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习题课习题课 1 第一章总复习第一章总复习 本章总体框架图本章总体框架图 2 主要公式主要公式 静力学方程式： 连续性方程： 静力学方程式： 连续性方程： （不可压缩流体） （圆管内） 要求能够 对管路进 行计算和 分析。 （不可压缩流体） （圆管内） 要求能够 对管路进 行计算和 分析。 机械能衡算方程： 管路计算 阻力 计算： 机械能衡算方程： 管路计算 阻力 计算： 直管 简单管路 局部 直管 简单管路 局部 2 2 1 1 gz p gz p 2 22 2 11 dudu 2211 AuAu 21 2 2 2 2 1 2 1 1 22 fe h pu gzW pu gz 2 64 Re 2 (Re,/) f l u w d fd 层流： 湍流： 2 2 2 2 e f f l u w d u w (0.5,1) 入出 复杂管路 设计型 计算 复杂管路 设计型 计算 操作型 计算 操作型 计算 3 连续介质模型、等压面、牛顿粘性定律、 粘度及其影响因素、雷诺数 层流与湍流的本质区别、因次分析法、 边界层概念（普兰特边界层理论）、 边界层厚度、边界层的形成和发展、 边界层分离、 脉动 、层流底层 压差计、流量计等结构及测量原理。 连续介质模型、等压面、牛顿粘性定律、 粘度及其影响因素、雷诺数 层流与湍流的本质区别、因次分析法、 边界层概念（普兰特边界层理论）、 边界层厚度、边界层的形成和发展、 边界层分离、 脉动 、层流底层 压差计、流量计等结构及测量原理。 重要概念重要概念 4 5 1.5 管路计算管路计算 1面与面与2面列伯努利方程面列伯努利方程 1002 12 12ff pp z gz gww 1003 12 13ff pp z gz gww 1面与面与3面列伯努利方程面列伯努利方程 1002 12 22 122222sssssfsf pp mm z gmm z gmwmw 1003 12 33 133333sssssfsf pp mm z gmm z gmwmw 10010032 1 23231 2 22 2 32322333 ()() sssfsfsss ss s ss ff p mm z gmw p mm p mmmm z gmwmw z w g m 选择题选择题 (3) 如图所示如图所示,若液面恒定若液面恒定,忽略流动阻力损失忽略流动阻力损失,则放水管的出 口速度 则放水管的出 口速度u与与( )有关有关 . (A) H (B) H、d (C) d (D) Pa (E) H、d 、Pa 2 2 u H g A 1、当不可压缩理想流体在水平放置的变径管中作稳定的连续 流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力 、当不可压缩理想流体在水平放置的变径管中作稳定的连续 流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力_ （A）不变 （）不变 （B） 增大（） 增大（C）减小（）减小（D）不确定）不确定 2、水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒 定，当水温升高时， 、水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒 定，当水温升高时，Re值将值将_ （A）不变 （）不变 （B） 增大（） 增大（C）减小（）减小（D）不确定）不确定 C B 6 选择题选择题 (4) 用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种 装置，两测压孔距离 用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种 装置，两测压孔距离h相等，相等，d1d2d3，各管流速相等。 其读数分别为 ，各管流速相等。 其读数分别为R1，R2，R3。则。则( )。(流体皆为水，指示液 皆为汞 流体皆为水，指示液 皆为汞) (A)R2R1R3 (B)R1R2R3(C)R1R2R3 (D)R1R2R3 (E)R1R2R3 D 7 选择题选择题 (5) 图示所表示的图示所表示的R值大小反映（ ）。值大小反映（ ）。 (A)、两截面间压差值、两截面间压差值 (B)、截面间流动压降损失、截面间流动压降损失 (C)、两截面间动压头变化、两截面间动压头变化 (D) 突然扩大或缩小流动损失。突然扩大或缩小流动损失。 f h pupu 2 2 21 2 1 22 ) 2 ( 2 1 2 2 21 f h uu pp gRpp i )( 21 ) 2 ( )( 2 1 2 2 f i h uu g R A 8 选择题选择题 (6) 一敞口容器一敞口容器,底部有一出水管底部有一出水管(如图示如图示)。容器内水面保持 恒定 。容器内水面保持 恒定,管内水流动 的速度头为管内水流动 的速度头为0.5m水柱。