化工原理流体流动练习题课件.pptx

1、第一章、流体流动流体静力学基本方程式、连续性方程、伯努利方程流体的流动类型、范宁公式、阻力系数法和当量长度法目录选择题填空题简答题计算题01选择题1.已知常温（25）下某氧气瓶内氧气的压强为10MPa,求该氧气瓶内氧气的密度（B）。A.16kg/m3 B.13.09kg/m3 C.11.5kg/m3 D.22.4kg/m3 2.已知在某空间站内，气体组成为70%的氮气、25%的氧气和5%的二氧化碳气体，则0，1atm时该空气的密度为(D )。1.293kg/m3 B.1.251kg/m3 C.1.429kg/m3 D.1.330kg/m3 3.流体表现出剪应力的充分条件是(C )。A.有速度梯

2、度 B.流体有黏性 C.有速度梯度且流体有黏性 D.理想流体4.已知大气压为100KPa时，某密闭容器上的表压显示为0.1MPa，现将该容器连同压力表移至高山上，表压显示为0.12MPa，则该处的大气压为（C）。A.120KPa B.99.9KPa C.80KPa D.99.88KPa5.用普通U型管测量仪水平管内的压降，测得R1为50mm，已知指示剂为水银，密度为13600kg/m3，水的密度为1000kg/m3，则压差为（A）A.6180.3Pa B.8202Pa C.1200Pa D.10000Pa6.将一测压表放入贝加尔湖中，测得压力为9910KPa，大气压为100KPa，水的密度取1

3、000kg/m3，则测压表的深度为（D）。A.100m B.50m C.800m D.1000m7.已知水龙头的流量为10kg/min，自来水流动的速度为1m/s，试估算与水龙头连接的圆管的内径（B）。A.2cm B.1.46cm C.1.56cm D.0.65cm1.已知常温（25）下某氧气瓶内氧气的压强为10MPa,求该氧气瓶内氧气的密度（）。A.16kg/m3 B.13.09kg/m3 C.11.5kg/m3 D.22.4kg/m3 2.已知在某空间站内，气体组成为70%的氮气、25%的氧气和5%的二氧化碳气体，则0，1atm时该空气的密度为()。1.293kg/m3 B.1.251kg

4、/m3 C.1.429kg/m3 D.1.330kg/m3 3.流体表现出剪应力的充分条件是()。A.有速度梯度 B.流体有黏性 C.有速度梯度且流体有黏性 D.理想流体4.已知大气压为100KPa时，某密闭容器上的表压显示为0.1MPa，现将该容器连同压力表移至高山上，表压显示为0.12MPa，则该处的大气压为（）。A.120KPa B.99.9KPa C.80KPa D.99.88KPa5.用普通U型管测量仪水平管内的压降，测得R1为50mm，已知指示剂为水银，密度为13600kg/m3，水的密度为1000kg/m3，则压差为（）A.6180.3Pa B.8202Pa C.1200Pa D

5、.10000Pa6.将一测压表放入贝加尔湖中，测得压力为9910KPa，大气压为100KPa，水的密度取1000kg/m3，则测压表的深度为（）。A.100m B.50m C.800m D.1000m7.已知水龙头的流量为10kg/min，自来水流动的速度为1m/s，试估算与水龙头连接的圆管的内径（）。A.2cm B.1.46cm C.1.56cm D.0.65cm1.直径为57mm3.5 mm的细管逐渐扩到108mm4mm的粗管，若不可压缩流体在细管内的流速为8 m/s，则在粗管内的流速为（A）。A.2 m/s B.l m/s C.0.5 m/s D.0.25 m/s 2.柏努利方程式中的（

6、A）项表示流体的位能。A gz；B u2/2 ；C P/；D hf3.如图所示，理想流体在在水平异径管中稳态流动，则下列说法正确的是（B）A.PA PB,B.PA PB,B.PA PB,B.PA PB,B.PA PB,C.PA=PB,D.无法判断,5.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.4 B.2 C.1 D.不能确定6.流体在粗糙管内作完全湍流时阻力损失为10J/m，现在管径不变的情况下，流量变成原来的两倍，则阻力损失为（）A.10J/m B.20J/m C.30J/m D.40J/m7.层流底层越薄()。A.近壁面速度梯

