第一章 流体流动

一、填空题：

1. 雷诺准数的表达式为__ Re=dｕρ/μ____。当密度ρ＝1000kg.m,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m.s,其雷诺准数等于_____10_____,其流动类型为__湍流____. 2. 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____850_____mmHg,真空度为___-100____mmHg.

4. 管出口的局部阻力系数等于___1.0_____,管入口的局部阻力系数等于___0.5___. 5. 流体体积流量用＿＿ｑu.A＿＿＿来计算；质量流量用＿＿ｑu.A.ρ＿＿＿来计算；而流体流速用＿＿u＝ｑ/A＿＿＿来计算。

6. 流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿湍流＿＿，其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿Wm＝0．8Wｍａｘ＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿滞流＿，其平均速度为＿＿＿＿Wm＝0.5Wｍａｘ＿＿。

7. 流体在等径管中作稳定流动,流体由于流动而有摩擦阻力损失,流体的流速沿管长 _不变。

8. 当Re 为已知时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=_____64/Re _____,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与_____ Re _______、_____ε/d ________有关。

9. 牛顿粘性定律的表达式为____τ=μdu/dy ______,动力粘度 (简称为粘度)μ的SI单位为____ Pa.s或N.s.m ____。运动粘度ν的SI单位为_____ m.s _____。

10. 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_____减小_____,摩擦系数______增大______,管道总阻力损失____不变______。 11. 流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有____粘性_____。

12. 压头转换实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头值,流速再增大时,液位高度____降低___,因为___阻力损失增大________。

13. 静止液体中两处压力相等的条件是___连续、同一液体、同一水平面_____。

14. 液体在园管内作稳定连续流动时,当Re≤___2000_____时为滞流流动,其λ=___64/Re ____;当Re≥____4000____时为湍流流动。当Re继续增大到大于某一定值时,则流体流动在完全湍流区,当ε/d为一常数时,其λ值为___常数____。

16. P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位__重量________流体所具有的静压能,称为______静压头_________。

17. 当20℃的水（ρ=998.2kg.m,μ=1.005 厘泊）在内径为100mm的圆管内流动时,若流速为1.0 m.s

,其雷诺数Re为______9.93×10_________,流动型态为____湍流_______。

18. 雷诺准数的表达式为____ Re=duρ/μ________。当密度ρ=1000kg.m,粘度=1（厘泊）的水,在内径为d=15mm,以流速为0.1 m.s,雷诺数等于____1500______,流动类型为______层流______。

19.柏努利方程实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头,当流速再增大时,液位高度__降低_____,因为___阻力损失增大________,

20. 如图所示，已知,ρ水=1000kg.m,ρ空气=1.29kg.m,R=102mm ,则△P=____1___kN.m,ξ=___2___。

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二、选择题：

1.一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是（A ）关系 A. 体系＞大气压 B. 体系＜大气压 C. 体系＝大气压

2. 流体在园管内流动时,管中心流速最大,若为湍流时,平均流速与管中心的最大流速的关系为（ B ） A. Um＝1/2Umax B. Um＝0.8Umax C. Um＝3/2Umax

3. 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( 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 4. 转子流量计的主要特点是( C )。

A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。 6. 层流与湍流的本质区别是：( 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<湍流的雷诺数；D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。

7. 在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（C）倍。 A. 2 B. 8 C. 4

8. 柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明,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 ）

A. a位置 B. c位置 C. b位置

9. 用SI制基本单位表示的压强的单位应该是（C ） A. Pa B. N.m C. kg.m.s D. mmHg 10. 表压与大气压、绝对压的正确关系是（A ）。 A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压 C. 表压＝绝对压+真空度

11. 流体在园管内作滞流流动时,阻力与流速的（ C ）成比例,作完全湍流时,则呈（ A ）成比例。 A. 平方 B. 五次方 C. 一次方

12. 流体流动产生阻力的根本原因是,因为流体流动（C ）。

A. 遇到了障碍物； B. 与管壁产生摩擦 C. 产生了内摩擦切向力

13. 在稳定连续流动系统中,单位时间通过任一截面的（ B ）流量都相等。 A. 体积 B. 质量 C. 体积和质量

14.稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。

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A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变、不随位置变 C. 既不随时间变，也不随位置变

15. 转了流量计的工作原理主要是靠流体（C ）。

A. 流动的速度 B. 对转子的浮力 C. 流动时在转子的上、下端产生了压强差。 16. 将管路上的阀门关小时,其阻力系数（B ）。 A. 变小 B. 变大 C. 不变

17. 水在园形直管中作滞流流动,流速不变,若管子直径增大一倍,则阻力损失为原来的（ A ）。 A. 1/4 B. 1/2 C. 2倍

18. 设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强（ B ）。 A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压、

19. 一般情况下,温度升高,液体的粘度（ B ）；气体的粘度（ A ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变

20. 园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（ A ）。 A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流 三、判断题：

