1、1第一章 流体流动一、基本知识1化工原理中的“三传”是指 。动能传递、势能传递、化学能传递 动能传递、内能传递、物质传递动量传递、能量传递、热量传递 动量传递、热量传递、质量传递2下列单元操作中属于动量传递的有 。流体输送 蒸发 气体吸收 结晶3下列单元操作中属于质量传递的有 。搅拌 液体精馏 萃取 沉降4下列单元操作中属于质量传递的有 。固体流态化 加热冷却 搅拌 膜分离5下列单元操作中属于热、质同时传递的有 。过滤 萃取 搅拌 干燥6下列各力中属于体积力的是 。压力 摩擦力 重力 离心力7下列各力中属于表面力的是 。压力 离心力 剪力 重力8研究化工流体时所取的最小考察对象为 。分子 离子
2、 流体质点 流体介质9化工原理中的流体质点是指 。与分子自由程相当尺寸的流体分子 比分子自由程尺寸小的流体粒子与设备尺寸相当的流体微团尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程大得多的含大量分子的流体微团10化工原理中的连续流体是指 。流体的物理性质是连续分布的流体的化学性质是连续分布的流体的运动参数在空间上连续分布流体的物理性质及运动参数在空间上作连续分布，可用连续函数来描述11对于流体的流动，通常采用的两种不同的考察方法是 。牛顿法和质量守恒法 机械能守恒法和动量守恒法质量守恒法和动量守恒法 欧拉法和拉格朗日法12拉格朗日法的具体内容为 ；而欧拉法则为 。选定运动空间各点进行考察选定几何意义上的点
3、进行考察选定固定位置观察流体质点的运动情况，直接描述各有关运动参数如速度、压强、密度等在指定空间和时间上的变化选定一个流体质点，对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时问的关系13轨线和流线在 是一致的。连续流动时 非稳态脉动流动时 稳态(定态)流动时 喷射流动时14黏性的物理本质是 。2促进流体流动产生单位速度的剪应力流体的物性之一，是造成流体内摩擦的原因影响速度梯度的根由分子间的引力和分子的运动与碰撞，是分子微观运动的一种宏观表现15据牛顿黏性定律，黏度的定义可用数学式表示如下：dyuAF下列关于该式的四种论述中正确的是 。倘若流体不受力，其黏度为零牛顿型流体的黏度与流体内部的速
4、度梯度成反比对于牛顿型流体，运动流体所受的切应力与其速度梯度成正比流体运动时所受的切应力与其速度梯度之比即是黏度16根据牛顿黏性定律，下列论断中错误的是 。单位面积上所受的剪力就是剪应力黏度越大，同样的剪应力造成的速度梯度就越小不同的流速层之间具有不同的动量，层间分子的交换也同时构成了动量的交换与传递，剪应力代表了此项动量传递的速率 剪应力与法向速度梯度成反比，与法向压力无关17速度分布均匀，无黏性(黏度为零)的流体称为 。牛顿型流体 非牛顿型流体 理想流体 实际流体18随着温度的升高，则 。气体、液体黏度均减小 气体、液体黏度均增大气体黏度增大，液体黏度减小 气体黏度减小，液体黏度增大19黏
5、度的倒数称作流度，即 = -1。下列四组关于温度、压强对液体流度影响的判断式中符合实际情况的是 。 0/pT； 0/pT； ； ；20下列流体中服从牛顿黏性定律的有 。气体、水、溶剂、甘油 蛋黄浆、油漆纸浆、牙膏、肥皂 面粉团、凝固汽油和沥青等21流体静力学基本方程式：P 2=P1+Pg(Z1-Z2)=Pl+gh 的适用条件是 。重力场中静止流体重力场中不可压缩静止流体重力场中不可压缩连续静止流体重力场中不可压缩静止、连通着的同一连续流体22. 改善测量精度，减少 U 形压差计测量误差的方法有 。减少被测流体与指示液之间的密度差采用倾斜式微压计(将细管倾斜放置的单杯压强计)双液体 U 形压差计