7、度越小；B.流动阻力越小；C.流动阻力越大；D.流体湍动程度越小。02填空题1.气体的粘度随温度的升高而 升高，水的粘度随温度的升高而 降低。2.牛顿粘性定律的数学表达式为 =du/dy，牛顿粘性定律适用于_牛顿_型流体。3.某设备的表压强为100KPa，则它的绝对压强为 200 KPa，另一设备的真空度为80KPa，则它的绝对压强为 20 KPa。（设当地大气压为100KPa）。4.流体动力粘度(简称为粘度)的SI单位为_Pas或Ns/m2_。运动粘度的SI单位为_m2/s_。5.如题图所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，H=4.905m，则虹吸管出口处的流速=9.81

8、m/s 。6.圆形直管内流体层流流动的速度分布呈_抛物线或抛物面_形状，摩擦阻力系数与雷诺数的关系是_=64/Re_。7.套管由572.5mm和252.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于 1633 mm2，润湿周边等于 242 mm，当量直径等于 27 mm。8.流体在粗糙管内作层流流动时，摩擦系数 与 Re 有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则 仅与 /d 有关。1.气体的粘度随温度的升高而_,水的粘度随温度的升高而_。2.牛顿粘性定律的数学表达式为_，牛顿粘性定律适用于_型流体。3.某设备的表压强为100KPa，则它的绝对压强为 KPa，另一设备的真空度为80KPa，则它的绝对压强

9、为 KPa。（设当地大气压为100KPa）。4.流体动力粘度(简称为粘度)的SI单位为_。运动粘度的SI单位为_。5.如题图所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，H=4.905m，则虹吸管出口处的流速=。6.圆形直管内流体层流流动的速度分布呈_形状，摩擦阻力系数与雷诺数的关系是_。7.套管由572.5mm和252.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于 mm2，润湿周边等于 mm，当量直径等于 mm。8.流体在粗糙管内作层流流动时，摩擦系数 与 有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则 仅与 有关。PPT模板下载： mH2O=101330 N/m2；1cP=0.01 P=0

10、.001 Pas.10.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的_2_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的_0.25_倍。11.某流体在直管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其阻力损失为原来的_0.25_倍。12.通常指边界层的范围是_速度为零至速度等于主体速度的99%的区域_。13.如图所示,水从内径为d1 的管段流向内径为d2 管段,已知,d1 管段流体流动的速度头为0.8m水柱,h1=0.7m,忽略流经AB段的能量损失(即可按理想流体处理),则h2=1.3m ,h3=1.5m 。14.实验证明，流体在管路中流动时，同一

11、截面上各点的流速是不同的，管心处流速_最大_，越靠近管壁，流速_越小_，在管壁处等于_0_。9.1atm=mH2O=N/m2；1cP=P=Pas.10.流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的_倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的_倍。11.某流体在直管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其阻力损失为原来的_倍。12.通常指边界层的范围是_。13.如图所示,水从内径为d1 的管段流向内径为d2 管段,已知,d1 管段流体流动的速度头为0.8m水柱,h1=0.7m,忽略流经AB段的能量损失(即可按理想流体处理),则h2=,h3=

12、。14.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_。03简答题标题文本预设1.在直管阻力计算中，摩擦系数在moody图里分四个区，在各区值是如何确定的？答：（1）层流区，Re2000.=64/Re;（2）过渡区，2000Re4000,摩擦系数获取通湍流区，=f(Re,d)（3）湍流区，Re4000,摩擦系数取决于Re和d，即=f(Re,d)（4）完全湍流区或阻力平方区，moody图虚线部分以上的区域，=f（/d）2.如何降低流体流动过程中的阻力损失？答：1.合理布局，减少管长和不必要的管件和阀门。2.适当增加管径并尽量选用光滑管

13、3.高粘度的液体输送时，可采用加热或强磁场处理的办法降低流体的黏度。4.允许的话，可以在流体中加入减阻剂 流体流动类型的分类和判断依据，写出相应的公式。答：依据质点的运动方式可以分为层流和湍流两种，层流时质点沿管轴方向作水平直线运动，湍流时速度和方向随时在改变。判断的依据是雷诺数：水在在圆形直管内流动时，Re=du/。当Re2000时，为层流；2000Re4000时为过渡流；Re4000时，为湍流。04计算题1.在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960/的油品，油面高于罐底 9.6 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm

14、的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23106 Pa，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 F油 F螺解：F油=P油A油=gh(d油)2/4 -2分 =9609.81(9.6-0.8)3.14 0.762 N -3分 =3.76104 N -3分 F螺=P螺A螺n=P螺(d螺)2/4 -2分 =32.231063.140.0142n -3分 =4.96103 N -3分 由F油 F螺 得 n 7.6 -2分 取 n min=8 至少需要8个螺钉 2.管压差计的指示液为水银，两管间的连接管内充满水。以知水银面与基准面的垂直距离分别为：1=2.3m，2=1.

