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第1章流体流动
一、选择题
1.连续操作时,物料衡算通式中的过程积累量GA为()。
A、零B、正数C、负数D、任意值
2.热量衡算中,物料的焓为相对值,通常规定()的焓为零。
A、0℃液体B、0℃气体C、100℃液体D、100℃气体
3.流体阻力的表现,下列阐述错误的是( )。
A、阻力越大,静压强下降就越大B、流体的粘度越大,阻力越大
C、流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因
D、流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在
4.压强的具有专门名称的国际单位是Pa,用基本单位表示是( )。
A、atmB、mmHgC、Kg/m.s2D、N/m2
5.水在直管中流动,现保持流量不变,增大管径,则流速()。
A、增大B、减小C、不变D、无法判断
6.4.对不可压缩流体,满足条件时,才能应用柏努力方程求解。
A、
B、
C、
D、
7.判断流体的流动类型用()准数。
A、欧拉B、施伍德C、雷诺D、努塞尔特
8.流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为。
A、直线B、抛物线C、双曲线D、椭圆线
9.增大流体的流量,则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差()。
A、增大B、减小C、不变D、无法判断
10.流体在管内流动时的摩擦系数与()有关。
A、雷诺准数和绝对粗糙度B、雷诺准数和相对粗糙度
C、欧拉准数和绝对粗糙度B、欧拉准数和相对粗糙度
11.测速管测量得到的速度是流体()速度。
A、在管壁处B、在管中心C、瞬时D、平均
12.在层流流动中,若流体的总流率不变,则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的()倍。
A、2;B、6;C、4;D、1。
13.流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动,则该矩形管道的当量直径为( )。
A、1.2m;B、0.6m;C、2.4m;D、4.8m。
14.当流体在园管内流动时,管中心流速最大,滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为()
A、u=3/2.umaxB、u=0.8umax
C、u=1/2.umaxDu=0.75umax
15.判断流体流动类型的准数为()
A、Re数B、Nu数C、Pr数D、Fr数
16.流体在圆形直管内作强制湍流时,其对流传热系数α与雷诺准数Re的n次方成正比,其中的n值为()
A、0.5B、0.8C、1D、0.2
17.牛顿粘性定律适用于牛顿型流体,且流体应呈()
A、层流流动B、湍流流动C、过渡型流动D、静止状态
18.计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时,速度值应取为()
A、上游截面处流速B、下游截面处流速
C、小管中流速D、大管中流速
19.用离心泵在两个敞口容器间输送液体。
若维持两容器的液面高度不变,则当输送管道上的阀门关小后,管路总阻力将( )。
A、增大B、不变C、减小D、不确定
20.流体的压强有多种表示方式,1标准大气压为()
A、780mm汞柱B、1Kgf/cm2C、10.336m水柱D、10130Pa
21.流体在圆管中层流流动,若只将管内流体流速提高一倍,管内流体流动型态仍为层流,则阻力损失为原来的( )倍。
A、4B、2C、
D、不能确定
22.阻力系数法将局部阻力hf表示成局部阻力系数与动压头的乘积,管出口入容器的阻力系数为()
A、1.0B、0.5C、0.35D、0.75
23.在柏努利方程式中,P/ρg被称为()
A、静压头B、动压头C、位压头D、无法确定
24.流体的流动形式可用雷诺准数来判定,若为湍流则Re()
A、<4000B、<2000C、>2000D、>4000
25.不可压缩性流在管道内稳定流动的连续性方程式为()可压缩性流体在管道内稳定流动的连续性方程式为()
A、u1A1=u2A1B、u1A2=u2A1
C、u1A1/ρ1=u2A2/ρ2D、u1A1/ρ2=u2A2/ρ1
26.有两种关于粘性的说法:
()
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表现出来。
A、这两种说法都对;B、这两种说法都不对;
C、第一种说法对,第二种说法不对;D、第二种说法对,第一种说法不对。
27.层流与湍流的区别是( )
A、湍流的流速大于层流流速
B、流道截面积大的为湍流,小的为层流
C、层流无径向脉动,湍流有径向脉动
D、层流的雷诺准数小于湍流的雷诺准数
28.