6、加大被测流体与指示液之问的密度差323如图 l-l 所示的开口容器内盛有油高度为 h1和水高度为 h2 及 h，则 B 与B点之间压强大小之间的关系为 (B 与 B点处于同一水平面)。 8 无法比较 BpBpBp24如图 1-2 所示，A、B 两断面分别位于直管段内，并在两断面装上 U 形管和复式 U 形管压强计。两压差计内指示液相同，复式 U 形压强计的中间流体和管内流体相同。则读数 R1、R 2、R 3之间的关系为 。R 1=R2+R3 R 3=Rl+R2 R 2=R1+R3 R 1、R 2、R 3间无定量关系存在图 l-l 图 2-225如图 13 所示，在断面 A 和 B 处接一空气压
7、差计，其读数为 R，两测压点间垂直距离为 a，指示液、空气密度分别为。和 空 。则 A、B 两点间压差为 。 gp0 RBA）（ 空 ga00）（ 空 pBA)（空图 1326如图 14 所示，两容器内盛同一密度液体。当 U 形管接于 A、B 两点时，读数各为 R1和 R2。现将测压点 A 和压强计一起下移 h，则变化后 Rl和R2的变化为 。R l增大，R 2不变 R l不变，R 2增大R l、R 2均不变 R l、R 2均增大4图 1427. 如图 1-5 所示，在盛有密度为 。某气体的容器壁两侧分别接一个 U 形管压强计和双杯式微压计，U 形管压强计内指示液密度为 1,微压计使用 1和
8、2( 1 2)两种指示液。微压计液杯直径为 D，U 形管直径为 d，则考虑杯内液面变化时，R、R l的表示式为 ；不考虑杯内液面变化时，R、R l的表示式为 。 221)(Ddgpa)(011gpa )(21Ra )(011Ra 图 1-5)(01gpa )(011gpa28. 今有两种黏度较大相互不混溶的流体甲、乙，被装入如图 1-6 所示的连通器，自由液面等高且通大气。若图示的 A、B 截面位于同一水平面，下列四组判断中合理的是 。 乙甲； BAp 乙甲； p 乙甲； 乙甲； BA29如图 17 所示的 U 形管中，、为蜜度不同的三种液体。A-A /、B-B/为等高液位面。位于同一水平面上
9、的点 l、点 2 处的 Pl与 P2小为 。P lP2 P lpcd pef pcdpefpabpef pabpcd pab=pcd =pef66要将某液体从 A 输送到 B(如图 l12)，可以采取用真空泵接管 2 抽吸的办9法，也可用压缩空气通入管 1 压送的办法，对于同样的输送任务，流体在管路中的摩擦损失与这二种输送方式的选择关系为 。抽吸输送摩擦损失大 压送的摩擦损失大要具体计算才能比较 这两种方式摩擦损失一样图 111 图 11267管路中流动流体的压强降 p 与对应沿程阻力 hf 数值相等的条件是 。管道等径，滞流流动 管路平直，管道等径平直管路，滞流流动 管道等径，管路平直，滞流
10、流动68要将流体从某设备输入图 l13 所示设备中，进设备的管路按 安装输液能耗较低?(a)种方式安装 (b)种方式安装(a)、(b)方式效果一样 要根据给设备的压强而定69. 对于分支或汇合管路，在交点处都会产生动量交换，从而造成局部能量损失和各流股间能量转移，为将能量衡算式用于分流与合流，可供采用的方法有 。各流股流向明确时，可将单位质量流体跨越交点的能量变化看作为流过管件(三通)的局部阻力损失。实验测定不同情况下三通的局部阻力系数若三通阻力(单位质量流体流过交点的能量变化)在总阻力中所占比例甚小而可忽略(t/d1000 时)，可不计三通阻力而直接跨越交点列机械能衡算式在任何情况下均可直接
11、跨越交点列机械能衡算式70对图 114 所示管路，流体由槽 1 流至槽 2 与槽 3，若三通阻力可略，则可列出跨越交点的机械能衡算式和质量守恒式为 。10图 11471. 对图 115 所示并联管路， ，若分流点和合流点的局部阻力可略，单位质量流体从 A 流至 B，可列出机械能衡算式和质量守恒式为 。图 11572对于等长的并联管路，下列两条分析：甲：并联管路中，管径愈大流速愈大。乙：并联管路中，管径愈大的雷诺数愈大。其中成立的是 。甲成立 乙成立 甲、乙均成立 甲、乙均不能成立73下列论断中正确的有 。 毕托管用于测量沿截面的速度分布，再经积分可得流量，对圆管而言，只需测量管中心处的最大流速
