流體流動習題課

第三章流體流動過程及流體輸送設備復習基本概念密度、重度、比重、比容、壓強、流量、流速、粘度1atm=1.033at=760mmHg=10.33mH2O=1.01325×105Pa表壓=絕壓-當?shù)卮髿鈮赫婵斩?當?shù)卮髿鈮?絕壓流量體積流量qv質(zhì)量流量qm摩爾流量qnqm=Mqnqm=ρqv流速:u=qv/S

[m/s]粘度:μ=τ/(du/dy)[Pa·s]

1Pa·s=103cP=10P連續(xù)性方程qm1=qm2qv1ρ1=qv2ρ2u1S1ρ1=u2S2ρ2u1d12=u2d22=…=undn2=常數(shù)理想流體流動過程中的柏努利方程實際流體流動過程中的柏努利方程U形管壓差計孔板流量計測量流量轉(zhuǎn)子流量計測量流量流動型態(tài)Re≤2000，滯流；Re≥4000，湍流；2000<Re<4000

，過渡區(qū)。直管阻力滯流流動局部阻力離心泵特性曲線例：水在一傾斜管中流動，如附圖所示，已知壓差計讀數(shù)為200mm，試問測量段的阻力為多少？解：在兩測壓孔之間列柏努利方程式：由流體靜力學方程測量流體流量的流量計主要有:_______,_________，________；測量管內(nèi)流體點速度,則用______。填空題孔板流量計,文丘里流量計,轉(zhuǎn)子流量計;測速管某流體在圓管中呈層流流動,今用皮托管測得管中心的最大流速為2m/s,此時管內(nèi)的平均流速為__________.1m/s雷諾準數(shù)的表達式為________________。當密度ρ＝1000kg/m3,粘度μ=1cP的水,在內(nèi)徑為d=100mm,以流速為1m/s在管中流動時,其雷諾準數(shù)等于__________,其流動類型為_____.Re=dｕρ/μ;105;湍流某流體在圓管中呈湍流流動,今用皮托管測得管中心的最大流速為4m/s,此時管內(nèi)的平均流速為_______.3.2m/s牛頓粘性定律用粘滯力的表達式為_______________.

用剪應力的表達式為_______________.F=μAdu/dy;τ=μdu/dy某物質(zhì)的密度為791kg/m3,其比重為_________,其比容為________.0.791;0.00126m3/kg圓管中有常溫下的水流動,管內(nèi)徑d=100mm,測得其中的質(zhì)量流量為11.8kg/s,其體積流量為______.平均流速為________.0.0118m3/s1.5m/s當20℃的水(ρ=998.2kg/m3,μ=1.005cP)在內(nèi)徑為100mm的光滑管內(nèi)流動時,若流速為1.5m/s時,其雷諾準數(shù)Re為______,直管摩擦阻力系數(shù)λ為_______.1.49X105;0.0161

計算管道流體局部阻力的方法有:___________,_______,其相應的阻力計算公式為:_____,_______

當量長度法;阻力系數(shù)法;在流體阻力計算中,當量長度的定義是___________能產(chǎn)生與某局部阻力相當?shù)闹惫荛L度,稱為該局部阻力的當量長度流體流動形態(tài)用＿＿＿來判斷，當＿＿＿時為湍流，當＿＿＿＿＿時為滯流，當＿＿＿＿＿時為過渡流。雷諾準數(shù)，Re≥4000，Re≤2000，Re在2000-4000之間。化工生產(chǎn)中，物料衡算的理論依據(jù)是＿＿＿＿＿＿＿，能量衡算的理論基礎是＿＿＿＿＿＿＿＿。質(zhì)量守恒定律，能量守恒定律。

流體體積流量一定時，有效截面擴大，則流速＿＿＿，動壓頭＿＿＿，靜壓頭＿＿＿。減少，減少，增加。理想流體在變徑管路中作穩(wěn)定的連續(xù)流動時，在管子直徑縮小的地方，其靜壓力______________。減少當?shù)卮髿鈮簽?45mmHg，測得一容器內(nèi)的絕對壓強為350mmHg，則真空度為__________。測得另一容器內(nèi)的表壓強為1360mmHg，則其絕對壓強為_________。395mmHg；2105mmHg

套管由φ57×2.5mm和φ25×2.5mm的鋼管組成，則環(huán)隙的流通截面積等于__________，潤濕周邊等于__________，當量直徑等于__________。1632mm2；242mm；27mm流體的粘度指__________________________。粘度值隨溫度變化而變化，對于液體，溫度升高，粘度_______；對于氣體，溫度升高，粘度________。流體流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)減少增大

