利方程，得 22112212,1222 f p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中，1z h = 20z = 120p p ==(表压) 10u ≈ 2,1220f h u -=∑ 解得20.6920.0692u z h == (2) 将(2)式代入(1)式，并在下列边界条件下积分 10θ= 12h m = 2θθ= 21h m = 2 122000()4644 1.29320.692s h h θ=-?==? 12. 本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3，循环量为36 m 3/h 。管路的直径相同，盐水由A 流经两 个换热器而至B 的能量损失为 J/kg ，由B 流 至A 的能量损失为49 J/kg ，试计算：(1) 若 泵的效 率为70%时，泵的轴功率为若干kW (2) 若
A 处的压强表读数为245.2?103 Pa 时， B 处的压强表读数为若干 解：对循环系统，在管路中任取一截面同时作上游和下游截面，列柏努利方程，可以证明泵的功率完全用于克服流动阻力损失。 (1) 质量流量 331100/36/360011/s S w V kg m m s kg s ρ==?= ,,98.149147.1/f A B f B A We h h J kg --=+=+=∑∑ 147.1111618.1/e e s N W w J s ==?= /1618.1/0.7 2.31N Ne kW η=== (2) 在两压力表所处的截面A 、B 之间列柏努利方程，以通过截面A 中心的水平面作为位能基准面。 22,22A A B B A B f A B p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中，0A z =，7B z m =，A B u u =，245.2A p =kPa ，,98.1/f A B h J kg -=∑ 将以上数据代入前式，解得4,() 6.210A B B f A B p p gz h Pa ρρ-=--=?∑(表压) 13. 用压缩空气将密度为1100 kg/m 3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液面维持恒定。管路直径均为60 3.5mm mm φ?，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为2,,f AB f CD h h u ==∑∑，2, 1.18f BC h u =∑。两压差计中的指示液均为水银。试求当R 1=45 mm ，h =200 mm 时：(1) 压缩空气的压强p 1为若干 (2) U 管压差计读R 2数为多少 解：求解本题的关键为流体在管中的流速 (1)在B 、C 间列柏努利方程，得 22,22C C B B B C f B C p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ ,()B C C B f B C p p g z z h ρ--=-+∑ (1) 1()()B C Hg C B p p gR g z z ρρρ-=-+- 3(136001100)9.81451011009.815-=-???+??
化工原理课后习题答案第一章流体流动答案
第一章 流体流动习题解答 1.解：（1） 1atm= Pa=760 mmHg 真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为 p =4 61097.8)10082.0(10132576.00?=?--?N/m 2 （2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为4 1097.8?Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa 混合气体的摩尔质量 Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol 混合气体在该条件下的密度为： ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4××.3=10.858 kg/m3 3.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH 大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT 根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H 代入上式得 ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh 移项整理得 dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H 对以上等式两边积分， pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H 所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15
即： lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 （2）已知地平面处的压力为 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=×=45431 Pa 将p 山顶代入上式 ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。 4.解：根据流体静力学基本方程可导出 p 容器-p 大气=Rgρ水-ρ煤油 所以容器的压力为 p 容器=p 大气+Rgρ水-ρ煤油=101.3+8.31×9.81×（995-848）1000=113.3 kPa 5.解：6030sin 120sin '=?== αR R mm 以设备内液面为基准，根据流体静力学基本方程，得 8.101106081.98501013253001=???+=+=-gR p p ρkPa 6.解： （1）如图所示，取水平等压面1—1’， 2—2’， 3—3’与4—4’，选取水平管轴心水平面为位能基准面。根据流体静力学基本方程可知 pA=p1+ρgz1 同理，有 p1=p1'=P2+ρigR2 ，p2=p2'=P3-ρg （z2-z3） p3=p3'=p4+ρigR3 ，p4=p4'=pB-ρgz4 以上各式相加，得 PA-PB=ρigR2+R3-ρgz2-z1+z4-z3 因为 z2-z1=R2，z4-z3=R3 PA-PB=ρi -ρgR2+R3=13.6-1×9.81×0.37+0.28=80.34kPa 同理，有 PA-PB=ρi -ρgR1=ρi -ρgR2+R3 故单U 形压差的读数为 R1=R2+R3=0.37+0.28=0.65 m
01流体流动习题答案