水由容器流入管 内 水柱。水由容器流入管 内,则则2点的表压点的表压 p2=（ ）水柱。（ ）水柱。 (A)1.5m (B)1.0m (C)0.75m (D)0.5m 22 1122 12 22 f upup zzh gggg 2 0.5 0.5 2 f u h g 5 . 05 . 05 . 00005 . 1 2 g p 75. 0 2 g p C 9 选择题选择题 (7) 如图所示如图所示,用用U形压差计与管道形压差计与管道A、B两点相连。已知各图 中管径、 两点相连。已知各图 中管径、A、B间的管长间的管长L及管道中流体流量均相同及管道中流体流量均相同,管内 流体均为 管内 流体均为20水水,指示液均为汞指示液均为汞,则（ ）。则（ ）。 (A)R1R2, R1= R3= R4(B)R1= R2= R3= R4 (C)R1= R2 R3 R4(D)R1R2R3R4 B 10 选择题选择题 (8) 如图表明如图表明,管中的水处于（ ）。管中的水处于（ ）。 (A)静止静止(B)向上流动向上流动(C)向下流动向下流动(D)不一定不一定 22 1122 12 22 f upup zzh gggg 22 12 12 ()0 2 f uu zzh g (9) 层流与湍流的本质区别是：（ ）。层流与湍流的本质区别是：（ ）。 (A)湍流流速湍流流速层流流速；层流流速； (B) 流道截面大的为湍流，截面小的为层流；流道截面大的为湍流，截面小的为层流； (C)层流的雷诺数层流的雷诺数 (C)=(D) 不能肯定不能肯定 (11) 一个工程大气压等于（ ）一个工程大气压等于（ ）Pa；（ ）；（ ）Kgf/cm2。 (A)1.013105 (B)9.81104 (C)760 (D)735.6 (E)10.33 (F)10 (G)1 B B G 12 选择题选择题 (12) 如图所示，连接如图所示，连接A、B两截面间的压差计的读数两截面间的压差计的读数R表示了 （）的大小。 表示了 （）的大小。 (A)A、B间的压头损失间的压头损失Hfab(B)A、B间的压强差间的压强差P (C)A、B间的压头损失及动压头差之和间的压头损失及动压头差之和 (D)A、B间的动压头差间的动压头差(uA2uB2)/2g () AABBi pg zzgRpgR 22 22 AABB ABf upup zzw gggg 22 ()()() 2 BA ABBAfBAi uu ppg zzpg zzgR C 13 选择题选择题 (13) 转子流量计的主要特点是（）。（从流道截面与压差 改变考虑） 转子流量计的主要特点是（）。（从流道截面与压差 改变考虑） (A)恒截面、恒压差恒截面、恒压差(B)变截面、变压差变截面、变压差 (C)恒流速、恒压差恒流速、恒压差(D)变流速、恒压差变流速、恒压差 (14) 下图中高位槽液面保持恒定下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管 路 液体以一定流量流经管 路,ab与与cd两段长度相等两段长度相等, 管径与管壁粗糙度相同管径与管壁粗糙度相同,则则: (1)U形压差计读数（）形压差计读数（） (A)R1 R2(B)R1=R2(C)R1 R2(D)不一定不一定 (2)液体通过液体通过ab与与cd段能量损失（）。段能量损失（）。 (A)hfab hfcd(B)hfab= hfcd (C)hfab pCD (C)hfAB=hfCD(D)R1R2 C A 16 选择题选择题 (19) 下图中高位槽液面保持恒定下图中高位槽液面保持恒定,液体 以一定流量流经管路 液体 以一定流量流经管路,ab与与cd两段长度 相等 两段长度 相等,管径与管壁粗糙度相同管径与管壁粗糙度相同,则则: ab与与cd两段静压差（）。两段静压差（）。 (A) pab pcd(B) pab= pcd (C) pab pcd(D)不一定 不一定 R1值表示（）。值表示（）。 (A)ab段的压差值段的压差值 (B) ab段位能变化段位能变化 (C)ab段流动能量损失段流动能量损失 (D) ab段压差值及流动能量损失段压差值及流动能量损失 () abfab ppg zz cdf pp 1 () if gRph C C 17 填空题填空题 (1) 当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式 中的流速应该用 细 管中的速度。流体在管内作湍流流动 当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式 中的流速应该用 细 管中的速度。流体在管内作湍流流动 时时(不是阻力平方区不是阻力平方区)其摩擦系数其摩擦系数随随 Re和和 相对粗糙度相对粗糙度 而而 变。变。 (2) 牛顿粘性定律的数学表达式为，牛顿粘性定律 适用于 牛顿粘性定律的数学表达式为，牛顿粘性定律 适用于 牛顿牛顿 型流体。型流体。 (3) 稳定流动中，点流速只与稳定流动中，点流速只与 位置位置 有关，而不稳定流动中，有关，而不稳定流动中， 点流速除与点流速除与 位置位置有关外，还与有关外，还与 时间时间 有关。