流體在等徑管中作定態(tài)流動，流體由于流動而有摩擦阻力損失，流體的流速沿管長________。不變液柱壓力計量是基于______________原理的測壓裝置，用Ｕ形管壓差計測壓時，當一端與大氣相通時，讀數(shù)R表示的是__________或___________。流體靜力學；表壓；真空度油在管中作層流流動，若流量不變，管徑不變，管長增加一倍，則摩擦阻力損失為原來的______倍。2

油在管中作層流流動，若流量不變，管長不變,管徑增加一倍，則摩擦阻力損失為原來的______倍。1/16油在管中作層流流動，若流量不變,管徑，管長不變，油溫升高，粘度為原來的1/2，則摩擦阻力損失為原來的_____倍。1/2孔板流量計和轉(zhuǎn)子流量計的最主要區(qū)別在于：前者是恒_______，變__________；后者是恒__________，變__________。截面；壓差；壓差；截面

在測速管中，測壓孔正對水流方向的測壓管液位代表______，流體流過測速管側(cè)壁小孔的測壓管液位代表__________。沖壓頭；靜壓頭某流體在圓形直管中作滯流流動時，其速度分布是__________型曲線，其管中心最大流速為平均流速的__________倍，摩擦系數(shù)λ與Re的關系為________。拋物線；2倍；λ＝64/Re

流體在管內(nèi)作湍流流動時(不是阻力平方區(qū))，其摩擦系數(shù)λ隨____________和______________而變。Re；ε/d(相對粗糙度)流體在圓管內(nèi)流動時，我們把速度梯度顯著存在的區(qū)域稱為_______。流動邊界層液體在圓管內(nèi)作穩(wěn)定連續(xù)滯流流動時，其摩擦阻力損失與管內(nèi)徑的___________次方成反比,與管長,流速及粘度成_______比例。2,正比

靜止液體中兩處壓力相等的條件是___________。

連通的、同一液體、同一水平面。某液體在套管環(huán)隙內(nèi)流動，大管規(guī)格為φ56×3mm，小管規(guī)格為φ30×2.5mm,液體粘度為1mN·s/m2，密度為1000kg/m3，流速為1m/s則該液體在套管環(huán)隙內(nèi)流動的Re=_________。20000277K的水，粘度為1mN·s/m2，在內(nèi)徑為20mm的管內(nèi)，作穩(wěn)定連續(xù)滯流時的最大流速為________m/s。0.1實驗證明，流體在管內(nèi)穩(wěn)定流動時，當Re≤______時，流動類型為滯流，滯流時的摩擦系數(shù)λ與______成反比，而與管壁的_______無關；湍流時，當Re一定，則λ隨ε/d的增加而_________。2000；Re；粗糙度；增大P/(ρg)的物理意義是表示流動系統(tǒng)某截面處單位____流體所具有的靜壓能，稱為__________。重量：靜壓頭

流體在圓管內(nèi)流動時，由于流體具有粘性，使得____處速度為零，管的________處速度最大。管壁；中心選擇題1．若已知流體在管內(nèi)流動的摩擦系數(shù)與雷諾準數(shù)成反比，則管內(nèi)的流動類型為

。A．滯流B．過渡流C．湍流D．紊流2．液體在管內(nèi)作穩(wěn)定流動時，管內(nèi)流速的大小變化

。A．與管徑和流動方向的改變及管路上是否有閥門、管件均有關系；B．只與管徑有關，而與流動方向的改變和管路上是否有閥門、管件無關；C．與管徑和管路上是否有閥門及管件有關，而與流動方向的改變無關；D．只與流動方向和管路上有無閥門及管件有關，而與管徑無關。AB3．國際單位制（SI）中，粘度的單位為Pa·s，其基本單位表達式為

。

A．kg·s-1·m-1B．kg·s3·m-3

C．kg·m·s-2D．kg-1·s-1·m-14．流體在圓形直管中滯流流動時，若雷諾準數(shù)一定，隨著管壁相對粗糙度增大，則摩擦系數(shù)

。A．不變B．增大C．減?。疅o法確定AA5．離心泵吸入口壓強為30KPa，當?shù)卮髿鈮簭姙?00KPa，則泵吸入口真空表的讀數(shù)為

。A．130KPaB．70KPaC．65KPaD．30KPa6．可壓縮流體在等徑水平直管中流動時，下列說法正確的是

。A．流體的平均流速為定值；B．流體的質(zhì)量流量為定值；C．流體的體積流量為定值；D．流體的體積流量、質(zhì)量流量均為定值。BB7．流體的粘度隨溫度而改變，溫度升高，液體和氣體的粘度分別為