第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-?绝压真空度 表压＝－真空度＝310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底 9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为×106 Pa ，问至少需要几个螺钉 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 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 2282575(0.76) 3.7644p p d N ππ =?=??=?410 每个螺钉能承受的最大力为： 62332.23100.014 4.96104F N π=???=?钉 p
螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=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R 1=400 mm ， R 2=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R 3=50mm 。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2,,g H O Hg ρρρ分 别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱 高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈， B D p p ≈。 由静力学基本方程式知 232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+ 10009.810.05136009.810.05=??+?? 7161Pa =(表压) 417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+??=? 4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。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/m 3。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 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ， 煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气 管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压) C D H 1 压缩空气 p
流体流动习题答案
流体流动习题1.雷诺准数的表达式为_________。当密度ρ＝1000kg/m3,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______. 答案：Re=dｕρ/μ ; 105；湍流2.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_________. 答案：1m/s 3.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_______.答案：0.0118m3/s ； 1.5m/s 4.管出口的局部阻力系数等于__1.0___,管入口的局部阻力系数等于__0.5__. 5.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＿＿＿，平均速度与最大流速的关系为＿＿＿。 答案：湍流；≈0.8umax；层流；＝0.5 umax 6.某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压=____mH2O= _____Pa. （该地区 的大气压为720mmHg) 答案： 8.7mH2O ； 8.53×104pa 7.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________。 8．流体静压强P的作用方向为（ B ） A．指向受压面B．垂直指向受压面 C．垂直受压面 D．平行受压面 9. 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。 10. 在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（ C ）倍 A. 2 B. 8 C. 4 11. 某液体在一等径直管中作稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则层流时，流动阻力变为原来的（ C ） 12. 如图所示，三个容器A 、B 、C 内均装有水，容器C 敞口。密闭容器A 、B 间的液面高度差为z1=1m ，容器B 、C 间的液面 高度差为z2=2m ，两U 形管下部液体均为水银，其密度ρ0=13600kg/m3，高度差分别为R=0.2m ，H=0.1m ，试求：容器A 、B 上方压力表读数pA 、pB 的大小。 13. 用离心泵经φ57×3.5mm 的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg/m 3,粘度为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度Z 保持20m ，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为25m ，反应器内的压力恒定为4kgf/cm 2(表压) ，有机溶液输送量为6m 3/h ，泵的效率为60%，试确定泵提供的轴功率。 【解】取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面： p B p A z 1 B A z 2 p a ρ ρ C R 2 H 2' 1 1' ρ0 例1-1附图
流体流动作业及答案
