【密度】某烟道气（可视为理想气体混合物）的组成中含CO2为13%，H2O为11%,N2为76%，温度为400℃,压强为98.64kPa。若以上百分数为体积百分率，该混合气体的平均分子量为__________，密度为_______；若以上百分数为质量百分率，该混合气体的平均分子量为__________，密度为_______。

解：当所给条件为体积百分率时

M?0.13?44?0.11?18?0.76?28?28.98

??pM98.64?28.98??0.511 kg/m3 RT8.314?673当所给条件为质量百分率时

M?0.13/4?410.11?/18 ol?27.62 g/m0.76/28??pM98.64?27.62??0.487 kg/m3 RT8.314?673【表压、绝压及真空度】某容器内的绝对压强为200 kPa，当地大气压为101.3 kPa，则表压为98.7kPa；另一容器内的绝对压强为85.5 kPa，当地大气则表压为 -14.8 kPa ，真空度为 14.8 kPa 。 【粘度】无粘性的流体，称为____________________流体。(理想)

一般情况下，温度升高，气体的粘度___________， 液体的粘度_____________。(增大 减小)

粘度的物理意义是____________________________________。(促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力) 流体流动时产生内摩擦力的根本原因是 流体具有粘性。

【适宜流速计算】内径为27mm的处来水管其设计输水能力宜为__1.03~6.18 m/h __。

解：水的适宜流流速范围为 0.5~3m/s，故其流量宜为0.785×0.027×0.5~0.785×0.027×3即1.03~6.18 m/h 【连续性方程】以下方程中哪一个方程适用于可压缩流体? B

A.ρu=常数 的条件。

答案：

B. ρAu=常数

C.u1A1=u2A2

D.u1d12=u2d22

【伯努利方程】柏努利方程是以1kg不可压缩流体为基准推导出的，若用于可压缩流体时必须符合_____________________________

2

2

3

3

p1?p2?100%?20%要求式中分母p1 用绝压。 p1若忽略A、B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。 A. 位置a B.位置b C.位置c

abcBA

【流动型态与速度分布】当20℃的甘油（密度为1261 kg/m，粘度为1.499 cP），流经内径为100 mm的圆形直管时，其平均流速

3

为1m/s,其雷诺数为____________，流动形态为_____________，管中心处的最大流速为________________。(84123 湍流 1.25)

流体在圆管内流动时，管中心处流速最大，若为层流流动，平均流速与管中心的最大流速的关系为u=0.5 umax; 若为湍流流动，平均流速与管中心的最大流速的关系为u=0.8 umax。

层流与湍流的本质区别是 层流无径向流动，而湍流有径向流动 。 【边界层】

在化工过程中，流动边界层分离的弊端主要是_________；其可能的好处则表现在_______________________。（增大阻力损失 促进传热与传质）

流体在管内作湍流流动时，层流内层的厚度随Re数的增大而减薄。层流内层越薄， 流体的湍动程度越强 。

【摩擦系数】流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)，其摩擦系数λ随___________ 和______________而变。(雷诺数 管子的相对粗糙度)

流体在管内的流动进入充分湍流区时，其摩擦系数λ仅与_______________有关。（管子的相对粗糙度） 【因次分析】量纲（因次）分析法的主要依据是__因次一致性或量纲一次性方程_ _。

【阻力损失的计算】流体在圆管内作层流流动，如将速度增加一倍，则阻力为原来的____________倍。（2）

流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的__________项。（压强能）

水在圆形直管中作完全湍流时，当输送量、管长和管子的相对粗糙度不变，仅将其管径缩小一半，则阻力变为原来的 32 倍。 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,水流过直管的摩擦系数____________，管道总阻力损失____________。（增大 不变)

如右图所示：已知：?水A.B间位差不计）

解：(?p??1000kg?m?3, ?空气?1.29kg?m?3, R=51mm,则△p=_____ N?m?2,ξ

=___（两测压点

?g?z??p?(?i??)gR?(1000?1.29)?9.81?0.051?499.7 Pa

?p499.7u2?=? ??2?499.7/1000/12?1 ?10002

下图中高位槽液面保持恒定，液体以一定流量流经管路，ab与cd两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，则( )。 (1) U形压差计读数 R1＝R2; (2) 液体通过ab与cd段能量损失______。 hf ab＝hfcd；(3) ab与cd两段压差______。Δpab＜Δpcd；(4) R1值表示_______。 ab段流动能量损失

【流量计】测流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压差值 不变，孔板流量计两端压差值 增大 。

