流体力学流体机械习题1.docx
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流体力学流体机械习题1
流体流动
一、填空题:
1.牛顿粘性定律用内摩擦力的表达式为_____________.用剪应力的表达式为____________.
答案:
F=μAdu/dy;τ=μdu/dy
2.当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为50mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg.
答案:
800;-50
3.计算流体局部阻力损失的方法有:
_______________,_________________,其相应的阻力损失计算公式为_______________,____________________。
答案:
当量长度法;阻力系数法;
hf=λ(le/d)(u2/2g);hf=ζ(u2/2g);
4.理想流体是指________________________________;而实际流体是指___________________________。
答案:
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。
5.牛顿粘性定律表达式为______________,其比例系数(粘度)的物理意义是_____________________。
答案:
τ=F/A=μdu/dy;在单位接触面积上,速度梯度为1时,流体层间的内摩擦力。
6.流体流动的型态用_____来判断,当________时为湍流,当________时为滞流,当______时为过渡流。
答案:
雷诺准数,Re≥4000,Re≤2000,Re在2000-4000之间。
7.化工生产中,物料衡算的理论依据是_________________,热量衡算的理论基础是________________。
答案:
质量守恒定律,能量守恒定律。
8.当流体的体积流量一定时,流动截面扩大,则流速__________,动压头___________,静压头___________。
答案:
减少,减少,增加。
9.流体的粘度指______________________________________。
粘度随温度变化而变化,液体的粘度随温度升高而________;气体的粘度则随温度升高而________。
答案:
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
10.液柱压力计量是基于______________原理的测压装置,用U形管压强计测压时,当压强计一端与大气相通时,读数R表示的是_________或___________。
答案:
流体静力学;表压;真空度
11.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________,______________,____________,__________________。
答案:
处于稳定段,连续,垂直于流体流动方向,流体平行流动
12.若Re值已知时,则流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=________,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与_______、_______有关。
答案:
64/Re;Re;ε/d
13.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_________。
答案:
截面;压差;压差;截面
14.液体的粘度随温度升高而________,气体的粘度随温度的升高而_______。
答案:
减小;增大
15.若流体在圆形直管中作滞流流动,其速度分布呈_______型曲线,其管中心最大流速是平均流速的____倍,摩擦系数λ与Re的关系为_________。
答案:
抛物线;2倍;λ=64/Re
16.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。
答案:
τ=μdu/dy;牛顿
17.流体做层流流动时,管内平均流速是最大流速的____倍,湍流时,管内平均流速是最大流速的______倍。
答案:
0.5;约0.8
18.流体在管路中作连续稳态流动时,任意两截面流速与管径的关系为______________,所以,流速随着管径的减小而________。
答案:
u1/u2=d22/d12增大
19.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是__________________.
答案:
.流体具有粘性
20.按照化工单元操作所遵循的基本规律的不同,可将单元操作分为_________、__________、________。
答案.动量传递、热量传递、质量传递
21.流体沿壁面流动时,有显著速度梯度的区域称为_____________。
答案:
.流动边界层
22.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_______。
答案:
不变;降低
23.稳态流动是指流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等物理量仅随_____________________。
答案:
.位置而变,而均不随时间变。
24.离心泵的主要构件有以下三部分:
______,_____,_______.
答案:
泵壳;叶轮;泵轴
25.离心泵的主要参数有:
__________,____________,____________,____________.
答案:
流量;扬程;功率;效率
26.离心泵的特性曲线有:
_____________________,_________________,__________________.
答案:
扬程~流量曲线;功率~流量曲线;效率~流量曲线
27.离心泵的最大安装高度不会大于_______________.
答案:
10m
28.离心泵的工作点是________________________和______________________________两条曲线的交点.
