化工原理流体流动练习题课件

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/11/11,#,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,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,1,目录,选择题,填空题,简答,题,计算,题,目录选择题填空题简答题计算题,2,01,选择题,01选择题,3,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,）,。,16kg/m,3,B. 13.09kg/m,3,C.11.5kg/m,3,D. 22.4kg/m,3,2.,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/m,3,B. 1.251kg/m,3,C.1.429kg/m,3,D. 1.330kg/m,3,3.,流体表现出剪应力的充分条件是,(,C,),。,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（,C,）。,120KPa B. 99.9KPa C. 80KPa D. 99.88KPa,5.,用普通,U,型管测量仪水平管内的压降，测得,R,1,为,50mm,，已知指示剂为,水银，密度为,13600kg/m,3,，水的密度为,1000kg/m,3,，则压差为（,A,）,A. 6180.3Pa B. 8202Pa C. 1200Pa D. 10000Pa,6.,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/m,3,，则测压表的深度为（,D,）。,100m B. 50m C.800m D. 1000m,7.,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. 0.65cm,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（）。,16kg/m,3,B. 13.09kg/m,3,C.11.5kg/m,3,D. 22.4kg/m,3,2.,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/m,3,B.,1.251kg/m,3,C.1.429kg/m,3,D.,1.330kg/m,3,3.,流体表现出剪应力的充分条件是,(,),。,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（）。,120KPa B. 99.9KPa C. 80KPa D. 99.88KPa,5.,用普通,U,型管测量仪水平管内的压降，测得,R,1,为,50mm,，已知指示剂为,水银，密度为,13600kg/m,3,，水的密度为,1000kg/m,3,，则压差为（）,A. 6180.3Pa B. 8202Pa C. 1200Pa D. 10000Pa,6.,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/m,3,，则测压表的深度为（）。,100m B. 50m C.800m D. 1000m,7.,已知水龙头的流量为,10kg/min,，自来水流动的速度为,1,m/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. 0.65cm,已知常温（25）下某氧气瓶内氧气的压强为10MPa,求该氧,4,1.,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（,A,）,项,表示流体的位能。,A gz,；,B u2/2,；,C P/,；,D,hf,3.,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,）,P,A,P,B, B.,P,A,P,B, B. P,A,P,B, B.,P,A,P,B, B. P,A,P,B, C. P,A,=P,B, 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/m,7.,层流底层越薄,( ),。,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,。,1. 直径为57mm3.5 mm的细管逐渐扩到108m,5,02,填空题,02填空题,6,1.,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,_,Pa,s,或,N,s/m,2,_,。运动粘度,的,SI,单位为,_,_m,2,/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,=,9.81m/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,mm,2,，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,mm,2,，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,。,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,7,PPT,模板下载：, PPT,素材下载：, PPT,图表下载：, PPT,教程：, Excel,教程：, PPT,课件下载：, 1atm=,10.33,mH,2,O=,101330,N/m,2,；,1cP=,0.01,P=,0.001,Pa,s,.,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=,mH,2,O=,N/m,2,；,1cP=,P=,Pa,s,.,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 =,。,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,_,。,PPT模板下载： =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,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,标题文本预设1.在直管阻力计算中，摩擦系数在moody图里,10,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,Re,2000,时，为层流；,2000Re4000,时为过渡流；,Re4000,时，为湍流。,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,11,04,计算题,04计算题,12,1.,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,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？,1. 在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 / 的,13,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 ,𝟒,0.762 N -3,分,= 3.76104 N -3,分,F,螺,= P,螺,A,螺,n= P,螺,(,d,螺,)2/4 -2,分,=32.231063.14,𝟒,0.0142n -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,分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即,14,2.,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,=1.2m,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,。,2. 管压差计的指示液为水银，两管间的连接管内充满水。以,15,解,:,取,1,-,1, 2,-,2, 3-3,为,等压面,P,1,=Pa+,水银,g(h,1,-h,2,),-3,分,P,2,=P,1,-,水,g(h,3,-h,2,),-3,分,P,3,=P,2,+ ,水银,g(h,3,-h,4,),-3,分,P,0,=P,3,-,水,g(h,5,-h,4,),-3,分,=Pa +,水银,g(h,1,-h,2,),-,水,g(h,3,-h,2,) +,水银,g(h,3,-h,4,),-,水,g(h,5,-h,4,),-4,分,= 99.3,10,3,+,13.610,3,9.81(2.,3,-1.,2,),1.010,3,9.812.5-1.2,+,13.610,3,9.812.,5,-1.,4,1.010,3,9.81,3,-1.,4) Pa,0,= 3.6410,5,Pa,-4,分,解: 取1-1, 2-2, 3-3为等压面,16,3.,自,管口通入压缩氮气,用阀,1,控制气速很小,(,通过吹气管,4,的流阻可忽略,),。,U,管压差计,3,的读数,R,可反映贮罐,5,内液位。已知指示液为水银,R=20Omm,罐内液体密度,100Okg/m,3,贮罐上方与大气相通,求,h,为若干。,解：,3.自管口通入压缩氮气,用阀1控制气速很小(通过吹气管4的流,17,4.,用泵从水池中输送水至蒸发室，流量为,18m,3,/h,，已知水的密度为,1000kg/m,3,，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。,4. 用泵从水池中输送水至蒸发室，流量为18m3/h，已知水,18,19,解：由柏努利方程：,其中,19解：由柏努利方程：其中,5.,套管换热器,内外管均为光滑管,直径各,为,30,2.5mm,与,56,3mm,。平均温度为,40,C,的水以,10m,3,/h,流过套管环隙,试估算水通过环隙每米管长的压强降。,d,0,d,i,解,：,设外管内径为,d,0,，内管外径为,d,i,流通截面积,流速,5. 套管换热器内外管均为光滑管,直径各为302.5mm与,20,查附录,查,Moody,图：,湍流,环隙当量直径,查附录查Moody图：湍流环隙当量直径,21,1.,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/m,3,，,取,0.03,）,1. 将6kg/s的溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应器液面,22,2.,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/m,3,，黏度为,6.310,-4,Pa.s,，,取,0.029,，进出口阻力系数分别为,0.5,和,1,）。,2. 将5.56kg/s的溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应,23,