12、，就可求出流量孔板流量计的测量原理同毕托管相同文丘里流量计将测量管段制成渐缩渐扩管是为了避免因突然的缩小和突然的扩大造成的阻力损失 转子流量计的显著特点为恒流速、恒压差1174下列两种提高孔板流量计测量精度的办法：甲：换一块孔径较小的孔板。乙：换一种密度较小的指示液。其中可行的为 。甲法可行 乙法可行 甲、乙法都行 甲、乙法都不行75. 经过标定的孔板流量计，使用较长一段时间后，孔板的孔径通常会有所增大。对此，甲认为：该孔板流量计测得的流量值将比实际流量值低。乙认为：孔板流量计使用长时间后量程将扩大。甲、乙看法有道理的是 。甲、乙均有理 甲、乙均无理 甲有理 乙有理76请判断下列关于转子流量计
13、测量原理的两种论述：甲：无论转子悬浮在什么位置(量程范围以内)，转子上下的流体压差是不变的。乙：无论转子悬浮在什么位置，流体经过转子时的能量转换值是大致相等的。其中正确的是 。甲、乙都正确 甲、乙均不正确 甲正确 乙正确77为扩大转子流量计的测量范围(量程)。甲采取稍稍切削转子直径的办法，乙采取换一个密度较大的转子的办法。他们的做法可行的是 。甲、乙都可以 甲、乙都不行 甲法可以 乙法可行78可利用动量守恒定律有效地解决问题的情况为 。控制体内流体所受作用力能正确地确定控制体内主要的外力可以确定而次要的外力可以忽略需要得到流体对壁面的作用力大小任何情况79下列四种论述中错误的是 。非稳态过程可
14、能出现在连续作业中稳态过程通常出现在连续作业中间歇作业必定是非稳态过程稳态过程可能出现在间歇作业中80如图 116 所示装置，Pa 为大气压，K 阀关闭，装置内液面上的压强为 P，体系平衡。当打开装置右侧放水阀后，水不断放出，空气则自动由 C 管充入装置(如图 l16 所示气泡)。如果此时打开 K 阀，装置左侧 A、B 管内液面情况为 。K 阀开启后，A、B 管液面将与装置内液面等高A 管液面将稳定在与 C 管下端等高处，B 管液面与装置内液面等高K 阀一打开，空气将从 A 管充人装置，A、B 内无液体将出现不属于上述、的其他情况 图 11681图 l17 是对图 116 装置放液过程的四种定
15、性描述。图示中错误的为 。图 117 坐标说明：p装置内液面上的瞬时气压(绝对压)；Vs放液阀处液体流出的瞬时体积流量；h装置内液面至容器底的瞬时高度；t从放水阀开启后计的时刻。12图 l1782液体在不等径管道中稳定流动时，管道的体积流量 V、质量流量 ms、管道平均流速 u、平均质量流速 G 四个流动参数中，不发生变化的数值为 。G、u V、G m s、u V、m s83水从水平管中流过，以 U 形管压差计测量两点间的压强差(如图 l18)。U形管下部为指示液。l2、34、56、78、910 均为水平线。试判断：pl与 p2之间的关系为 。p lp2 p 2p1 p l=p2 p l与 p
16、2之间关系无法确定84用管子从液面维持恒定的高位槽中放水，水管有两个出口(如 119)，各段管的直径相同，两支管的出口与贮槽液面之间的垂直距离相等。设两管中的摩擦系数相等，即 A=B。则两阀全开时，A、B 两管中的流量之间的关系为 。V AVB V A=VB V A p2 p3 p 2 pl p3 p 3 p2 pl p l p3 p218黏度为 0.1Pas，密度为 800kg/m3的油品在声 108mm4mm 的钢管内流动，在任一截面上的速度分布可表示为 Ur=25y-180y2。式中，y 为截面上任意一点距管壁的径向距离，m；Ur 为该点上的流速，m/s；则管中心处的流速 Uo= 0.8