。

A．前者減小，后者減小B．前者減小，后者增大C．前者增大，后者增大D．前者增大，后者減小8．在完全湍流（阻力平方區(qū)）時，粗糙管的摩擦系數(shù)值

。A．與光滑管相同B．只取決于ReC．只取決于相對粗糙度D．與粗糙度無關BC例題2.水由高位槽流入貯水池，若水管總長（包括局部阻力的當量長度在內(nèi)）縮短25%，而高位槽水面與貯水池水面的位差保持不變，假定流體完全湍流流動(即流動在阻力平方區(qū))不變，則水的流量變?yōu)樵瓉淼?/p>

倍。

A.1.155B.1.25C.0.75D.1.185

A練習題：某車間用壓縮空氣壓送98%的濃H2SO4（密度為1840kg/m3），要求流量為2m3/h，輸送管道采用Ф37×3.5mm的無縫鋼管，總的能量損失為1mH2SO4（不包括出口損失），兩槽中液位恒定，試求所需壓縮空氣的壓力。Pa22’11’壓縮空氣10m解：如圖選取截面，在1-1'和2-2'截面間列柏努利方程：練習題:如圖所示的儲油罐中盛有密度為960Kg/m3的油，油面距罐底9.6m，油面上方為常壓。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760mm的圓孔，其中心距罐底800mm，孔蓋用M14鋼制的螺釘，材料的剪應力取為3.93×107N/m2。問至少需要幾個螺釘？9.6m800mm解：孔中心處靜壓強圓孔受力每個螺釘受力極限所需螺釘數(shù)至少需要7個螺釘。例題3.欲知某地下油品貯槽的液位H，采用圖示裝置在地面上進行測量。測量時控制氮氣的流量使觀察瓶內(nèi)產(chǎn)生少許氣泡。已知油品的密度為850kg／m3。并測得水銀壓強計的讀數(shù)R為150mm，同貯槽內(nèi)的液位H等于多少?解：因觀察瓶內(nèi)只有少許氣泡產(chǎn)生，這表明管內(nèi)氮氣的流速極小，可近似認為處于靜止狀態(tài)。由

得

因氮氣密度很小，所以

貯槽內(nèi)液位為

例題4.利用虹吸管將池中90℃熱水引出，兩容器水面的垂直距離為2m，管段AB長5m，管段BC長10m(均包括當量長度)，管徑為20mm，直管摩擦系數(shù)為0.02。若要保證管路不發(fā)生汽化現(xiàn)象，管路頂點B的最大高度為多少？(已知90℃熱水的飽和蒸汽壓為70.1kPa)解：在斷面1—1和2—2之間列機械能衡算式，求管內(nèi)流速：求得

代入數(shù)據(jù)求得：

當頂點壓強

在斷面1-1和B-B之間列機械能街算式，可求出B點最大高度為：B點處將發(fā)生汽化設例題5.圖示離心泵管路系統(tǒng)，吸入管直徑d′=80mm,長l1=6m,阻力系數(shù)λ1=0.02；壓出管直徑d″=60mm,長l2=13m,阻力系數(shù)λ2=0.03；在壓出管C出裝有閥門，其局部阻力系數(shù)ζ＝6.4，吸入管路和排出管路各有一個90°彎頭，ζb=0.75。管路兩端水面高度差H＝10m，泵進口高于水面2m，管內(nèi)水流量為12L/s。求（1）每千克流體需從泵獲得多少機械能？

（2）泵進，出口截面的壓強PA和PB各為多少？

（3）如果是高位槽中的水沿同樣管路向下流出，管內(nèi)流量不變，問是否需要安裝離心泵？解：(1)泵吸入管內(nèi)的流速為

泵壓出管內(nèi)的流速為在截面1-1和2-2之間列機械能衡算式，并求算：（2）以截面1-1為基準，在截面1-1和A-A之間列機械能衡算式，并求算在截面2-2和B-B之間列機械能衡算式，并求算注：也可先求（2），再求（1）

在截面A-A和B-B之間列機械能衡算式，（忽略泵進出口高差）并求算(3)在截面2-2和1-1之間列機械能衡算式，可求得沿同一管路（無泵），輸送同樣流量需要補償?shù)淖枇p失：管路兩端流體的勢能差為

因勢能差不足以克服管路在規(guī)定流量下的阻力，所差部分需要由輸送機械提供。例題：水在管內(nèi)流動，截面1處管內(nèi)徑為0.2m，流速為0.5m/s，由于水的壓強產(chǎn)生水柱高1m；截面2處管內(nèi)徑為0.1m。若忽略水由1至2處的阻力損失，試計算截面1、2處產(chǎn)生的水柱高度差h為多少m？

水1mh解：1-1’、2-2’間列柏努利方程式：Z1+u1