有关。 (4) 列伯努利方程时选取的截面必须具备的条件是列伯努利方程时选取的截面必须具备的条件是 按流动方按流动方 向选上下游截面向选上下游截面 ， 与流动方向垂直与流动方向垂直 ， 已知参数充分，已知参数充分， 未知参数可通过其它条件求出未知参数可通过其它条件求出 。 dy du AF 18 填空题填空题 (5) 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 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，流速倍；如果只将管径增加一倍，流速 不变，则阻力损失为原来的不变，则阻力损失为原来的 0.25 倍。倍。 (6) 实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是 流体具流体具 有粘性有粘性 。 (7) 通常指边界层的范围是通常指边界层的范围是 速度在未受壁面影响的流速的速度在未受壁面影响的流速的 99%以内以内 。 (8) 流体流动的连续性方程是：；适用于圆形直流体流动的连续性方程是：；适用于圆形直 管内不可压缩流体流动的连续性方程是：。管内不可压缩流体流动的连续性方程是：。 (9) 流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为0.5m/s， 压强降为 ， 压强降为10Pa，Re为为1000，问管中心处点速度为，问管中心处点速度为 1 m/s， 若平均流速增加为若平均流速增加为1m/s，则压强降为，则压强降为20 Pa 222111 AuAu 2 22 2 11 dudu 2 32 d lu pf 19 填空题填空题 (10)如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部 阻力系数 如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部 阻力系数与压差计读数与压差计读数R 的关系式为。的关系式为。 2 1 12 )(2 u Rg 2 12 11 2 12121 2 2() 2 ppu u ppRg 20 填空题填空题 (11)如附图所示如附图所示,容器中盛有油容器中盛有油(=800kg/m3)。油上界面。油上界面a2以上 是空气。 以上 是空气。U形管中指示液为水形管中指示液为水(=1000kg/m3),a1,a2,a3在同一 水平面上 在同一 水平面上,b1,b2,b3点也在同一高度上点也在同一高度上,h1=100mm,h2=200mm, 则各点的表压则各点的表压Pa1 0mmH2O ,Pa2 100mmH2O ,Pb1 300mmH2O ，Pb2 300mmH2O ,Pb3 340mmH2O 。h3 值为值为 200mmH2O 。(表压值以表压值以mm水柱表示水柱表示) 21 (12)流体动力黏度流体动力黏度(简称为黏度简称为黏度)的的SI单位为。单位为。 (13)边长为边长为0.4m的正方形通风管道，其润湿周边长为的正方形通风管道，其润湿周边长为 1.6m ， 当量直径为当量直径为 0.4m 。 sPa 22 (14)如图所示如图所示,在充满空气的具有不同压力的两密闭容器在充满空气的具有不同压力的两密闭容器A和和 B的上、下两侧的上、下两侧,各连接管径和高度均不相等的压差计各连接管径和高度均不相等的压差计,各 连接导管内充满空气 各 连接导管内充满空气,压差计内指示液为水压差计内指示液为水,则当用下方压 差计读数表示时 则当用下方压 差计读数表示时,pA-pB=,当用上方当用上方 压差计读数表示时压差计读数表示时,pA-pB=,R与与H值值 之间关系为。之间关系为。 ghgH 气气水 )( ghgR 气气水 )( R=H 填空题填空题 (15)流体机械能衡算式如衡算基准以流体机械能衡算式如衡算基准以J/kg表示表示, 则该方程可表示 为，若用 则该方程可表示 为，若用N/m2(N m/m3)表示则表示则 可表示为。（无外加机械能）可表示为。（无外加机械能） (16)层流时层流时,管内平均流速是最大流速的管内平均流速是最大流速的 0.5倍倍 ；湍流时；湍流时,管内管内 平均流速约是最大流速的平均流速约是最大流速的 0.8倍倍 。 (17)如图所示系统，其大管内径如图所示系统，其大管内径d1= 45mm ，液体在管内流速 为 ，液体在管内流速 为0.5m/s ，小管内径，小管内径d2=19mm ，从，从1-1到到2-2断面的阻力损 失为 断面的阻力损 失为15J/kg ，则，则2-2断面处 的流速为 断面处 的流速为m/s， 22 1122 12 22 f pupu gzgzw 22 12 1122 22 f uu z gpz gpp 2.8 m/s,是根据是根据 连续性连续性 方方 程而得。程而得。 