流体流动作业 1某油水分离池液面上方为常压，混合液中油（o ）与水（w ）的体积比为5:1，油的密度为ρ0 = 830kg·m -3 ，水的密 度为ρ = 1000kg·m -3 。池的液位计读数h c =1.1m 。试求混合液分层的油水界面高h w 和液面总高度(h w + h o )。 解：如图所示 ρ0gh 0 + ρgh w = ρgh c h 0 : h w = 5:1 ∴ 5ρ0gh w + ρgh w = ρgh c m g g gh h w c w 214.01000 83051 .1100050=+??=+= ρρρ h 0 +h w = 6 h w = 6 × 0.214 = 1.284m 2、质量浓度为16200kg/h 的25%氯化钠（NaCl ）水溶液在φ50×3mm 的钢管中流过。已知水溶液的密度为1186kg/m 3 ，粘度为2.3×10-3 Pa·s。求（1）判断该水溶液的流动类型。（2）计算在滞流时的最大流速滞max u 。 解：（1）算出R e 准数后即可判断流动类型 ①5.2497.21186 )044.0(43600 16200 2≈=?== πρωA s u m/s ②5672210 3.21186 5.2044.03 =???= = -μ ρ du R e ， 流型为湍流 （2）求滞max u ：滞流时，R e 准数最大值为2000，相应的流速即为滞max u μ ρ 滞m a x du R e = 代入已知值后 200010 3.2118604 4.03 m ax =???-滞 u ，解得088.0m ax =滞u m/s 3、列管换热器的管束有13根?25×2.5mm 的钢管组成。平均温度为50℃的空气以9m·s -1 的速度在列管内流动，管内压强为1.96×105 Pa(表压)，当地大气压为9.87×104 Pa ，标准状况下空气的密度ρ0 = 1.293kg·m -3 。试求换热器内： (1) 空气的质量流量；(2) 操作条件下空气的体积流量；(3) 换算为标准状况下的体积流量。 解：操作压强 P = 1.96×105 + 9.87×104 = 2.947×105 Pa 操作条件下空气的密度为3 5 5000179.310013.1)50273(27310947.2293.1-?=??+???==m kg TP PT ρρ (1) q m = uA ρ = 9×13×π4 ×0.022 ×3.179 = 0.117kg ·s -1 (2) q V = uA = 9×13×π4 ×0.022 = 0.0368 m 3·s -1 (3) q V,0 = q m /ρ0 = 0.117/1.293 =0.0905 m 3 ·s -1 4、如图所示，将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以0.5m/s 的速度流 动。设料液在管内压头损失为1.2m （不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？ 解：取管出口高度的0－0为基准面，高位槽的液面为1－1截面，因要求计算高位槽的液面比塔入口处高出多少米，所以把1－1截面选在此就可以直接算出所求的高度x ，同时在此液面处的u 1及p 1均为已知值。2－2截面选在管出口处。在1－1及2－2截面间列柏努利方程： f h u p gZ u p gZ ∑ρρ+++=++2 22 2 22211 1 式中p 1=0（表压）高位槽截面与管截面相差很大，故高位槽截面的流速与管内流速相比，其值很小，即u 1≈0， Z 1=x ，p 2=0（表压），u 2=0.5m/s ，Z 2=0，f h ∑/g =1.2m
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=2.94×10-4 N·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·dA d =d u y τμ? 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=n r 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·s 2、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 x x 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/s 3、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ρ N 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 = 964.3W 4、如图所示，有一水平通风管道，某处直径由400mm 减缩至200mm 。为了粗略估计管道中的空气流量，在锥形接头两端各装一个U 管压差计，现测得粗管端的表压为100mm 水柱，细管端的表压为40mm 水柱，空气流过锥形管的
1流体流动题答案
流体流动题库 一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A A 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（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．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。 4．气体是（）的流体。 B A 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（）。 C A 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（）。 A A 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。 D A 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。 A A 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。 A A 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。 D A 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（）。 B A. 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( )。 A A. 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( )。 C A. 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。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15．流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。 B A 层流； B 湍流； C 过渡流； D 漩涡流。 16．流体在圆管内（）流动时，平均速度是最大速度的一半。 A A 层流； B 湍流； C 过渡流； D 漩涡流。 17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。 B A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为（）。 A A. 74.3kPa； B. 101kPa； C. 127.6kPa。 19.在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。 C A. 2； B. 8； C. 4。 20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。 C A. 流动速度大于零； B. 管边不够光滑； C. 流体具有粘性。