15、2m,3=2.5m,4=1.4m。锅中水面与基准面之间的垂直距离5=3m。大气压强a=99.3103。试求锅炉上方水蒸气的压强0。解解:取取1-1,2-2,3-3为为等压面等压面P1=Pa+水银水银g(h1-h2)-3分分P2=P1-水水g(h3-h2)-3分分P3=P2+水银水银g(h3-h4)-3分分P0=P3-水水g(h5-h4)-3分分 =Pa+水银水银g(h1-h2)-水水g(h3-h2)+水银水银g(h3-h4)-水水g(h5-h4)-4分分 =99.3 103 +13.61039.81(2.3-1.2)1.01039.812.5-1.2+13.61039.812.5-1.4 1.

16、01039.813-1.4)Pa 0=3.64105Pa -4分分3.3.自自管口通入压缩氮气管口通入压缩氮气,用阀用阀1 1控制气速很小控制气速很小(通过吹气管通过吹气管4 4的流阻可忽略的流阻可忽略)。U U管压差计管压差计3 3的读数的读数R,R,可反映贮罐可反映贮罐5 5内液位。已知指示液为水银内液位。已知指示液为水银,R=20OmmR=20Omm,罐罐内液体密度内液体密度100Okg/m100Okg/m3 3,贮罐上方与大气相通贮罐上方与大气相通,求求h h为若干。为若干。解：解：bapp gRppHgb 0ghppa 013600 0.22.721000HgRhm4.用泵从水池中输

17、送水至蒸发室，流量为18m3/h，已知水的密度为1000kg/m3，大气压为100kPa，蒸发室压强200mmHg(真空度)，蒸发室入口处高度超出水池液面15m，管规格为573.5mm，全部能损为100J/kg。泵效率为0.7，求泵的轴功率。19解：由柏努利方程：解：由柏努利方程：fehpugZWpugZ2222121122其中其中),Pa(266661013307602002表压表压 p)(0,0,0111表压表压 puZm,152 Z22182.55/3600/4 0.05sVum s100/fhJ kg31000/kg m22.552666615 9.81100223.7/21000ew

18、J kg223.7 18 1000/36001118.5eesesNwWwVW1118.515980.7eNNW5.套管换热器内外管均为光滑管,直径各为302.5mm与563mm。平均温度为40C的水以10m3/h流过套管环隙,试估算水通过环隙每米管长的压强降。d0di解解：设外管内径为设外管内径为d d0 0，内管外径为，内管外径为d di i4)(2o2idDA 流通截面积流通截面积222m00126.04)03.005.0(14.3 m/s2.200126.0360010 AVus 流速流速431065.610656.02.9922.202.0 查附录查附录0196.0 查查MoodyM

19、oody图：图：Pa/m235322.22.99202.010196.02 3/2.992mkg udRee 湍流湍流22udlpef 212udlpef m02.003.005.0oi dD环隙当量直径环隙当量直径)(4)(4oi2o2idDdDde sPa 310656.0 1.将6kg/s的溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应器液面上方保持50kPa的真空度，高位槽液面上方为大气压强。管道为的钢管，管内径为60mm，总长为50m，管路所有的局部阻力当量长度为15m。若泵效率为0.7，求泵的轴功率。（溶液的密度为1000kg/m3，取 0.03）2.将5.56kg/s的溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应器液面上方保持26.710Pa的真空读，高位槽液面上方为大气压强。管道为的钢管，总长为50m，管线上有两个全开的闸阀（全开的闸阀的当量长度0.45m），一个孔板流量计（局部阻力系数为4），5个标准弯头（标准弯头的当量长度2.1m）。反应器内液面与管路出口的距离为15m。若泵效率为0.75，求泵的轴功率。（溶液的密度为1073kg/m3，黏度为6.310-4Pa.s，取 0.029，进出口阻力系数分别为0.5和1）。