有一并联管路如图2所示,两段管路的流量、流速、管经、管长及流动阻力损失分别为V1.、u1.、d1.、L1.、h(f1)及V2.、u2.、d2.、L2.、h(f2)。
若d1.=2d2.,L1.=2L2.,则h(f1)/h(f2)=( )
A、2; B、4; C、1/2; D、1/4; E、1
当管路中流体均作层流流动时,V1./V2.=( )
A、2; B、4; C、8; D、1/2; E、1
当管路中流体均作层流流动时,u1./u2.=( )
A、2; B、4; C、1/2; D、1/4; E、1
当两段管路中流体均作湍流流动时,并取λ1.=λ2.,则V1./V2.=( )。
A、2; B、4; C、8; D、1/2; E、1/4
当两段管路中流体均作湍流流动时,并取λ1.=λ2.,则u1./u2.=( )。
A、2; B、4; C、1/2; D、1/4; E、1
29.真空表读数是60kPa,当地大气压为100kPa时,实际压强为()kPa。
A、40B、60C、160
30.2.当温度降低时,气体的粘度()。
A、降低B、不变C、增大
31.3.液体在圆形直管中稳定流动时,若管长及液体物性不变,当管内径减为原来的1/2,则流速变为原来的()倍。
A、2B、4C、16D、64
32.当地大气压为100kPa,压强表读数是60kPa,则实际压强为()kPa。
A、160B、40C、60D、100
33.液面保持恒定的敞口容器底部装有直径相等的进水管和出水管,当管内水的流速为2m/s时,进口能量损失为()J/kg,出口能量损失为()J/kg。
A、0.5B、1C、1.5D、2‘
34.随着温度的升高液体的粘度(),气体的粘度()。
A、增加B、不变C、降低‘
二、填空题
1.连续性介质假定是指______________________________。
2.流体在光滑管内作湍流流动时,摩擦系数
与和有关;若其作完全湍流(阻力平方区),则
仅与有关。
3.流体阻力产生的根源是____________________。
粘性是指______________________________。
4.在连续稳定流动过程中,流速与管径的__________成正比。
均匀圆管内流体的流速不因流阻的存在而__________。
(减、降或不变)
5.无因次数群是____________________的数组。
6.滞流与湍流的根本区别是____________________。
7.一定量的流体在圆形直管内流过,若流动处于阻力平方区,则流动阻力与速度的__________成正比。
8.圆形直管内流体滞流流动的速度分布呈__________形状。
其平均速度是中心最大速度的__________。
摩擦阻力系数与雷诺数的关系是__________。
9.流体流动边界层是指__________。
流体流过某一障碍物发生边界层脱体的原因是__________。
由于固体表面形状而造成边界层分离所引起的能量损失,称为__________。
粘性流体绕过固体表面的阻力为摩擦阻力和__________之和,又称为局部阻力。
10.米糠油在管中作层流流动,若流量不变,管径、管长不变,油温升高,粘度为原来的1/2,则摩擦阻力损失为原来的_____倍。
11.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_________。
12.当20℃的甘油(ρ=1261kg.m-3,,μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.5m.s-1时,其雷诺准数Re为__________,其摩擦阻力系数λ为________.
