1、流体流动复习题一、填空题：1.（3 分）雷诺准数的表达式为_。当密度 1000kg/m 3,粘度 =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_.（ Re=d/ ; 105； 湍流）2.（2 分）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_.（ 1m/s ）3.（2 分）牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_. 用剪应力的表达式为_.（ F=Adu/dy; =du/dy）4.（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
2、为 _mmHg. （ 850; -100）5.（2 分） 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_.( 0.0118m3/s,1.5m/s)6.（4 分） 当 20的水(=998.2kg/m 3,=1.005 厘泊) 在内径为 100mm 的光滑管内流动时,若流速为 1.0m/s 时,其雷诺准数 Re 为_,直管摩擦阻力系数 为_.(9.9310 4; 0.0178)7.（2 分）某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为 3020mm,其当量直径 de 为_.( 24mm)8.（3 分）测量流体流量的流量计主要有如下
3、四种: _ _,_,_ , _,测量管内流体点的速度,则用_. (转子流量计 ;孔板流量计; 丘里流量计;湿式气体流量计 ;皮托管)9.（2 分）测量流体压强的仪器主要有如下两种: _,_.( U 管压差计;弹簧压力计)10.（4 分）计算管道流体局部阻力的方法有: _,_,其相应的阻力计算公式为_,_,( 当量长度法; 阻力系数法; h f =(le/d)(u2/2g); hf=(u2/2g) )11.（3 分） 在流体阻力计算中,当量长度的定义是_ . (能产生与某局部阻力相当的直管长度, 称为该局部阻力的当量长度。) 12.（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_
4、.( 1.0; 0.5)13.（3 分）理想流体是指_；而实际流体是指。(没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩；具有粘性、有摩擦力、液体可压缩、受热膨胀、消耗能量。)14.（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。(Vsu.A msu.A. uVs /A)15.（3 分）流体在园直管内流动，当 Re4000 时的流型称为，其平均速度与最大流速的关系为，而 Re2000 的流型称为，其平均速度为。 ( 湍流， um0.8u max， 滞流， um0.5 u max。)16.（3 分）流体体积流量一定时,有效截面扩大,则流速,动压头,静压头。(填增加,减少,不变） (
5、减少,减少,增加。)17.（2 分） 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 d1,内管的外径是 d2,则当量直径 de。( de 4流通截面积 /浸润周边; ded 1d 2)18. 流体的粘度指_。粘度值随温度变化而变化,对于液体，温度升高，粘度_；对于气体，温度升高，粘度_。 ( 流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为 1 时,所产生的内摩擦力; 减少; 增大)19.(2 分）米糠油在管中作流动,若流量不变,管径不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失为原来的_倍。(2 倍)20.（3 分）柏努利方程如衡算基准以 J/kg 表示,柏努利方程可表示为_, 若用
6、J/m3 表示则可表示为_。( gZ1+P1/+u12/2= gZ2+P2/+u22/2+Wf; gZ1+P1+ u12/2=gZ2+P2+ u22/2+Wfg)21. .(2 分）孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒_,变_；后者是恒_,变_。( 截面；压差；压差；截面)22.（2 分）在测速管中,测压孔正对水流方向的测压管液位代表_,流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表_。( 冲压头；静压头)23.（3 分）某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 与 Re 的关系为_。(抛物线；;2 倍; 64/Re)24.（3 分）