17、 m/s；截面上的平均速度 u= 0.4 m/s；管壁处的剪应力 w= 2.5 N/m2。19如图 1-21 所示测压装置，(空气)=1.2kg/m 3，(水)=1000kg/m 3，(汞)=13600kg/m3，则 po= 323730 Pa(表压)。1520.水平导管上的两点接一盛有水银的 U 形管压差计(如图 l-22)，压差计读数为 26mmHg。如果导管内流经的是水，在此种情况下压差计所指示的压强差为kPa。2.6 3.2 3.5 2.2图 l 一 2221若 20 题中导管内流经的是 20，latm 下的空气，则压差计所指示的压强差为 kPa。2.6 3.2 3.5 2.222图
18、123 所示为某工厂远距离测量贮槽内溶液液位的装置。自管口通人的压缩空气，其流量用调节阀调节，在鼓泡观察瓶 1 里可以看到有气泡缓慢鼓出时，表示压缩空气已通到容器(贮槽)的底部放出，也表示管出口处空气的压强与该处流体的压强相等。此时管出口的压强便可用压差计 2 的读数表示，由此便可算出贮槽内液面到管出口的距离 h。现已知 U 形管压差计的指示液为水银，其读数 R 为 l00mm，贮槽内溶液密度为 1250kg/m3，贮槽上方与大气相通。则贮槽内液面离吹气管出口之距离 h 为 m。1.09 2.09 O.55 1.1923图 l24 为某工厂洗涤塔的液封装置示意图。它在正常操作时，能达到只让水排
19、走，而不让气体冲出的目的。在不正常情况下，还可起到安全的作用。若塔内压强不允许超过 50mmHg(表压)，则液封高度 h 为 m。O.5 O.68 0.78 0.3816图 123 图 12424图 l-25 为某工厂油水分离器，油层深度 hl=0.7m，密度 l=790kg/m3，水层深度 h2=0.6m，密度 2=1000kg/m3，为了维持界面恒定，采用形管溢流装置。若忽略流体在管内的阻力，则形等溢流口的高度 h 应为 m。1 1.5 1.153 1.17325图 l-26 所示的贮油罐中盛有密度为 960kg/m3的油品，油面高于罐底9.6m，油面上方为常压，罐侧壁下部有一个直径为 6
20、00mm 的圆孔盖，其中心离罐底 800mm。则作用于孔盖上的力为 kN。 9600 8000 82870 23.4图 125 图 12626用 U 形管压差计测量气体管路上两点间的压强差，指示液为水，其密度 为 l000kg/m3，读数为 l2mm。为了放大读数，改用微差压差计，如图 l-27 所示，其中指示液 A 是含 40酒精的水溶液，密度 A为 920kg/m3，指示液 B 是煤油，密度 B为 850kg/m3。则读数可扩大到 倍。12 14 l4.3 16.327如图 1-28 所示，在静止的水中分别插入三根细玻璃管 I、。I 管中水面与外面水的自由表面等高；管中水面低于自由表面 l
21、00cm；管中水面高出自由表面 l00cm。如果作用在自由表面上的大气压力 Pa=9.8104pa，则各管中的压力分别为：p l= 98100 N/m2，p 2= 107910 N/m2，p 3= 88290 N/m2，17如图 1-27 如图 1-2828用微差压差计测量两点间空气的压强差，读数 320mm。由于侧臂上的两个扩大室截面积不够大，致使室内两液面产生 4mm 的高度差(如图 l29)，则实际的压强差为 Pa。300 318.2 218.2 282.529若在上题中计算时不考虑两室内液面有高度差，则产生的误差为 。4 11.2 35.7 8.230水以一定流速流经如图 130 所示
22、文丘里管，在喉颈处接一支管与下部水槽相通。已知起始时 p2=60.8103N/m2。若忽略文丘里管的阻力损失，则垂直支管中水流的流向为 。向上 向下 不动 无法判断图 l 一 29 图 13031某圆管内的断面速度分布为 ur=21-(r/R)1/7，则根据流量相等原则可求得平均速度为 m/s。2.O 1.5 1.68 1.6332常温下水的密度为 1000kg/m3，黏度为 lcP，水在 d 内 =100mm 管内，以 3m/s的速度流动，则其流动类型为 湍流 。3320常压下, 密度为 1000kg/m3，黏度为 lcP 自来水在 55mm2.5mm 管内保持湍流流动时的最小流速为 1 m
