第一章流体流动习题卡答案.docx

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第一章流体流动习题卡答案

第一章流体流动

第一章习题1:

某设备得真空表读数为500mmHg,设备外环境大气压强为640mmHg,则它得绝对压强为_________Pa。

该设备得绝对压强=640-500=140mmHg＝140×133、32＝1、866×104Pa。

（2分）

第一章习题2:

流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时,其速度分布呈_________形曲线,中心最大速度为平均速度得____________倍。

此时摩擦系数λ与__________无关,只随__________加大而_______________。

抛物线,2,ε/d,Re,减小。

（每个空1分,共5分）。

第一章习题3:

牛顿粘性定律表达式为___________________________,它只适用于_____________型流体。

τ＝μ或τ＝μ（2分）

牛顿（1分）（共3分）

第一章习题4:

内摩擦力就是流体________________得表现,所以又称为___________力或者__________________力。

粘性,粘滞,粘性摩擦（每空1分,共3分）

第一章习题5:

流体在圆形直管内流动时,在湍流区则摩擦系数λ与________及________有关。

在完全湍流区则λ与雷诺系数得关系线趋近于___________线。

Re,ε/d,水平（每空1分,共3分）

第一章习题6:

粘度得物理意义就是____________________________________。

促使流体流动产生单位速度梯度得剪应力。

（2分）

第一章习题7:

边长为a得正方形管道,其当量直径de为________________。

（2分）

第一章习题8:

在定态流动系统中,水连续地从粗圆管流入细圆管,粗管内径为细管得2倍。

则细管内水得流速为粗管内流速得___________倍。

据（）2＝（）2＝

（2）2=4（2分）

第一章习题9:

流体在圆管内流动时得摩擦阻力可分为__________________与_____________两种。

局部阻力得计算方法有___________法与_________法。

直管阻力,局部阻力,阻力系数,当量长度。

（每个空1分,共4分）

第一章习题10:

在静止得同一种连续流体得内部,各截面上___________能与__________能之与为常数。

位,静压。

（每个空1分,共2分）

第一章习题11:

法定单位制中,粘度得单位为_________________,在cgs制中粘度得单位为_______________________,她们之间得关系就是________________。

Pa·S;p或cp;1cp＝1×10－2p＝1×10－3Pa·S

（每空1分,共3分）

第一章习题12:

开口U型管压差计就是基于________________原理得测压装置,它可以测量管路中__________________上得_____________或_______________。

流体静力学任意截面表压强真空度

（每个空1分,共4分）

第一章习题13:

流体在管内作湍流流动时,在管壁处速度为__________________,邻近管壁处存在_________________层,且Re值越大,则该层厚度越____________________。

零,滞流（或层流）内薄（或小）

第一章习题14:

实际流体在直管内流过时,各截面上得总机械能___________守恒。

因实际流体流动时有_______________________。

不,摩擦阻力。

（每空1分,共2分）

第一章习题15:

流体在一段装有若干个管件得直管中流过得总能量损失得通式为__________,它得单位为_________________。

＝、（2分）J/Kg（1分）共3分

第一章习题16:

定态流动时,不可压缩理想流体在管道中流过时各截面上_________相等。

它们就是____________________之与,每一种能量____________________,但可以_________________________。

总机械能（1分）;位能、动能与静压能（2分）

不一定相等（1分）;互相转换（1分）

第一章习题17:

柏努利方程就是以1Kg不可压缩流体为基准推导出得,若用于可压缩流体时必须符合_____________________________得条件。

×100％20%、要求式中分母用绝压。

（2分）

第一章习题18:

判断流体流动类型得就是（）

（A）Eu准数

（B）Re准数

（C）ε/d

（D）Δ

（B）（1分）

第一章习题19:

流体在圆形直管内作定态流动,雷诺准数Re＝1500,则其摩擦系数应为

（）

（A）0、032（B）0、0427（C）0、0267（D）无法确定

由应选（B）（2分）

第一章习题20:

在法定单位制中,粘度得单位为（）

（A）cp（B）p（C）g/（cm、s）（D）Pa、s

（D）（1分）

第一章习题21:

在静止流体内部各点得静压强相等得必要条件就是（）

（A）同一种流体内部（B）连通着得两种流体

（C）同一种连续流体（D）同一水平面上,同一种连续得流体

（D）（2分）

第一章习题22:

在一水平变径管道上,细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连,当流体流过时,U管压差计测量得就是（）

（A）A、B两截面间得总能量损失（B）A、B两截面间得动能差

（C）A、B两截面间得压强差（D）A、B两截面间得局部阻力

（C）（2分）

第一章习题23:

管路由直径为Φ57×3、5mm得细管,逐渐扩大到Φ108×4mm得粗管,若流体在细管内得流速为4m/s。

则在粗管内得流速为（）

（A）2m/s（B）1m/s（C）0、5m/s（D）0、25m/s

由得

应选（B）（2分）

第一章习题24:

气体在直径不变得圆形管道内作等温定态流动,则各截面上得（）

（A）速度相等（B）体积流量相等

（C）速度逐渐减小（D）质量流速相等

（D）（2分）

第一章习题25:

湍流与滞流得本质区别就是（）

（A）湍流得流速大于滞流得

（B）湍流得Re值大于滞流得

（C）滞流无径向脉动,湍流有径向脉动

（D）湍流时边界层较薄

（C）（2分）

第一章习题26:

在阻力平方区内,摩擦系数λ（）

（A）为常数,与Re,ε/d均无关

（B）随Re值加大而减小

（C）与Re值无关,就是ε/d得函数

（D）就是Re值与ε/d得函数

（C）（2分）

第一章习题27:

流体在圆形直管中作滞流流动时,其直管阻力损失与流速u得关系为（）

（A）与u2成正比

（B）与u成正比

（C）与u1、75成正比

（D）与u0、55成正比

当流体作滞流时,

应选（B）（2分）

第一章习题28:

（判断题）在计算突然扩大及突然缩小得局部阻力时,公式中得流速应该用小管中得流速。

（）

（√）（1分）

第一章习题29:

（判断题）气体在圆管内作定态流动时,其流速与管内径得平方成反比。

（）

（×）（1分）

第一章习题30:

（判断题）不可压缩得理想流体在管道内作定态流动,若无外功加入时,则流体在任一截面上得总压头为一常数。

（）

（√）（1分）

第一章习题31:

（判断题）流体在管道任意截面径向上各点得速度都就是相同得,我们把它称为平均流速。

（）

（×）（1分）

第一章习题32:

（判断题）在同一种连续流体内,处于同一水平面上各点得压强都相等。

（）

（×）（1分）

第一章习题33:

（判断题）某定态流动系统中,若管路上安装有若干个管件、阀门与若干台泵,则此管路就不能运用连续性方程式进行计算（）。

（×）（1分）

第一章习题34:

用U管压力计测量管路中两点得压强差,其压差值只与读数R与两流体得密度差有关,而与U管得粗细、长短无关（）。

（√）（1分）

第一章习题35:

（简答题）流体得绝对压强（实际压强）、表压强、真空度三者之间有什么关系？

用一个公式表示。

表压强＝绝对压强－当地外界大气压强＝－真空度。

（3分）

第一章习题36:

（简答题）如何判断静止流体内部两点得压强相等？

在静止得同一种连续流体内部,处于同一水平面上各点得压强都相等。

（3分）

第一章习题37:

（简答题）

质量流量、体积流量与流速u三者之间得关系如何？

三者之间可以用一个公式表示为:

（3分）

第一章习题38:

（简答题）

气体在管道中流过时常采用质量速度G来表达其流动情况。

问:

（1）其原因就是什么？

（2）G得表达式如何？

（1）由于气体得密度就是温度与压强得函数,因此对气体常采用质量速度G来表达其流动情况。

（3分）

（2）（2分）

共5分

第一章习题39:

（简答题）

何谓定态流动？

在流动过程中,若系统得参变量不随时间改变仅随所在空间位置而变得流动称为定态流动。

（4分）

第一章习题40:

（简答题）

（1）流体在管道中流动时,涉及哪些机械能？

（2）何谓流体得总机械能？

（1）涉及得机械能有位能、动能与静压能。

（3分）

（2）以上三者之与称为总机械能。

（2分）

（共5分）

第一章习题41:

（简答题）

（1）什么就是理想流体？

（2）引入理想流体得概念有什么意义？

（1）流动时没有阻力得流体,即总能量损失为零,称这种流体为理想气体。

（3分）

（2）自然界中不存在理想流体,但引入这个概念可使复杂得流体流动问题得以简化。

（3分）

（共6分）

第一章习题42:

（简答题）

何谓

（1）有效功（净功）？

（2）有效功率？

（3）轴功率？

（1）在流动过程中,输送机械对1Kg流体所做得功称为有效功（净功）。

以We表示,单位为J/Kg。

（2分）

（2）单位时间内输送机械对流体所做得有效功称为有效功率。

以Ne表示,单位为W。

而（2分）

（3）有效功率Ne与输送机械得效率η得比值称为轴功率。

以N表示,单位为W。

即（2分）

共6分

第一章习题43:

（简答题）

何谓总能量损失∑hƒ？

1Kg流体在1-1/与2-2/两截面之间流动过程中,因克服摩擦阻力而损失得能量称为总能量损失。

（3分）

第一章习题44:

（简答题）

化工厂哪些计算要应用流体静力学基本方程式？

主要应用与以下三个方面:

（1）压强差与压强得测量。

（2）测量容器内得液面位置（3）计算液封高度。

（每问1分,共3分）

第一章习题45:

（简答题）

扼要说明柏努利方程式与流体静力学基本方程式得关系。

静止流体。

此时柏努利方程式即可化简为静力学基本方程式。

所以,静力学基本方程式就是柏努利方程式得一个特例。

（5分）

第一章习题46:

（简答题）

应用柏努利方程式时,衡算系统上、下游截面得选取原则？

答:

选取原则为:

1、两截面一定要与流动方向相垂直。

（1分）

2、流体必须充满两个截面间得空间（1分）

3、所选得截面上各物理量除待求得外,必须就是已知或可以算出得。

（2分）

4、计算输送机械有效功时,两个截面应选在输送机械得两侧范围内。

（2分）

第一章习题47:

（简答题）

在化工厂中,柏努利方程主要应用于哪些方面？

1、确定管道中流体得流量

2、确定设备间得相对位置

3、确定输送机械得功率

4、确定管路中得压强或压强差

5、简单管路、分支管路、并联管路得计算。

（每个“方面”给1分,共5分）

第一章习题48:

（简答题）

液体及气体得粘度随温度、压强得变化情况如何？

1、液体粘度随温度升高而减小,气体则相反。

（2分）

2、液体粘度基本上不随压强而变,除了极高及极低得压强外,气体粘度几乎不随压强而变。

（2分）

第一章习题49:

（简答题）

滞流与湍流在内部质点运动方式上有何本质区别？

（1）滞流时流体质点作平行于管轴得直线运动,各质点互不干扰,（2分）,

（2）湍流时流体质点作不规则得杂乱运动、迁移与碰撞,沿管轴向前运动得同时还有附加得脉动运动。

（3分）

第一章习题50:

（简答题）

何谓滞流内层？

答:

由于在管壁附近流体速度很小,且湍流时管壁处速度也为零,故离管壁很近得一薄层流体运动必然就是滞流,这层流体称为滞流内层。

（5分）

第一章习题51:

（简答题）

何谓阀门或管件得当量长度？

答:

将流体流经阀门、管件等处得局部阻力折合为相当于长度得等径得直管阻力,把称为阀门或管件得当量长度。

（4分）

第一章习题52:

（计算题）

空气中各组分得摩尔分数为:

0、21O2、0、78N2、0、01Ar。

（1）求标准状况下空气得平均密度ρ0;

（2）求绝对压强为3、8×104Pa、温度为20℃时空气得平均密度ρ;比较两者得结果。

解:

（1）求空气得ρ0:

已知MO2=32,MN2=28,MAr=40。

单位均为kg/kmol。

①先求出标准状况下空气得平均密度Mm:

Mm=MO2•χO2+MN2•χN2+MAr•χAr=32×0、21+28×0、78+40×0、01

=28、96kg/kmol（2分）

②kg/m3（2分）

（2）求3、8×104Pa、20℃时空气得平均密度ρ:

kg/m3（2分）

由计算结果可瞧出:

空气在标准状况下得密度与其在3、8×104Pa、20℃状态下得密度相差很多,故气体得密度一定要标明状态。

（1分）（共7分）

试题:

苯与甲苯混合液中含苯0、4（摩尔分数）,试求该混合液在20℃时得平均密度ρm（从手册中已查出时苯与甲苯得密度分别为ρ苯＝879kg/m3及ρ甲苯＝867kg/m3）

解:

（1）先将已知得摩尔分数换算成质量分数

χ苯＝0、4可得χ甲苯＝1-0、4＝0、6（1分）

两组分得摩尔质量分别为:

M苯＝78kg/kmol,M甲苯＝92kg/kmol

可得

（2分）

（1分）

（2）求ρm

kg/m3（2分）（共6分）

第一章习题53:

水在附图所示得水平管内流动,在管壁A处连接一U形管压差计,指示液为汞,密度为13600kg/m3,U形管开口右支管得汞面上注入一小段水（此小段水得压强可忽略不计）,当地大气压Pa为101、33Pa,水得密度取1000kg/m3,其它数据见附图,求A处得绝对压强为多少Pa？