7、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)25.（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)26.（2 分）液体在等直径的管中作稳态流动,其流速沿管长_,由于有摩擦阻力损失,静压强沿管长_。(不变 ;降低)27.（4 分）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_。( 1/16)28（4 分）液体在园管内作稳定连续滞流流动时,其摩擦阻力损失与管内径的_次方成反比。( 2)29.（2 分）水塔内的水能通过管路引至各车间使用,这是因为水塔
8、内的水具有_。 （高位压头）30.（4 分）流体在园管内流动时,由于流体具有粘性,使得_处速度为零,管的_处速度最大。 （ 管壁；中心）31.（4 分）测量流体的流量一般可采用_等流量计。测量管内流体点速度,则用_。 （孔板；文丘里；转子；皮托管。 ）32（3 分）在输送液体的管路中,要使 P1-P2 = P f 的条件 _。（ 管径相等，处于同一水平面，无外加能量。 ）33.（2 分）圆管中有常温下的水流动,管内径 d=100mm,测得中的体积流量为 0.022m m3/s ,质量流量为_,平均流速为_。( 22kg/s;2.8m/s)二、选择题1.（2 分）一个被测量体系外柱按上一个 U
9、型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是（ ） 关系(答案 A)A. 体系大气压 B. 体系大气压 C. 体系大气压2.（3 分） 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( )（答案 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3.（2 分）层流与湍流的本质区别是：( )。 （*答案* 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p2/ 时, 由 1 流向 2,当(p a /+Zg) d2=(8LVh
10、/3600gH)d=(8LVh/3600gH)0.5代入数据：d=0.023(815010/36009.8110) =0.0466m=46.6mm2.（12 分） 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽 A 输送至一敞口搅拌反应槽 B 中,输液管为 382.5mm 的铜管,已知料液在管中的流速为 u m/s,系统的 Wf=20.6u2/2 J/kg,因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少?*答案* 低液面 2-2 为基准，在 1-1 与 2-2 间列柏努力方程： gZA+uA2/2+pA/= gZ
11、B+uB2/2+pB/+Wfu10u2; p1=p2于是 gZ1=gZ2+Wfg(Z1-Z2)=Wf =20.6 u2/2u=2g(Z1-Z2)/20.60.5 =(29.816/20.6)0.5=2.39m/sZ1=Z2+20.6u2/2g =5+20.6(1.32.39)2/(29.81) =15.14m增高为：Z 1-Z1=15.14-11=4.14m3.（15 分）如图所示的管路系统中，有一直径为 382.5mm、长为 30m 的水平直管段 AB, 并装有孔径为 16.4mm 的标准孔板流量计来测量流量,流量系数 Co=0.63。流体流经孔板永久压强降为 3.5104N/m2，AB 段
12、的摩擦系数可取为 0.024。试计算: 液体流经 AB 管段的压强差； 若泵的轴功率为 500W，效率为 60%，则 AB 管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。*答案* 在 A-B 之间列柏方程 (管中心线为基准面)：gZA+uA2/2+pA/= gZB+uB2/2+pB/+WfpA-p2=Wf=Lu2/2d+p 孔u0=C0 2gR(2-)/=0.6329.810.6(13600-867)/867 =8.284m/su=(16.4/33)28.284=2.046 m/spA -pB=0.024(30/0.033)(2.0462/2)867+3.5104 =74590 N/m2Ne=We