23、/s。34某油品连续稳定地流过一异径管。细管直径为 57mm3.5mm，油品通过18细管的流速为 u=1.96m/s，粗管直径为 76mm3mm。则油品通过粗管的雷诺数为 。(油品的密度为 900kg/m3，黏度为 710-2Pas)900 960 570 80035血液的运动黏度是水的 5 倍。如果要用水在内径为 lcm 的管道中模拟血液在内径为 6mm 血管里，以 l5cm/s 流速流动的动力学情况，水速应取数值为 。18cm/s 3.6cm/s 1.8cm/s 9cm/s36石油在水平等径管段中流动。当石油流速为 lcm/s 时，测得该管段的压强降p 为 80mmH20。而石油流速为 8
24、m/s 时，测得该管段的压强降为 50mmH20，则该管段内石油流型为 。 滞流 过渡流 湍流 强制湍流37. 20的水通过10m长，d 内 =100mm的水平钢管，流量V=10m 3/h，阻力系数=O02，阻力降p= 125.3N/m 2 。38流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大1倍，其能量损失为原来损失的 2 倍。39. 用U形管压差计(汞为指示液，(汞)=13600kg/m 3)测量一段水平直管内的流动阻力。两侧压口之间的距离为3m，压差计数为R=20mm。若将该管垂直放置，管内气体从下向上流动(流速不变，气体密度为1.2kg/m 3)，则垂直放置时压差计读数R /= 20 mm，
25、气体流经该管段的能量损失为 2223 J/kg。40.在滞流情况下，一圆形水平管输送一种液体，管长L，体积流量V不变，仅管径d变为原来的1.1倍，阻力降p为原来的 0.683 。41. 某液体在内径为d l的管路中稳定流动，其平均流速为u 1。，当它以相同的体积流量通过内径为d 2(d2=dl/2)的管路时，则其平均流速为原来的 。2倍 4倍 8倍 l6倍42. 直径为D的活塞将缸内的不可压缩液体从直径为d的细管中排出，若活塞的移动速度增加一倍，则细管中液体的速度的增加倍数为(假设保证满流) 。1倍 2倍 4倍 05倍43. 在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少l/2，则
26、因直管阻力引起的压降损失各为原来的多少倍?(1)两种情况都为层流 16 ；(2)两种情况都在阻力平方区 32 。44. 流体流动时，管径和管长都不变，而流体的流量增加一倍(摩擦阻力系数可以认为不变，流动为湍流)，则阻力增加的倍数为 3 ；若是变化的(可按=0.3164/Re 0.25)，则阻力增加的倍数为 2.26 ；若流动为层流，则阻力增加的倍数为 1 。45. 牛顿型流体在直管中呈滞流时，摩擦系数不可能为下列中的 。O.055 O.045 O.035 0.01546. 平直串接的两管道、，已知管道的长度为管道的两倍，而管道的管径为管道Il管径的一半。倘若流体流经该串联管路。流体在两管道内的
27、沿程损失之比(hf) (hf) 等于 流体未知，流型未定，无法断定比值 8 16 3247. 水平串接的两直管道、，已知管径d =0.5d ，流体在管道中的雷诺数Re =1800，管道长为l00m。今测得某流体流经管道的压降为0.64m液柱，流经管道的压降为64mm液柱，则管道的长度为 。1980m 100m 140m 160m48. 如图131所示，用一虹吸管将水从池中吸出，水池液面与虹吸管出口的垂直距离为8m。若将水视为理想流体，此时出口流速为 m/s(操作条件下大气压为760mmHg，水的饱和蒸气压Pv=4242N/m 2)。9.9 10 14 12.449. 水在内径为l00mm、长度