答案:
泵特性曲线H--Q;管路特性曲线H--Q
29.泵起动时应先关闭出口开关,原因是______________________________________________________。
答案:
.降低起动功率,保护电机,防止超负荷而受到损伤;同时也避免出口管线水力冲击。
30.流体输送设备按工作原理可分为四类:
____________,______________,__________,__________。
答案:
离心式,往复式,旋转式,流体作用式
31.当离心泵的安装高度超过允许安装高度时,离心泵会发生____________现象。
答案:
气蚀
32.离心泵的扬程含义是___________________________________________________________________。
答案:
.离心泵给单位重量的液体所提供的能量
33.离心泵起动时,若泵内没有完全充满液体,离心泵就不能输送液体,这种现象称为__________。
答案:
气缚
34.离心泵输送的液体粘度越大,其扬程__________,流量_________,轴功率__________,效率_________。
答案:
.越小;越小;越大;越小
35.往复压缩机的实际工作循环,是由__________、__________、________、________四个阶级组成。
答案:
吸气、压缩、排气、膨胀
36.采用多级压缩的优点是:
_______________________________________________________________。
答案:
降低排气温度;减少功耗;提高气缸容积利用率;使压缩机的结构更为合理。
37.离心泵叶轮的作用是__________________________________,使液体的______________均得到提高。
答案:
将原动机的机械能传给液体,静压能和动能。
38.往复式压缩机的工作原理和__________泵相似,是靠往复运动的活塞使气缸的工作容积__________,从而进行_____________。
答案:
往复;增大或减少;吸气和排气,
二、选择题:
1.流体在圆管内流动时,若为湍流时,平均流速与管中心的最大流速的关系为()
A.Um=1/2UmaxB.Um=0.8Umax
C.Um=3/2Umax
答案:
B
2.从流体静力学基本方程可得知,U型管压力计测量的压强差()
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
答案:
A
3.流体的层流底层越薄,则()。
A.近壁面速度梯度越小B.流动阻力越小
C.流动阻力越大D.流体湍动程度越小
答案:
C
4.为提高微差压强计的测量精度,要求指示液的密度差()。
A.大B.中等C.越小越好D.越大越好
答案:
C
5.一个工程大气压等于()Pa;()Kgf.cm-2。
A.1.013×105B.9.8×104C.1D.1.5
答案:
BC
6.转子流量计的主要特点是()。
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。
答案:
C
7.层流与湍流的本质区别是:
()。
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
答案:
D
8.圆管内流动流体湍流时的雷诺准数值应为()
A.Re<2000B.Re>4000C.Re=2000~4000
答案:
B
9.流体在管路中作稳态流动时,具有()的特点。
A.呈平缓的滞流B.呈匀速运动
C.在任何截面处流速、流量、压强等物理参数都相等;
D.任一截面处的流速、流量、压强等物理参数不随时间而变化
答案:
D
10.表压与大气压、绝对压间的关系是()。
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
答案:
A
11.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是()。
A.流动速度大于零B.管边不够光滑C.流体具有粘性
答案:
C
12.流体在管内流动时,滞流内层的厚度随流速的增加而()。
A.变小B.变大C.不变
答案:
A
13.圆管的摩擦系数λ=64/Re的适用流型是()。
A.滞流B.过渡流C.湍流
答案:
A
14.为使U形压差计的灵敏度较高,应使指示液和被测流体的密度差()。
A.偏大B.偏小C.越大越好
答案:
B
15.设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强()。
A.愈大B.愈小C.愈接近大气压、
答案:
B
16.在静止的、连续的、同一液体中,处于同一水平面上各点的压强()
A.均相等B.不相等C.不一定相等
答案:
A
17.流体在圆管内作滞流流动时,阻力与流速的()成比例,作完全湍流时,则阻力与流速的()成比例。
A.平方B.五次方C.一次方
答案:
CA
18.流体在管内作湍流流动时,滞流内层的厚度随雷诺数Re的增大而()。
A.增厚B.减薄C.不变
答案:
B
19.将管路上的阀门关小时,其阻力系数()。
A.变小B.变大C.不变
答案:
B
20.u/2的物理意义是表示流动系统某截面处()流体具有的动能。
A.1kgB.1NC.1m
答案:
A
21.流体流动时产生阻力的根本原因是流体流动()。
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
答案:
C
22.转子流量计的设计原理是依据()。