13、.Ws=(74590/867)(/4)d 2u =86(0.7850.03322.046867)=130w有效功率百分数=130/(5000.6)100%=43.3%4.（18 分）如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为 100mm 钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端 15m 处安有一个指示液为汞的 U 管压差计，测压点与管路出口端之间距离为 20m。1当闸阀关闭时测得 R600mm，h1500mm；当闸阀部分开启时， 测得R400mm ，h 1400mm，管路摩擦系数取 0.02，入口处局部阻力系数取 0.5，问每小时从管中流出水量为多少 m3。2当阀全开时（取闸阀全开
14、 le/d15， 0.0 18） ，测压点 B 处的静压强为若干N/m2（表压） 。*答案* （1）当闸阀全关时，根据静力学关系：（Zh）R. 汞 得水槽液位高度： ZR 汞 /h=0.613.6-1.5=6.66m列 AA 与 BB 截面柏努利方程式：Z 2/2P B/ fPB/（R 汞 h ）/ =(0.413600-1.41000)/1000=4.04mZP B/ 2/2（ （/d） ） 2/2 （ 1（/d ） 2/26.664.04（10.0215/0.10.5） 2/24.5 2/2u（ 2.6229.81/4.5） 0.53.38 m/sV0.7850.1 23.38360095
15、.5 m3/h（2）当闸阀全开时，列 AA 与 CC 截面柏努利方程：Z 2/2h f（1（lle）/d ） 2/26.66(1+0.018(35/0.1+15)+0.5) 2/2; 解得 u4.02m/s , 由 AA 与 BB 截面间柏努利方程式得：Z 2/2P B/ f P B/（1（/d） 2/2PB/Z（1 （/d） ） 2/26.66（10.01815/0.1 0.5）4.02/(29.81) 3.2 m, PB31392 N/m25.（15 分）有一内径为 d50mm 的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数 C0 0.62，孔板内孔直径 d025 mm，U 形压差计的指
16、示液为汞：（1）U 形压差计读数 R200mm，问水的流量为多少？（ 2）U 形压差计的最大读数Rmax800mm，问能测量的最大水流量为多少? （3）若用上述 U 形压差计，当需测量的最大水流量为 Vmax30m 3/h 时，则孔板的孔径应该用多大？（假设孔板的孔流系数不变）（1） 0C 0（2（s ）/） 0.5 0.62（29.810.212.6） 0.54.36m/s V0.7850.025 24.3636007.7m 3/h（2） max0.62（2 max（ ）/） 0.50.62（ 20.89.8112.6） 0.58.72m/sVmax0.7850.025 28.7236001
17、5.4m 3/h（3） max8.72 m/s; V max30m 3/h300.785d 028.723600 解得： d00.0349m34.9mm即应该用 d035mm 孔径的孔板。6.（12 分）用内径为 300mm 的钢管输送 20的水，为了测量管内水流量，在 2m 长主管上并联了一根总长为 10m（包括局部阻力的当量长度）内径为 53mm 的水煤气管，支管上流量计读数为 2.72m3/h,求总管内水流量为多大？ 取主管的摩擦系数为 0.018，支管的摩擦系数为 0.03。*答案* 设主管中水流量为 V1，支管中水流量为 V2则 VV 1V 2 V20.785d 22u236002.
18、72m 3/hu22.72/（36000.7850.053 2）0.343m/sWf2 2（l 2/d2）u 22/20.0310/0.0530.343 2/20.333/kgWf2 Wf1 1（l 1/d1）u 12/20.0182/0.3u12/20.333 /kg解得 u12.36 m/s Vs/4d 12 136000.7850.3 22.363600600m 3/h总流量 V6002.72 602.72m3/h7（16 分）在附图所示的管路系统中，有一直径为 382.5mm、长为 30m 的水平直管段AB，在其中间装有孔径为 16.4mm 的标准孔板流量计来测量流量，流量系数 Co
19、为 0.63，流体流经孔板的永久压降为 6104Pa，AB 段摩擦系数 取为 0.022，试计算：液体流经 AB 段的压强差； 若泵的轴功率为 800w，效率为 62%，求AB 管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知:操作条件下液体的密度为 870 kg/m3,U 形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m3。*答案* uo =Co2gR(-)/=0.6320.69.81(13600-870)/870 =8.27m/su=(do /d)2uo =(16.4/33)28.27=2.043m/sWs=2.043(/4)0.0332870 =1.52kg/s流体流经 AB 段的压强差：在