28、为50m的光滑管内流动，在此管路上安装有5个标准90o弯头，两个球心阀，一个转子流量计。水的体积流量为28.26m 3/h。该条件下=0.0184，水的密度fD=1000k9m3，黏度肛=100103Pas，查得各管件的当量长度l 当 如下：5个标准900弯头 l 当 =5350.100=17.5m2个球心阀 l 当 =23000.100=60.0m1个转子流量计 l 当 =13000.100=30.0m则该管路上的压降为 Pa。14500 4600 53200 160050. 相对密度为l1的某水溶液，由贮槽经20m长的直管流进另一个大贮槽。管路为ll4mm4mm钢管。其上有2个90 o标准
29、弯头和l个全开闸阀。溶液在管内的流速为lm/s，该状况下=0.0214，黏度为lcP。总损失压头hf= m。已查得局部阻力系数，如表11所列。表11局部阻力 阻力系数 当量长度l 当l234由贮槽流进管口2个90 o标准弯头1个全开闸阀由管口流进贮槽0.520.75=1.50.171.020d240d=80d7d40d 3.17 147dO.72 0.366 0.212 0.160351输油管路如图1-32所示，未装流量计，但在A和B两点分别测得压强pA=1.5lO5Pa，p B=1.46lO5Pa，管道中油的流量为 16.41 m 3/h。已知管为89mm4mm，A、B间距40mm，其中管道
30、le=19.4m， 油 =121cP，=820kg/m 3。20图131 图1325220的水在管径为l00mm的直管中流动，=0.32Re -0.2。管上A、B两点间的距离为10m，水速为2m/s。A、B间接一个U形压差计，如图133所示，指示液为CCl4，其密度为1630kg/m 3。u形管与管子的接管中充满水。求下列三种情况下：A、B两点间的压差：图(a)： 5572 N/m 2；图(b)： 54622 N/m 2；图(c)： 43478 N/m 2。U形管中指示液读数R：图(a)： 0.902 m；图(b)： 0.902 m；图(c)： 0.902 m。U形管中指示液高的一侧为：图(a
31、)： 右 ；图(b)： 右 ；图(c)： 左 。图13353某工厂用一高位槽向喷头供应液体(如图l34)，液体密度为l050kg/m 3。为了达到所要求的喷洒条件，喷头入口处要维持0.4atm的压强(表压)，液体在管内的速度为2.2m/s。管路阻力估计为25J/k(从高位槽的液面算至喷头人口处止)。则高位槽内的液面至少要在喷头入口以上 。4m 5m 6.73m 4.84m54某工厂用虹吸管从高位槽向反应器加料(如图l35)，液面上方均为大气压。要求料液在管内以lm/s的流速流动。设料液在管内的压头损失为2m液柱，则高位槽的液面应比虹吸管出口高出 m。1.05 2.05 2 4图134 图135
32、55. 某工厂用喷射泵吸收氨以制取浓氨水(见图l36)。导管中稀氨水的流量为10t/h。稀氨水入口处的压强为1.5kgf/cm 2(表压)，稀氨水密度为1000 kg/m 3，21压头损失可忽略不计，则喷嘴出口(22截面)处的压强为 mmHg。1400 232 528 76056某化工厂的输水系统如图l37所示。已知出口处管径为44mm2mm，图中所示管段部分总阻力为3.2u 2/2g，其他尺寸见图中所注，则水的体积流量为 m3/h。图l-37 图l-3744 21.84 31.84 19.3257在56题中，若欲使水的体积流量增加20，应将水箱水面升高 m。0.2 2.20 3.20 O.0
33、2258将密度为O.850 kg/m 3的油品，从贮槽A放至另一贮槽B(如图l38)，两贮槽间连接管长为1000m(包括局部阻力的当量长度)，管子内径为0.20m，两贮油槽液面位差为6m,油的黏度为0.1Ns/m 2。此管路系统的输油量为 m 3/h54 70.7 54.7 32.659图l39所示为一液体流动系统，AB段管长为40m，内径为68mm，BC段管长为10m(管长均包括局部阻力的当量长度)，内径为40mm；高位槽内的液面恒定，液体密度为900kg/m 3，黏度为O.03Ns/m 2，管路出口流速为l.5m/s。则高位槽的液面与管子出口的高度差Z= m。1.52 1.62 1.82