A.流动的速度B.液体对转子的浮力
C.流动时在转子的上、下端产生了压强差。
答案:
C
23.公式λ=64/Re仅适用于流体在()管内作()时应用。
A.湍流B.滞流C.各种流动型态
D.圆形E.非圆形
答案:
DB
24.转子流量计的主要特点是()
A.恒截面、恒压差B.变截面、变压差C.变截面、恒压差
答案:
C
25.离心泵的性能曲线中的H-Q线是在()情况下测定的。
A.效率一定;B.功率一定;
C.转速一定;D.管路(l+∑le)一定。
答案:
C
26.离心泵最常用的调节方法是()
A.改变吸入管路中阀门开度B.改变压出管路中阀门的开度
C.安置回流支路,改变循环量的大小D.车削离心泵的叶轮
答案:
B
27.离心泵的扬程是()
A.实际的升扬高度B.泵的吸液高度
C.液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度
D.单位重量液体出泵和进泵的机械能差值
答案:
D
28.用离心泵将液体由低处送到高处的垂直距离,称为()
A.扬程B.升扬高度C.吸液高度
答案:
B
29.往复压缩机每一工作循环所耗的功以()压缩为最小
A.等温B.绝热C.多变
答案:
A
30.往复泵在启动前()液体。
A.一定要充满B.无须充满C.充以适量的
答案:
B
31.离心泵并联操作的目的是().
A.增大位能B.增大扬程C.增大流量
答案:
C
三、判断题:
1.流体在园管内作稳定流动时,其流速与管径的一次方成反比。
()×
2.流体在园管内的流动阻力主要有沿程阻力和局部阻力。
()√
3.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。
()√
4.在稳态流动过程中,流体流经各截面处的体积流量相等。
()×
5.当输送流体的管子的管径一定时,增大流体的流量,则雷诺准数减少。
()×
6.流体在等径的管中作稳态流动时,由于有摩擦阻力损失,因此流体的流速沿管长而逐渐变小。
()×
7.当流体充满圆管作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。
()×
8.流体作层流流动时,摩擦系数λ只是Re的函数,而与管壁的粗糙度无关。
()
9.在相同的设备条件下,密度越大,粘度越小的流体越易形成湍流状态。
()√
10.牛顿粘性定律是:
流体的粘度越大,其流动性就越差。
()×
11.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。
()×
12.实际流体在导管内作稳态流动时,各种形式的压头可以互相转,但导管任一截面上的位压头、动压头与静压头之和为一常数。
()×
13.为了提高压强计的灵敏度以测量微小的压强差,可采用微差压强计。
当其中的两指示液密度相差越大时,其灵敏度就越高。
()×
14.经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型呈层流,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。
()×
15.流体在管内以湍流流动时,在近管壁处存在层流内层,其厚度随Re的增大而变薄。
()√
16.表压强就是流体的真实压强。
()×
17.设备内的真空度愈高表明绝对压强愈大。
()×
18.一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。
()√
19.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影响测量的准确性。
()×
20.流体在圆管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。
()√
21.稳定流动时,流体的流速、压强、密度等均不随时间和位置而变。
()×
22.流体在管内作稳定湍流时,当Re一定时,摩擦系数λ随管子的相对粗糙度的增加而增大。
()√
23.柏努利方程中的P/(ρg)表示1N重的流体在某截面处具有的静压能,又为静压头。
()√
24.流体阻力产生的根本原因是由于流体与壁面之间的摩擦引起的。
()×
25.液体在圆形管中作滞流流动时,其它条件不变,仅流速增加一倍,则阻力损失增加一倍()√
26.稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等;流经各截面处的体积流量也相等()√
27.理想流体流动时,无流动阻力产生。
()√
28.流体在水平管内作稳定连续流动时,直径小处,流速增大;其静压强也会升高。
()×
29.滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。
()×
30.在静止的、处于同一水平面上的、各点液体的静压强都相等。
()×
31.实验证明,当流体在管内流动达完全湍流时,λ与雷诺数的大小无关。
()√
32.离心泵启动时,为减小启动功率,应将出口阀门关闭,这是因为随流量的增加,功率增大。
()√
33.离心泵扬程随着流体流量的增大而下降。
()√
34.离心泵的扬程随其送液能力(流量)的改变而变化,当流量达到最大时,其扬程也最大;而流量为零时,其扬程亦等于零。
()×
35.采用多级压缩机可解决压缩比过高的问题,但功耗增大了。
()√
36.多级往复式压缩机的压缩级数越多,则功耗越少()。
×
37.离心泵的“气缚”与“气蚀”现象,在本质是相同的。
()√
四、问答题:
1.什么是流体连续稳定流动?