20、A 与 B 两截面间列柏努利方程(管中心线为基准面)ZA g+(pA /)+(uA2/2)=ZB g+(pB /)+(uB2/2)+WfZA =ZB uA =uBWf=(l/d)(u2/2)+(610/) =0.022(30/0.033)(2.0432/2)+(6104/870) =111J/kgpA -pB =Wf =870111=96570PaNe=8000.62=496wAB 段所消耗的功率 N：N=WsW f =1.52111=168.7wN/Ne=118.7/496=0.34=34%8.（18 分）某液体密度 800kg/m3，粘度 73cp，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300
21、mm，总长为 50m(包括局部当量长度)，两容器液面差为 3.2m(如图示)。求： 管内流量为多少? 若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少? 按该管折算的当量长度又是多少?层流:=64/Re; 湍流=0.3164/Re0.25*答案* 在 1-1 面和 2-2 面之间，列柏式以 2-2 面为基准面：u1u20 gz=Wf= (l/d)(u2/2) 设流体流动符合柏拉修斯公式：=0.3164/Re 0.25； Re=du/ gz=0.3164/Re0.25 (l/d)( u2/2) =0.3164/(/)0.25 (l/d1.25)(u1.75/2)
22、u1.75=2gz/0.3164/(/)0.25(l/d1.25)=9.01542;u=3.513m/s验证：Re=0.33.513800/0.073=115504000，假设正确V= (/4)d2u=(/4)(0.3) 23.5133600=893.95(m3/h)流量减半，即是流速减半 u=3.513/2=1.7565m/sRe=5775,符合柏拉斯式条件, 列 1-1 面至 2-2 之间的柏式：gz=(0.3164/Re0.25)(l/d)+(u2/2);=2gz/u-(0.3164/Re0.25)(l/d)=29.813.2/1.7565-(0.3164/57750.25)(50/0.
23、3) =14.3又 (u2/2)=(le /d)(u2/2)=(0.3164/Re0.25)(le /d)(u2/2); =(0.3164/Re0.25)(le /d)le =(d/0.3164)Re0.25 =(0.314.3/0.3164)57750.25=118.2(m)9.（20 分）粘度为 30cp，密度为 900kg/m3 的液体，自 A 经内径为40mm 的管路进入 B，两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门。当阀全关时，阀前后压力表读数分别为 0.9atm 和 0.45atm。现将阀门打至 1/4 开度，阀门阻力的当量长度为 30m，阀前管长 50m，阀后管长 20m（均
24、包括局部阻力的当量长度 )。试求: (1）管路的流量m3/h？(2）阀前后压力表读数有何变化？*答案* （1）阀关时 P1Z 1，Z 1P 1/0.99.8110 4/(9009.81)=10mZ2P 2/0.459.8110 4/（ 9009.81）5m阀开时，两槽面间列柏式:PA/Z A A2/2P B/Z B B2/2W f（1） （Z AZ B）W f（105）9.8149.05W fWf=（ /d）u 2/2=（502030）/0.04）u 2/21250u 2 代入（1） 49.051250u 2设 0.02，则（49.05/（12500.02） ） 0.51.4m/sRe0.04
25、1.4900/ （3010 -3）1680 层流64/1680 0.038 设分析：，仍为层流49.05125064/ （0.04900/(301 0-3)）u 2 0.736 m/sVs0.7850.04 20.73636003 .33m 3/h（2）阀开后，P 1，P 210.（20 分）用离心泵将密闭储槽中 20的水通过内径为 100mm 的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为 10m,密闭槽液面上有一真空表 P1 读数为 600mmHg(真),泵进口处真空表 P2 读数为 294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径 d0=70mm,流量系数 = 0.7, U 形水银