34、2.62 60密度为l000kg/m 3、黏度为l10 -3Pas的水以10m 3/h的流量在51mm3mm的水平管道流过，在管路某处流体静压强为l4.7l0 4Pa(表压)，若管路的局部力可略去不计则距该处下游100m处流体的静压强为 8.27l0 4 Pa(表压)(已知Re=310 3110 5时。=0.3164/Re 0.25)。 61如图140所示，在直径为0.5m的封闭容器中，盛有深度为lm的水，容器侧壁在水深0.5m处接一细管，细管一端通大气，容器底部接一直径为20mm的垂直管，管长为lm，求容器中水流出一半所需的时间 S。2240 47.5 50 57.9 62密度为900 kg
35、/m 3的液体，由直径为lm的高位槽沿直径为50mm、管长为4m的垂直管路流到常压下池中(如图l41)，高位槽内液面稳定保持在1.5m,则：(1)1管内AA截面处的压力为 0 N/m 2(表压)。已知1管内摩擦系数=0.05l。(2)若停止进料，高位槽液体流空需时间为 0.45 h。设管内流速u与高位槽液面高度Z(m)的关系为u=0.6z 0.5(m/s)。图140 图14163如图1-42所示，若甲管路总长(包括阀门当量长度)为乙管路的4倍，甲管内径为乙管内径的2倍。流体在两管中均呈滞流，那么甲管内平均流速是乙管的 倍。u 甲 =u乙 u 甲 =2u乙 u 甲 =0.5u乙 u 甲 =0.2
36、5u乙64某高位水槽底部接有一长度为30m(包括局部阻力的当量长度)，内径为20mm的钢管，如图143，管路摩擦系数为0.02，管路末端分成两个支管，每个支管装一球心阀，因支管很短，除阀门的局部阻力外，支管其他阻力可以忽略；支管直径与总管相同；高位槽内水位恒定，水面与支管出口垂直距离为5m，只开一个阀门(=6.4)时的流量是 m 3/h。3.83 1.98 1.83 4.0665在64题中，若两个阀门同时打开，此时的流量是 m 3/h。3.83 1.98 1.83 4.06图142 图14366图144为并联管路，于B点处管路分为两支，在C点处又会合为一条管路，图中所标管长均包括局部阻力的当量
37、长度，总管路中液体流量为60m 3/h。则液23体在两支管中的流量(两支管中的摩擦系数均可取0.02)。分别为 m 3/s和 m3/s。0.0115，0.0052 O.0245，0.0075 O.0365，0.00125 O.O40，0.004067图145为并联管路。已知流体在管道A中呈滞流，可确定通过A、B管道的流量之比V A/VB为 。2 4 8 1668在相同的两个容器1和2内，各填充高度为lm和0.7m的固体颗粒填料，并用相同钢管并联组合(如图l46)，两支路管长均为5m，管径均为0.2m，直管摩擦系数均为0.O2，每支管均安装一个闸板阀。容器l和2的局部阻力系数分别是l0和8。已知
38、管路总流量始终保持为0.3m 3/s，则当两阀门全开时，两支管的流量为 ，并联管路阻力损失为 J/Kg。0.901，109.2 10.901，10920 11.02，192 9.01， 12969在一个大气压下，40的空气流经159mm6mm的钢管，用皮托管测速计测定空气的流量，测速计管压强计的读数为13mmH 20，则管道内空气的体积流量为 m 3/h。130 620 733 63370用l59mm4.5mm的钢管，输送20的苯，在管路上装有一个孔径为78mm的孔板流量计，用来测量管中苯的流量，孔板前后连接的U形管液柱压强计的指示液为水银。当压强计的读数尺为80mm时，则导管中苯的流量为 m