解:

（1）取U形管中处于同一水平面上得B、C、D三点,根据等压点得判定条件可得到PB=PC,PC=PD,于就是可得PB=PC=PD（2分）

（2）根据静力学基本方程式可得:

PD=Pa+RρHgg=Pa+0、25ρHgg=PB（2分）

PA=PB+hρH2Og=PD+hρH2Og=Pa+0、25ρHgg+0、20ρH2Og（2分）

于就是A处得绝对压强:

PA=101330+0、25×13600×9、81+0、20×1000×9、81

=136646Pa=136、646kPa（2分）（共8分）

第一章习题54:

在兰州操作得苯乙烯精馏塔塔顶得真空度为8、26×104Pa,问在天津操作时,如果维持相同得绝对压强,真空表得读数应为多少？

已知兰州地区得大气压强为8、53×104Pa,天津地区得大气压强为101、33kPa。

解:

（1）根据兰州地区得条件,先求出操作时塔顶得绝对压强

绝对压强=当地大气压-真空度

=8、53×104-8、26×104=0、27×104Pa（2分）

（2）在天津操作时,要维持相同得绝压,则

真空度=当地大气压-绝对压强

=101、33×103-0、27×104=98、63×103Pa（2分）（共4分）

第一章习题55:

右图所示得开口容器内盛有油与水,油层高度h1=700mm,密度ρ1=800kg/m3,油水交界面至底部测压口中心得距离h2=600mm,密度ρ2=1000kg/m3,图中B与B’、A与A’在同一水平面上。

（1）判断下列两关系就是否成立:

PA=PA’,PB=PB’,为什么？

（2）求玻璃管内水得高度h。

解:

（1）PA=PA’可以成立。

因A与A’两点在静止得、连通得同一流体内,并且在同一水平面上。

（2分）

而PB≠PB’,因B与B’两点虽在静止流体得同一水平面上,但不就是连通得同一种流体中。

（2分）

（2）求h。

在测压口处平面找出C与C’两点（见附图）,很明显PC=PC’（符合等压点得四个条件）（1分）

Pc=Pa+h1ρ1g+h2ρ2g（1分）

而PC’=Pa+hρ2g（1分）

因PC=PC’故可得:

Pa+h1ρ1g+h2ρ2g=Pa+hρ2g

代入已知数据可得:

0、7×800+0、6×1000=1000hh=1、16m（2分）（共9分）

第一章习题56:

本题附图所示,流动条件下平均密度为1、1kg/m3得某种气体在水平管中流过,1-1’截面处测压口与右臂开口得U管压差计相连,指示液为水,图中,R=0、17m,h=0、3m。

求1-1’截面处绝对压强P1（当地大气压Pa为101、33kP）

解:

取图中等压面A-A’

则有:

PA=PA’（1分）

而PA=P1+（h+R）ρ气g（1分）

PA’=Pa+Rρ水g（1分）

联立两式并整理可得:

P1=Pa+R（ρ水-ρ气）g-hρ气g（1分）

因ρ气<<ρ水,故上式可以简化为:

P1≈Pa+Rρ水g=101、33×103+0、17×1000×9、81

=102998Pa（绝对压强）（2分）（共6分）

第一章习题57:

如附图所示,减压下得水蒸气送入冷凝器1中,与由上方进入得冷水相遇而冷凝,因水处于减压状态,必须靠重力作用才能自动通过气压管3排出。

气压管3应插在水封槽4中,在排出冷凝水得同时,又可防止外界空气漏入设备内。

已知真空表2上得读数为7、8×104Pa,图中P1为冷凝管内得绝对压强。

求:

气压管中水上升得高度h。

解:

以水封槽4得水面作参考面。

于其上取点2及点2’。

点2取在水封槽水面上,点2’取在气压管内与水封槽水面等高处。

故P2=P2’（1分）

而P2=Pa（1分）P2’=P1+hρ水g（1分）联立可得:

Pa=P1+hρ水g（1分）而P1=Pa-7、8×104（1分）代入后可得:

Pa=Pa-7、8×104+hρ水g=Pa-7、8×104+h×1000×9、81

可求出h=7、8×104/1000/9、81=7、951m（2分）（共7分）

第一章习题58:

某车间输水管路为φ60×3、5mm得钢管,流速为4m/s,因生产情况有变动,预使流速减至2、5m/s左右,而用水量不变。

拟采用两个改进方案:

（1）换一根粗管;

（2）增加一根管子。

求两种方案各应选用管子得型号。

解:

（1）换一根粗管。

体积流量Vs不变,（1分）

体积流量为:

（1分）

所换一根粗管得直径m。

可选用附录23中

（一）无缝热轧钢管,规格为φ76×3、5mm（2分）

（2）增加一根管子。

Vs不变,总体积流量为两根管子内体积流量之与,用d增表示所增加管子得内径。

（1分）

（2分）

可解出m。

可选用附录23中

（一）无缝热轧钢管,规格为φ50×3、5mm。

（2分）（共9分）

第一章习题59:

温度为27℃得氮气流过内径为150mm得管道,入口处压强为150kPa;出口处压强为120kPa,其流速为20m/s。

求质量流速Gkg/（m2·s）与入口处流速u入。

（氮气在管道内得流动可按等温流动处理）

解:

由于气体得密度就是温度与压强得函数,所以要分别求入口与出口得密度。

（1）求质量流速G。

①入口处N2:

kg/m3（2分）

②出口处N2:

kg/m3（1分）

③质量流速G。

（2分）

（2）求

（1分）（共6分）

第一章习题60:

实验室为了控制流动为定态流动,采用带溢流装置得高位槽。

（如本题附图）槽内水经φ89×3、5mm得管子送至密闭设备内。

在水平管路上装有压强表,读数为6×104Pa。

已知由高位槽至压强表安装得截面间总能量损失105/kg。

每小时需要水2、85×104kg。

求高位槽液面至压强表安装处得垂直距离h。

解:

（1）取高位槽水液面为1-1’截面,压强表安装位置为2-2’截面,以水平管得中心线为基准水平面,如图中所示。

（3分）

（2）可列出柏努利方程:

（2分）

各量确定如下:

z1=h（待求值）,z2=0,P1=0（表压）,P2＝6×104Pa（表压）,u1≈0,

u2可求出,we＝0（2分）

（3）求:

取,而

m/s（2分）

（4）将以上各值代入柏式,可求出z1:

。

可得（2分）

（共11分）

第一章习题61:

某车间得输水系统如右图中

（1）所示,已知出口处管径为φ44×2mm,图中所示管段部分得压头损失为3、2×u出2/2g,其它尺寸见图。

（1）求水得体积流量vh;

（2）欲使水得体积流量增加20%,应将高位槽水面升高多少米？

（假设管路总阻力仍不变）已知管出口处及液面上方均为大气压,且假设液面保持恒定。

解:

（1）求vh

①取高位槽水面为1-1’截面,水管出口为2-2’截面,以地面为基准水平面。

（3分）

②在两截面间列1N流体为基准得柏努利方程:

（2分）

各量确定如下:

z1=8m,z2=3m,u1≈0,u2可求出（待求量）

P1=P2=0（表压）,He=0,（2分）

③求u2及vh。

将以上各值代入柏式可求出u2（即u出）

可得:

u22=23、36,

u=4、83m/s（2分）而m3/h（1分）

（2）当总阻力不变时,要就是水量增加20%,（管径也不变）,实际上就是增大水

得流速,即

u2’=1、2u2=1、2×4、83=5、8m/s。

设a-a’截面与1-1’截面得高差为h。

［图中

（2）所示］在a-a’与2-2’截面间列出柏式:

（2分）

代入各值可得:

解出h=2、20m（2分）（共14分）

第一章习题62:

附图所示,密度与水相同得稀溶液在水平管中作定态流动,管子由φ38×2、5mm逐渐扩至φ54×3、5mm。

细管与粗管上各有一测压口与U型管压差计相连,已知两测压口间得能量损失为2J/kg。

溶液在细管得流速为2、5m/s,压差计指示液密度为1594kg/m3。

求

（1）U管两侧得指示液面哪侧较高？

（2）压差计读数R。

解:

（1）要判断U管两侧得指示液面高低,实质上就是求（P1－P2）或（P2－P1）值。

（1分）

①取两测压口截面分别为1-1’及2-2’截面,以管中心线为基准水平面,如图中所示。

（3分）

②在两截面间列出柏式:

（2分）

各量确定如下:

z1=z2=0,we＝0,u1＝2、5m/s,＝2J/kg,u2可求出,

P1－P2待求。

（1分）

③求u2,可用连续性方程:

m/s（2分）

④将已知量代入柏式,可求出P1－P2。

P1－P2为负值,即P2>P1说明压差计左侧得指示液面高于右侧（如图所示）（2分）

（2）求R

（1分）,代入已知值可得:

求得,即两侧得指示液面相差63、3mm（2分）

（共14分）

第一