13.当量直径的定义是de=,对边长为A正方形风管当量直径de=。
14.当量直径的定义是de=,在套管环间流动的流体,外管的内径是d2,内管的外径是d1,则当量直径de=。
15.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。
16.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________(增大、减小、不变)。
17.某设备的表压强为50KPa,则它的绝对压强为,另一设备的真空度为50KPa,则它的绝对压强为。
(当地大气压为100KPA、
18.如果管内流体流量增大一倍后,仍处于层流状态,则阻力损失增大到原来的倍
19.流体在管路两截面间的压强差ΔP与压强降ΔPf相等的条件是。
20.局部阻力所引起的能量损失有两种计算方法:
__________法和__________法。
21.并联管路的特点是__________。
分支管路的特点是______________________________。
22.孔板流量计是通过__________来反映流量的大小,又称为__________流量计,而转子流量计是流体流过节流口的压强差保持恒定,通过变动的__________反映流量的大小,又称__________。
23.热量衡算中,物料衡算通式中的过程GA为__________。
24.热量衡算中,物料的焓为相对值,通常规定__________℃液体的焓为零。
25.水在直管中流动,现保持流量不变,增大管径,则流速__________。
26.对不可压缩流体,满足__________条件时,才能应用柏努力方程求解。
27.判断流体的流动类型用__________准数。
28.流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为__________。
29.增大流体的流量,则在孔板前后形成的压强差__________。
30.流体在管内流动时的摩擦系数与__________有关。
31.测速管测量得到的速度是流体__________速度。
32.流体时气体和液体的统称,其中__________是可压缩流体,__________是不可压缩流体。
33.表压、绝压、大气压之间的关系是__________
34.据流体静力学基本方程式知,当液面上方压强变化时,液体内部各点压强__________变化。
35.等压面的要点有四个,即__________、__________、__________、__________。
36.测量压强或压强差时,可用U管压差计、斜管压差计和微差压差计。
若被测量的压强差很小时,可用以上三种压差计种的__________和__________。
37.粘度是衡量__________大小的物理量。
38.孔板流量计是基于__________原理的流量测量仪表。
39.恒压差、变截面的流量计有__________。
40.恒截面、变压差的流量计有__________。
41.并联管路的特点为__________和__________。
42.分支管路的特点为__________和__________。
43.串联管路的特点为__________和__________。
44.同一容器中有A,B,C三点,B点的压强为1atm,且PA>PB>PC,若B点的压强增加0.6atm,则PA增加_______Pa,PA-PC增加__________mmHg。
45.实验证明,流体在管路中流动时,同一截面上各点的流速是不同的,管心处流速__________,越靠近管壁,流速__________,在管壁处等于__________。
46.某液体在一段水平圆形直管内流动,已知Re值为1800,若平均流速为0.5m/s,则管中心点处速度为______m/s,流体在管内流动类型属______流动。
47.如图1所示,液体在等径倾斜管中稳定流动,则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数R的关系式为_______。
48.某转子流量计,其转子材料为不锈钢,测量密度为1.2kg/m3的空气时,最大流量为400m3/h,现用来测量密度为0.8kg/m3的氨气,其最大流量为________kg/m3。
49.流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是_______型曲线,其管中心最大流速为平均流速的____倍,摩擦系数λ与Re的关系为______。
50.U形管差压计用水作指示液,测量气体管道中的压降,若指示液读数R=20mm,则所表示压降为____Pa,为使读数增大,而Δp值不变,应更换一种密度比水_______的指示液。
51.用测速管测定的是_____流速,孔板流量计测定的是______流速;测流体流量时,随着流体流量增加,孔板流量计两侧压差值将_______;若改用转子流量计测量,当测量增大时,转子两端差值将______。
52.4.气体的密度与压强成。
53.5.静止流体内部两点间压强差的大小,只与两点间垂直距离和有关。
54.6.转子流量计的压强差随流量的增加而。
55.9、在连续静止的同一种流体中,同一水平面上各点的压强。
56.10、孔板流量计前后产生的压强差随着流量的增加而。