39、3/h。51.2 47.5 82 18071一转子流量计，当流量为l0 m 3/h时，测定流量计进出口压差为50N/m 2，现流量变为l2m 3/h，问进出口压差为 50 N/m 2。 72有一空气管路直径为300mm，管路内接装一孔径为l50mm的孔板，管内空气的温度为220，压强为常压，最大气速为l0m/s。为测定孔板在最大气速下的阻力损失，在直径为30mm的水管上进行模拟实验，则实验用孔板的孔径应为 15mm ；水(温度为20)的流速应为 2.67J/kg 。若测得模拟孔板的阻力损失为20mmHg，实际孔板的阻力损失则为 32.4J/kg 。 已知孔板的阻力损失hf与管路直径d，孔板的孔
40、口直径do，流体的黏度，密度及管内流速有关。73一转子流量计的锥形玻璃管在最大和最小刻度处的直径分别为dl=28mm、d 2=26.5mm，转子的形状如图l47所示，其最大直径d=26mm，则：(1)该转子流量计的最大与最小可测流量之比为 4.1 。 (2)若采用切削转子最大直径的方法将最大可测流量提高20，转子最大直径应缩小至 25.6 ，此时最大与最小可测流量之比为 2.74 (假设切削之后C R基本不变)。24图l46 图14774假设大气处于静止状态，温度为30。若海平面处大气压强为760mmHg，则海拔5000m处大气压强为 mmHg。760 260 432 50075用以下方法测量
41、山的高度，现测得地面处的温度l5，压力为660mmHg (8.8104Pa)，高山顶处的压力为330mmHg(4.410 4Pa)，已知每上升l000m大气温度下降5，则此山有 5600 m高。76某输气管道内气体的质量流量为5000kg/h，密度为0.65 kg/m 3 (在t=0，p=760mmHg下)，tm=18，d=0.3m，=0026，气体离开导管时的压强p2=152kPa。试求在上述条件下气体流经长100km导管时的最初压强p 1为 711 kPa。77某工业用炉，每小时产生2010 4m3(标准)的烟道气，通过烟囱排至大气。烟囱由砖砌成，内径为35m，烟道气在烟囱中的平均温度为2
42、60，密度为06 kg/m 3，黏度为0.02810 -3Ns/m2。要求在烟囱下端维持20mmH 20柱的真空度，则烟囱高度为 45 m。已知在烟囱高度范围内，大气的平均密度为l.10kg/m3，地面处大气压力为1大气压，设=1.455/Re 0.25。78如图l48，水以3ms的流速从断面l流入直径为0.2m水平放置的U形弯头，断面l处的压强为0.5atm(表压)，弯头的局部阻力系数为1.5，求水流在水平方向对弯头的作用力为 3.14 kN。图l48四、推导1.一种非牛顿型流体的剪应力随剪切速率而变化的近似关系为： 。2)(druo其中o为稠度系数， 为与流动方向垂直的速度梯度。 试证：
43、dru532/).(luprV(V表示通过半径为r的水平管的体积流量；P表示管道全长为l的压降)。252试推导流体在直圆管中作稳定的层流流动时的速度分布(速度与半径之关系)，流体压降与平均流速的关系式。3根据并联管路(光滑管)特性，管中流体为湍流状态。试证：，并说明其物理意义。(式中：V-流量，L管长，d管径)7192412)dLV4.试推导流体平衡微分方程式，并由此推导出流体静力学基本方程式。5如图149所示，在A、B两容器的上、下各接一压差计，两压差计的指示液相同，其密度均为 o，容器及测压导管中均充满水，密度为。试推导:(1)R=H间满足R=H(2)A点与B点静压强间满足：pApB=gZ+gR( o)图149第一章流体流动参考答案一、基本知识1 2 3， 4 5 6，7， 8 9 l0. ll. l2.，13. l4. l5. l6. l7. l8.19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27.， 28. 29. 30.31. 32. 33. 34. 35. 36.，37. 38. 39. 40. 41. 42.43. 44. 45. 46.