1. 化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（√ ）

2.用U形管液柱压差计测量流体压强差时,测压管的管径大小和长短,都会直接影响测量的准确性。（× ） 3. 当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。（ × ）

4. 当流体充满导管（圆形）作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。（× ） 5. 牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。( × )

6. 孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文氏流量计小得多。（× ）

7. 经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型肯定是层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他单位制应有另外数值。( × )

8. 表压强代表流体的真实压强。（ × ）

9. 流体流动状态的判断依据是雷诺数Re。（ √ ）

10.一般情况下气体的粘度随温度的升高而增大（ √ ）；液体的粘度随温度的升高而减小。（ √ ） 11. 流体在园管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。（ √ ）

12. 当量直径de,既可用来计算雷诺数Re（ √ ）；也可用来计算非园形管子的截面积。（ × ） 13. 流体阻力产生的根本原因是流体与壁面之间的摩擦而引起的。（ × ）

14. 原油在园形管中作湍流流动时,其它条件不变,而管长增加一倍,则阻力损失增加一倍,（ √ ） 15. 在并联的各条管路中稳定流动时,流体的能量损失皆相等。（ √ ） 16. 液体的相对密度是指液体的密度与水的密度的比值。（√ ）

17. 流体流经孔板流量计的能量损失较大（ √ ）；而流经文丘里流量计的能量损失较小（ √ ） 18. 滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（ × ）

20. 稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等（√ ）；则流经各截面处的体积流量也相等（√ ） 四、简答题：

2. 学习流体流动与输送,你认为应解决些什么问题？ ***答 学习流体流动与输送一般应解决以下问题：

(1) 合理选择流体输送管道的管径。 (2) 确定输送流体所需的能量和设备。 (3) 流体流量测量和速度、体积和质量流量、压力，以及控制。 (4) 流体流动的形态和条件，作为强化设备和操作的依据。 3. 理想流体和实际流体如何区别？

***答案 理想流体是流体没有粘性，流动时，不产生摩擦阻力，液体体不可压缩，受热不膨胀；而实际流体是具有粘性，有摩擦阻力，液体是可以压缩，受热是膨胀。

4.（8分） Z＋p/ρｇ＝Zp/ρｇ （1）， ｐ＝ｐρｇh （2） 这两个静力学方程式说明些什么？

***答案 (1)说明静止的连续的同一流体,同一水平面上的各点，深度相同，它的压强亦相等；

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(2)说明液体内部任一点的压强是液面深度的函数，距离液面越深，则压强越大，当液面压强变化，必将引起液体内部各点发生同样大小的变化。

7. 何谓层流流动？何谓湍流流动？用什么量来区分它们？

***答案 层流：流体质点沿管轴作平行直线运动，无返混，在管中的流速分布为抛物线，平均流速是最大流速的0.5倍。

湍流：流体质点有返混和径向流动，平均流速约为最大流速的0.8倍。 以Re来区分，Re<2000为层流、Re>4000为湍流。

8. 何谓牛顿型流体？何谓非牛顿型流体？

***答案 服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体。不服从牛顿粘性定律的，称为非牛顿型流体。非牛顿型流体又分为假塑性流体和胀塑性流体。

11.在有一个稳压罐的一条管径不变的输送管上的A.B处分别装上一个相同规格的压力表（如图所示）。问： （1）当管路上的阀门C关闭时，两个压力表的读数是否一致？为什么？（2）当管路上阀门C打开时，两个压力表的读数是否相同？为什么？（设A.B处的气体密度近似相等）

***答案 （1）阀C关闭时，流体为静止状态，同

一水平面上∴P=P

（2）阀C打开，流体流动，有阻力，为Z=Zd=d 且ρ=ρ 则u=u ∴PP

15. 在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水（μ油＞μ水）,若雷诺数相同,且密度相近,试判断油速大还是水速大？为什么？

***答案 ∵Re油=Re水 而 u油＞u水，∴ u油＞u水

18. 如图所示，A.B.C三点在同一水平面上，d=d=d （1）当阀门关闭时，A.B.C三点处的压强哪个大？哪个小？或相等？

（2）当阀门打开，高位槽液面保持不变，A.B.C三点处的压强哪个大？哪个小？或相等？

***答案***

（1）阀门关闭，水处于静止状态，P=P=P （2）阀门打开，水稳定流动，有阻力，且d=d=dP

PP

19. 如图所示：A.B.C三点在同一水平面上，d=ddd1）当闸阀关闭时，A.B.C三点处的压强那个大？哪个小？或相等？（2）当阀门打开，高位槽水位稳定不变，

A.B.C三截面处的压强、流量、流速哪个大？哪个小？或相等？

***答案 (1) p=p=p (2) ① V=V=V ②u=u uu uu

③ 流动流体有阻力，由柏努利方程知：PP PP P与Puuhc之值决定

20. 什么叫化工单元操作？常用的化工单元操作有哪些？

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