答案:
流体连续稳定流动是指流体在流动时,流体质点连续的充满其所在空间,流体在任一截面上的流动的流速、压强和密度等物理量不随时间而变化。
2.流体粘度的意义是什么?
流体粘度对流体流动有什么影响?
答案:
流体的粘度是衡量流体粘性大小的物理量,它的意义是相邻流体层在单位接触面积上,速度梯度为1时,内摩擦力大小。
流体的粘度愈大,所产生粘性也愈大,液体阻力也愈大。
3.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。
4.什么是连续性假定?
答案:
假定流体是由许多质点组成的,彼此间没有间隙,完全充满所占有空间的连续的介质。
,这一假定称为连续性假定。
5流体流动的连续性方程的意义如何?
答案:
流体流动的连续性方程是流体流动过程的基本规律,它是根据质量守恒定律建立起的,连续性方程可以解决流体的流速、管径的计算选择,及其控制。
6.流体静力学基本方程的意义是什么?
答案:
静止流体内部任一水平面上的压强与其位置及流体的密度有关,位置越低,压强越大;
静止液体内部压强随界面上的压强而变,表明液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部。
7.流速与管路建设投资费及运行操作费的关系。
答案:
当流量一定时,流速大,管径小,投资费用小;但流速大,管内流体流动阻力增大,
输送流体所消耗的动力增加,操作费用则随之增大。
反之,在相同条件选择小流速,动力消耗固然可以降低,但管径增大后建设投资增加。
8.离心泵的工作原理。
答案:
离心泵先灌泵后启动,当叶轮高速旋转时,液体获得了动能并甩向叶轮外缘。
由于叶
片间的流体通道截面和泵壳的蜗形流道截面都是逐渐扩大的,使流体在泵内的流速逐渐降低,一部分动能转变为静压能,而使流体压强逐渐增高,最后从压出口压出,与此同时,由于离心力作用,叶轮中心的流体被甩向叶轮外缘,叶轮中心形成负压,使得流体不断被吸入。
9.什么是气缚现象?
答案:
如果离心泵启动前未灌满液体,泵内有空气,由于空气的密度小,叶轮旋转产生的离
心力小,致使液体难以被吸入,此时叶轮虽在旋转,却不能输送液体并产生噪声。
该现象为气缚。
10.什么是气蚀现象?
答案:
当泵入口压强低于被输送液体的饱和蒸汽压时,被吸入的流体在泵的入口处汽化,形成气泡混杂在液体中,由泵中心的低压区进入泵外缘高压区,由于气泡受压而迅速凝结,使流体内部出现局部真空,周围的液体则以极大的速度填补气泡凝结后出现的空间,可产生很大的冲击力,损害泵壳和叶轮,该现象是气蚀。
11.离心泵的特性曲线有哪几条?