第一章.流体流动习题及答案
一、单选题 1．单位体积流体所具有的（ A ）称为流体的密度。 A 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（ A ）。 A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．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。 4．气体是（ B ）的流体。 A 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（ C ）。 A 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（ A ）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（ D ）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 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（ A ）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（ A ）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。 A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（ D ）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 A 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（ B ）。 A. 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( A )。 A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关；
01流体流动习题答案
第一章流体流动习题解答 1.某设备上真空表的读数为X 103Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强. 该地区大气压强为x 103 Pa. 解：真空度=大气压一绝压 3 P绝压P atm P真空度(98.7 13.3) 10 Pa 表压=—真空度=103Pa 2.在此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9.6 m ,油面上方为常压.在罐侧壁的下部有一直径为760 mm勺圆孔,其中央距罐底800 mm孔盖用14 mrm：钢制螺钉紧固.假设螺钉材料的工作应力取为X 106 Pa, 问至少需要几个螺钉 解：设通过圆孔中央的水平液面生的静压强为P,那么p罐内液体作用于孔盖 上的平均压强 p g z 960 9.81 (9.6 0.8) 82874Pa(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压p a,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32.23 106— 0.01424.96 103N
C 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.某流化床反响器上装有两个Ut 压差计,如此题附图所示.测得R=400 mm R=50 mm 指示液为水银.为预防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R=50mmt 求A 、B 两处 1000 9.81 0.05 13600 9.81 0.05 7161Pa 〔表 压〕 4 . p B p D p AHg gR 1 7161 13600 9.81 0.4 6.05 10 Pa 4.此题附图为远距离制量限制装置,用以测定分相槽内煤油和水的两相界 面位置.两吹气管出口的距离 +1 m, Uf 压差计的指示液为水银,煤油的密 的表压强 高度所产生的压强差可以忽略.由此可以认为P A P C , p A p cH 20 gR 3Hg gR 2 月M3附图 度为820 kg/m 3 .试求当压差计读数R=68m 解：U 管压差计连接管中是气体.假设以g , H 2 O ,Hg 分 别表示气体、水与水银的密度,由于 g = Hg ,故由气柱 由静力学根本方程式知 P a 油g 〔H 〔 h 〕水g 〔H h 〕〔表 模,4酎用 P 时,相界面与油层的吹气管出口距离h 解：如图,设水层吹气管出口处为a, 煤油层吹气管出口处为b,且煤油层吹气 管到液气界面的高度为H.那么 P a P 1P b P 2 D U * -压缩空气
南工大化工原理《第一章 流体流动》习题解答
《第一章流体流动》习题解答 1某敞口容器内盛有水与油。如图。已知水及油的密度分别为1000和860kg/m3， 解：h 1=600mm，h 2 =800mm，问H为多少mm？ 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。 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。 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。 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。
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。如图。指示液是ρ=920kg/m3的乙醇水溶液。气体密度为1.20kg/m3。读数R=100mm。 问p 1与p 2 的差值是多少mmHg？ 采用微差U形压差计测压差。如图。已知U形管内直径d为6mm，两扩大室半径 均为80mm，压差计中用水和矿物油作指示液，密度分别为1000及860kg/m3。当管路内气体压强p与外界大气压p 相等时，两扩大室油面齐平，U形管两只管内油、水交界面亦齐平。现读得读数R=350mm，试计算：（1）气体压强p（表）。（2）若不计扩大室油面高度差，算得的气体压强p是多少？（3）若压差计内只有水而不倒入矿物油，如一般U形压差计，在该气体压强p值下读数R0为多少？ 7．某倾斜的等径直管道内有某密度ρ的液体流过。如图。在管道的A、B截面设置了两套U形压差计测压差，下测用的是一般U形压差计，上测用的是复式 U形压差计，所用的指示液均为密度是ρ 1 的同一种液体。复式压差计中两段 指示液之间的流体是密度为ρ的流过管道内的液体。试求读数R 1与R 2 、R 3 的关系。 9)将水银倒入到图示的均匀管径的U形管内，水银高度h1=0.25m。然后将水从左支管倒入，测得平衡后左支管的水面比右支管的水银面高出0.40m。试计算U形管内水与水银的体积比。