26、压差计读数 R=170mm。 已知管路总能量损失为 44J/kg，试求：出口管路中水的流速。泵出口处压力表 P3(与图对应)的指示值为多少?(已知 P2 与 P3 相距 0.1m)。*答案* u 0 = (2P/)0.5P=Rg(o-)=0.179.81(13600-1000)=2.1104V=0.7(/4)(0.07)2(2.11042/1000) 0.5 =0.70.785(0.07) 2 (4.210) 0.5 =0.0174 m3/su=V/(0.785d2)=0.0174/(0.7850.12)=2.22m/s选低位水池的水平为基准面，取 1-1、2-2 两截面建立柏努利方程：Z1+
27、(p1/g)+(u12/2g)+He= Z2+(p2/g)+(u22/2g)+hfu1= u2= 0 , Z1= 0 , p2/g0He= Z2+hf -( p1/g) =10+(44/9.81)+0.613.6=22.7(mH2O)再选泵入口管所在面为基面，取 3-3、4-4 两截面建立柏努利方程： Z3+(p3/g)+(u32/2g)+He= Z4+(p4/g)+(u42/2g)(p4/g)=H-ho -( u42- u32)/2g+ (p3/g) ;( u42- u32)/2g0p4=g(H-ho +(p3/g) =10009.8(22.7-0.1-0.29413.6) =1.83105
28、Pa=1.8 大气压( 表)p4=1.8kgf.cm-2(表) 泵出口处的指示值为 1.8kgf.cm-211.（18 分） 如图所示，槽内水位维持不变，在水槽底部用内径为 100mm 的水管引水至用户 C 点。管路上装有一个闸阀，阀的上游距管路入口端 10m 处安有以汞为指示液的 U管压差计（s=13600kg/m 3)，压差计测压点与用户 C 点之间的直管长为 25m。问：（1）当闸阀关闭时，若测得 R=350mm，h=1.5m，则槽内液面与水管中心的垂直距离 Z 为多少m？（2）当闸阀全开时（ 阀=0.17 , =0.02） ，每小时从管口流出的水为若干 m3/h？*答案* （1）闸阀关
29、闭，系统内处于静止，由 U 管处等压面得： 水 g(Z+h)=sgRZ=s.R/ 水-h =136000.35/1000-1.5=3.26m（2）以槽液面为 1-1，管出口内侧为 2-2，管中心线为基准面，列柏式：Z1+u12 /（2g)+P 1 /(g)= Z2+u22 /（2g)+P 2 /(g)+hf又 hf=(.L/d+). u22/(2g) =(0.0235/0.1+0.5+0.17)u22 /(2g)=7.67 u22 /(2g)则 3.26+0+0=0+ u22/(2g)+0+7.67 u22/(2g)解得 u2=2.72m/sV =.d2.u2 /4 =.(0.1)22.723
30、600/4=76.87m3/h12.（20 分）如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为 833.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为 4.8m, 压力表安装位置离贮水池的水面高度为 5m。当输水量为 36m3/h 时，进水管道的全部阻力损失为 1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为 4.9 J/kg，压力表的读数为 2.5kgf.cm-2，泵的效率为 70%，试求：两液面的高度差H 为多少 m? 泵所需的实际功率为多少 kw? 真空表的读数多少 kgf.cm-2?*答案* 取截面 0-0, 1-1, 2-2, 3
31、-3 如图, 在截面 2-2 和 3-3 间列柏努利方程以 2-2为基准面(目的求 H3) Z2g+(p2/)+(u22/2)= Z3g+(p3/)+(u32/2)+Wf1at=9.807104N/m2=1kgf.cm-2 ;u=Q/A=(36/3600)(/4)0.0762=2.21m/s(2.59.807104/103)+ (2.212/2) =H39.81+4.9245.2+2.44=9.81H3 +4.9 H 3=242.74/9.81=24.74m;H= H3 +5=24.74+5=29.74m在 0-0 和 3-3 间列柏努利方程以 0-0 为基准面( 求 We)Z0g+(p0/)+(u02/2)+We=Hg +(p3/)+(u32/2)+WfWe=Hg +Wf=29.749.81+(1.96+4.9)=298.62J/kgms=Vs=(36/3600)103=10kg/s;Ne=MsWe= 10298.62wN 实 =Ne/=2986.2/0.70=4267W=4.266kw在 00 和 11 间列柏氏方程以 00 为基准面Z0g+(p0/)+(u02/2)= Z1g+(p1/)+(u12/2)+Wf(p0 p1)/=4.89.81+(2.212/2)+1.96 =51.49J/kg(p0 p1)=51.491000/(9.81103)=0.525kgf.cm-2