转子流量计的主要特点是__恒流速、恒压差、变截面 ，孔板流量计的主要特点是__变流速、变压差、恒截面. 用皮托管来测量气体流速时，其测出来的流速是指 皮托管头部所处位置上气体的点速度 。

孔板流量计的孔流系数Co，当Re数增大，其值 先减小，当Re数增大到一定值时，Co保持为定值 。

在测速管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表_冲压头__，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表___动压头__。

综合计算题

用泵将20 ℃的水从敞口贮槽送至表压为1.5×105 Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如附图1所示。输送1．【静力学方程与伯努利方程的综合应用】如图所示，用泵将水由低位槽打到高位槽(两水槽均敞口，且液面保持不变)。已知两槽

液面距离为20 m，管路全部阻力损失为5 m水柱，泵出口管路内径为50 mm，其上装有U型管压力计，AB长为6 m，压力计读数R为40 mmHg，R'为1200 mmHg，H为1mH2O。设摩擦系数为0.02。求：⑴ 泵所需的外加功(J/kg)；⑵ 管路中水的流速(m/s)；⑶ A截面的表压强(kPa )。

解：⑴ 计算泵所需的外加功

以低位槽液面(1-1面)为位能基准面，在低位槽液面(1-1面)与高位槽液面(2-2面)间列柏努利方程：

2u12p2u2gz1???he?gz2????hf,1?2

?2?2p1he?g(z2?z1)?p2?p1?2u2?u12???hf,1?2

2p2?p1?pa,z2?z1?20 m,u2?0,u1?0,?Hf,1?2?5

he?9.81?20?0?0?9.81?5?245.3 J/kg

⑵ 计算管路中水的流速

以A-A面为位能基准面，在A-A面与B-B面间列柏努利方程：

22uApBuBgzA???gzB????hf,A?B

?2?2

pA因为u1?u2，所以

gzA?pA??gzB?pB???hf,A?B

即

?hf,A?B?(pA??gzA)?(pB??gzB)?

由压差计的原理

(pA??gzA)?(pB??gz?i??)g RB)?(所以

?hf,A?B?(?i??)gR??(13600?1000)?9.81?0.04?4.94 kJ/kg

1000又因为

?hf,A?BlA?Bu26u2???0.02???4.94

d20.052

解得：u?2.03 m/s

pA?(?i??)gR?pB??g(zB?zA)

⑶ 计算A截面的压强 由第一个U形压差计 对第二个U形压差计 所以

pB?pC??g(H?zB?zA)?pa??igR???g(H?zB?zA) pB(表)??igR???g(H?zB?zA)

pA(表)?(?i??)gR??igR???gH??g(zB?zA)??g(zB?zA)

?(?i??)gR??igR???gH

?(1360?0100?0)9.?81?0.04?1360?09.?811.?21?0

?1.552?105Pa

[利用位差输液]

如本题附图所示，水从贮水箱A经异径水平管B及C流至大气中。已知水箱内液面与管子中心线间的垂直距离为5.5m，保持恒定，管段B的直径为管段C的两倍。水流经B、C段的摩擦阻力分别为?hf,B?15J/kg,?hf,C?15J/kg。由水箱至

管段B及由管段B至管段C的突然缩小损失可以忽略，而管段C至外界的出口损失不能忽略。试求：

（1）水在管路C中的流速；（2）水在管路B中的流速；（3）管段B末端内侧的压强。

补充水1溢流15.5m3BC22

A3解：（1）水在管路C中的流速

在水箱1-1面入管C出口内侧2-2面间列柏努利方程，以水平管中心线为位能基准面：

2u12p2u2gz1???gz2????Wf,1?2

?2?2p1z1?5.5 m；p1?0（表压）；u1?0；z2?0；p2?0（表压）；u2?uC

?Wf,1?2?15?30?45 J/kg

2uC9.81?5.5??45

2uC?4.232 m/s

（2）水在管路B中的流速

22uB?uC(dC/dB)?4.232/4?1.058 m/s

（3）管段B末端内侧的压强

在水箱1-1面与管B出口内侧3-3面间列柏努利方程，以水平管中心线为位能基准面：

2p3u3u12gz1???gz3????Wf,1?3

?2?2p1z1?5.5 m；p1?0（表压）；u1?0；z3?0；u3?1.058 m/s

?Wf,1?3?15 J/kg

p31.05829.81?5.5???15

10002管段B末端内侧的压强

p3?3.84?104 Pa