57.流体是由无数质点所组成的介质。
58.流体流动与固体运动的区别在于其运动的同时,内部还有运动。
59.一真空表的读数为20kpa,已知所测物系的实际压强为80kpa,则此时的大气压强为kpa。
60.根据流体静力学基本方程式,在一的、的同种流体内部,等高面即为。
61.实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是______________________。
62.毕托管测量管道中流体的__________,而孔板流量计则用于测量管道中流体的________。
63.某设备上安装的真空表的读数为30kpa,已知当地的大气压强为100kpa,则所测物系的实际压强为kpa。
64.流体在一段圆形水平直管中流动,测得平均流速0.5m/s,压强降为10Pa,Re为1000,问管中心处点速度为______m/s,若平均流速增加为1m/s,则压强降为______Pa。
65.运动粘度ν=3×10-5m2/s的某流体在φ100×4mm的圆管内流动,其雷诺准数Re=1800,此流型为__________________,平均流速u=________________________________________m/s,管中心最大流速umax=_______________m/s。
66.边长为0.4m的正方型通风管道,其水力半径rH=____________m,当量直径de=________________m。
67.流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是__________型曲线,其管中心最大流速为平均流速的__________倍,摩擦系数λ与Re的关系为__________。
68.套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的钢管组成,则环隙的流通截面积等于__________,润湿周边长等于__________,当量直径等于__________。
69.孔板流量计属于变________________流量计,而转子流量计则是变__________________流量计。
70.流体在圆形直管中作滞流流动时,摩擦系数λ与Re的关系为__________。
三、计算题
1.
有一管路系统如图所示。
水在管内向高位槽流动,当E阀开度为1/2时,A、B两处的压强表读数分别为5.9×104Pa及4.9×104Pa。
此时流体的流量为36m3/h。
现将E阀开大,B点压强表读数升至6.87×104Pa,水的密度为1000kg/m3。
假设在两种情况下,流体都进入了阻力平方区。
试求:
1.E阀开大后,管内水的流量;2.A处压强表读数Pa。
2.如图1所示:
反应器和储槽均通大气,用虹吸管从高位槽向反应器加料。
要求料液流速为u=1m/s,料液在管内阻力损失为∑hf=20J/kg(不计出口损失)。
试求:
高位槽液面比管出口高出多少?
图1
图2
3.如图2,储槽液面恒定。
将30℃的C2H5OH(密度为800kg/m3)用φ57×3.5mm的无缝钢管吸入高位槽中。
要求VS=0.004m3/s,且∑hf=0。
试求真空泵需将高位槽的压力降到多少?
4.用泵将密度为1100kg/m3、粘度为1.0×10-3PA、s的某水溶液从开口贮槽送至开口高位槽内,两槽内液面维持恒定,液面相差18m,管路为φ70×2.5mm,长35m。
管路上全部局部阻力的当量长度为60m,摩擦系数为0.03,泵提供的外功为300J/kg。
试求:
1.流体的体积流量;2.泵效率为75%时,泵的轴功率。
5.
在图1-1所示管路中,管长50m,管内径为50mm,管路中有一个标准弯头B,其局部阻力系数为0.75,一个半开的闸阀C,其局部阻力系数为4.5。
已知20℃水的粘度为100.42×10-5PA、s,水的密度为998.2kg/m3,管内水的流量为3.5325m3/h,摩擦系数计算公式为λ=0.3164/Re0.25。
试求流体在管路中的阻力损失为多少J/kg?
6.某钢质转子(密度为7900kg/m3)流量计,因流量过大,不适合现场要求。
若以同样形状的铝合金转子(密度为2700kg/m3)代替钢转子,此时测得水的流量读数为8×10-4m3/s,试求水的实际流量。
7.如图,密度为
,粘度为
的水以
的流量从高位槽中流下,管道尺寸为
,全长为150m(含局部阻力当量长度)高位槽出口与管道出口间的高度差为50m。
在管路中离高位槽20m处有一压力表,其读数为
(表压),求离管道出口20m处流体的静压强(表压)(已知管道的前后20m均为水平管,当
时,
)
8.用轴功率为0.55kW的离心泵,将敞口储槽中的液体输送至表压为90kPa的密闭高位槽中。
已知液体的流量为4m3/h,密度为1200kg/m3、粘度为
Pa·s;输送管路的内径为32mm,管路总长度为50m(包括管件、阀门等当量长度);两槽液位维持恒定的高度差15m。
试求:
该离心泵的效率。
9.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。
试求:
楼顶的大气压强,以mmHg为单位。
10.若外界大气压为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。
11.