是在何条件下测定的?
答案:
离心泵的特性曲线有扬程曲线,功率曲线,效率曲线。
是在常温,常压下用水作实验测定的,如果用于输送其他流体则需要换算。
12.离心泵起动时,为什么要把出口阀门关闭?
答案:
离心泵工作时,其轴功率Ne随着流量增大而增大,所以泵起动时,应把出口阀关闭,以降低起动功率,保护电机,不致于超负荷而受到损失,同时也避免出口管线的水力冲击。
13.采用多级压缩对生产工艺有何好处?
答案:
好处:
(1)降低了排气温度;
(2)减少了功耗;
(3)提高气缸容积利用率;(4)使压缩机的结构更为合理。
14.为什么单缸往复压缩机的压缩比太大,将会使压缩机不能正常工作?
答案:
当余隙系数一定时、压缩比愈高,余隙内的残余气体膨胀所占气缸的容积就愈多,使每次循环的吸气量减少,而当压缩比太大时(即容积系数为零时),残余气体膨胀已占满整个气缸,使压缩机根本无法吸入新鲜气体,也就无法正常正作了。
15.离心泵的主要部件有哪些?
各有什么作用?
答案:
离心泵的主要部件有叶轮、泵壳、轴封装置。
叶轮的作用是将原动机的机械能传给液体、使液体的动能和静压能均得到提高。
泵壳具有汇集液体和将部分动能转为静压能的作用,轴封装置的作用是防止泵内高压液体外漏及外界大气漏入泵内。
16.离心泵的扬程和升扬高度有什么不同?
答案:
离心泵的扬程是指泵给以单位重量液体的有效能量、液体获得能量后,可将液体升扬到一定高度△Z,而且还要用于静压头的增量△P/ρg和动压头的增量△u2/2g及克服输送管路的损失压头,而升扬高度是指将液体从低处送到高处的垂直距离,可见,升扬高度仅为扬程的一部分,泵工作时,其扬程大于升扬高度。
五、计算题:
1.水在管内流动,截面1处管内径为0.2m,流速为,由于水的压强产生水柱高1m;截面2处管内径为0.1m。
若忽略水由1至2处的阻力损失,试计算截面1、2处产生的水柱高度差h为多少m?
【解】列1-1′、2-2′间列柏努利方程式:
Z1+u12/2g+p1/ρg=Z2+u22/2g+p2/ρg+hf①
p1-p2=ρg(u22/2g-u12/2g)=ρ(u22/2-u12/2)
u2/u1=d12/d22u2=0.5×(0.2/0.1)2=2m.s-1
u2代入①p1-p2=ρ(22-0.52/2)=1876N/m2
∵p1-p2=ρgh
∴h=(p1-p2)/ρg
=1875/(1000×9.81)=0.191m
2.一输油管,原输送ρ1=900kg/m3,μ1=135cp的油品,现改输送ρ2=880kg./m3,μ2=125cp的另一油品。
若两种油品在管内均为层流流动,且维持输油管两端由流动阻力所引起的压强降△pf不变,流型为层流,则输送的油量有何变化?
【解】64/Re1(l/d)(u12/2)=64/Re2(l/d)(u22/2)
u1/(dρ1u1)u12=u2/(dρ2u2)u22
u1μ1/ρ1=u2μ2/ρ2
∴u2/u1=μ1ρ2/μ2ρ1=1.35×880/(1.25×900)=1.056
输油量比原来增加5.6%
3.某流体在管内作层流流动,若体积流量不变,而输送管路的管径增加一倍,求因摩擦损失而引起的压力降有何变化?
【解】根据伯氏方程:
-△p=32uμl/d2以及:
(π/4)d12u1=(π/4)d22u2=Vs
已知:
d2=2d1
则:
u1/u2=d22/d12=(2d1)2/d12=4即:
u2=u1/
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- 流体力学 流体 机械 习题