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p0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?
12.
一直立煤气管,如图。
在底部U形压差计h1=120mm,在H=25m高处的U形压差计h2=124.8mm。
U形管指示液为水。
管外空气密度为1.28kg/m3。
设管内煤气及管外空气皆静止,求管内煤气的密度。
13.如图示,水以70m3/h的流量流过倾斜的异径管通。
已知小管内径dA=100mm,大管内径dB=150mm,B、A截面中心点高度差h=0.3m,U形压差计的指示液为汞。
若不计AB段的流体流动阻力,试问:
U形压差计哪一支管内的指示液液面较高?
R为多少?
14.水以6.4×10-4m3/s的流量流经由小至大的管段内。
如图。
小管内径d1=20mm,大管内径d2=46mm。
欲测1、2两截面处水的压差,为取得较大的读数R,采用倒U形压差计。
已知压差计内水面上空是ρ=2.5kg/m3的空气,读数R=100mm。
求水由1至2截面的流动阻力∑hf。
15.以水平圆直管输送某油品。
管内径为d1,管两段压差为
。
因管道腐蚀,拟更换管道。
对新装管道要求如下:
管长不变,管段压降为原来压降的0.75,而流量加倍。
设前后情况流体皆为层流。
试求:
新管道内径d2与原来管内径d1之比为多少?
16.某流体在圆形直管内作层流流动,若管长及流体不变,而管径减至原来的一半,试问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少?
(16倍)
17.在某输水管路中输送20℃的水,试求:
1.管长为5m,管径为
,输水量为0.06l/s时的能量损失;2.若其它条件不变,管径为
时能量损失由为多少?
18.用泵自储池向高位槽输送矿物油,流量为35T/h。
池及槽皆敞口。
高位槽中液面比池中液面高20m。
管径为Φ108×4mm,油的粘度为2840cP,密度为952kg/m3,泵的效率为50%,泵的轴功率为85kW。
求包括局部阻力当量管长的总管长。
(336.7m)
19.粘度8×10-3PA、S,密度为850kg/m3的液体在内径为14mm的钢管内流动,溶液的流速为1m/s,试计算1.雷诺准数Re,并指明属于何种流型;2.该管为水平管,若上游某点的压力为1.47×105Pa,问流体自该点开始流经多长的管子其压力下降为1.27×105Pa。
20.用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。
水槽敞口。
塔内表压为0.85at。
水槽水面至塔内水出口处垂直高度差22m。
已知水流量为42.5m3/h,泵对水作的有效功为321.5J/kg,管路总长110m(包括局部阻力当量管长),管子内径100mm。
试计算摩擦系数λ值。
(0.0785)
21.有一除尘洗涤塔,塔底压力表读数为4.9×104Pa,塔顶水银压差计读数R=300mm。
压力表与水银压差计间垂直距离为8m,塔内操作温度为303K,气体在标准状态下的密度为0.76kg/m3,试求气体在塔内流动过程的流动损失。
22.将一敞口贮槽中的溶液用泵输送到另一敞口高位槽中,两槽之间的垂直距离为18m,输送管路的规格为φ108×4mm,溶液在管内的平均流速为1.3m/s,管路摩擦系数取λ=0.02,管路总长为140m(包括全部局部阻力的当量长度),试求:
1..溶液在管内的流型。
2..泵的轴功率(η=60%)(计算时,取溶液密度为1500kg/m3,粘度为1.5cP)
23.15.在一内径为320mm的管道中,用毕托管测定平均分子量为64的某气体的流速。
管内气体的压力为101.33kPa,温度为40℃,粘度为0.022
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