23 填空题填空题 (18) 空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一 定，当气体温度升高时， 空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一 定，当气体温度升高时，Re值将值将 下降下降 。 (19) 无粘性无粘性 的流体称为理想流体。的流体称为理想流体。 24 pa pB z？ B A 【例【例1-10】 总阻力损失的计算】 总阻力损失的计算 如图所示，将敞口高位槽如图所示，将敞口高位槽A中密度中密度870 kg m-3、黏度、黏度0.8 mPa s的溶液自 流送入设备 的溶液自 流送入设备B中。中。pB=10 kPa，阀门前、后的输送管道分别为，阀门前、后的输送管道分别为38 2.5 mm 和和32 2.5 mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总长分别为10 m和和8 m， 管路上有一个 ， 管路上有一个90弯头、一个标准阀（全开）。为使溶液能以弯头、一个标准阀（全开）。为使溶液能以4 m3 h-1的流 量流入设备 的流 量流入设备B中，问中，问 z 为多少米？为多少米？ 解：解： 1 1 2 2 在面在面1-1与与2-2间列机械能衡算式：间列机械能衡算式： 阀后阀前阀后阀前ff ww pu gz pu gz 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 注：注：面面2-2取在 管出口内侧、外 测均可，这里取 在内侧。 取在 管出口内侧、外 测均可，这里取 在内侧。 25 pa pB z？ B A 1 1 2 2 22870 1010 2 2 2 2 2 1 1 32 2 1 u d lu d lu gz 30. 1 4033. 0 36004 4 22 1 1 d V u s 4 3 11 1 1067. 4 108 . 0 87030. 1033. 0 Re ud 4000 m s-1 查表查表1-1取管壁绝对糙度取管壁绝对糙度 =0.2 mm /d1=0.00606 查图查图1-27 1=0.032 22 30. 1 033. 0 10 032. 0 2 2 2 2 u d l 阀前 阀前 26 pa pB z？ B A 密度密度870 kg m-3、黏度、黏度0.8 mPa s。pB=10 kPa，阀门前、后的输送管道 分别为 ，阀门前、后的输送管道 分别为38 2.5 mm和和32 2.5 mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分 总长分别为 的无缝钢管，阀门前、后直管段部分 总长分别为10 m和和8 m，管路上有一个，管路上有一个90弯头、一个标准阀（全开）。 流量 弯头、一个标准阀（全开）。 流量4 m3 h-1 1 1 2 2 4000 m s-1 /d2=0.2/27=0.0074 查图查图1-27 2=0.033 突然缩小突然缩小1=0.5，查表，查表1-2知知 90弯头弯头2=0.75 94. 1 4027. 0 36004 4 22 2 2 d V u s 4 3 22 2 1070. 5 108 . 0 87094. 1027. 0 Re ud 22870 1010 2 2 2 2 2 1 1 32 2 1 u d lu d lu gz 22 30. 1 033. 0 10 032. 0 2 2 2 2 u d l 阀前 阀前 +0.5+0.75 2 94. 1 027. 0 8 033. 0 2 阀后阀后 27 2 94. 1 027. 0 8 033. 0 2 阀后阀后 pa pB z？ B A 密度密度870 kg m-3、黏度、黏度0.8 mPa s。pB=10 kPa，阀门前、后的输送管道 分别为 ，阀门前、后的输送管道 分别为38 2.5 mm和和32 2.5 mm的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总 长分别为 的无缝钢管，阀门前、后直管段部分总 长分别为10 m和和8 m，管路上有一个，管路上有一个90弯头、一个标准阀（全开）。流 量 弯头、一个标准阀（全开）。流 量4 m3 h-1 1 1 2 2 870 1010 2 94. 1 3 2 1 gz 查表查表1-2知标准阀（全开） 知标准阀（全开） =6.0 0.5+0.75 2 30. 1 033. 0 10 032. 0 2 1 5.31zm 6.0 28 1-26题，如图，题，如图，20软水由高位槽分 别流入反应器 软水由高位槽分 别流入反应器B和吸收塔和吸收塔C中，器中，器B 内压力为内压力为50kPa（表压），塔（表压），塔C中真 空度为 中真 空度为10kPa，总管为，总管为57 x 3.5mm， 管长（管长（20+zA）m，通向器，通向器B的管路为的管路为25 x 2.5mm，长，长15m。通 向塔 。通 向塔C的管路为的管路为25 x 2.5mm，长，长20m（以上管长包括各种局部 阻力的当量长度在内）。管道皆为无缝钢管，粗糙度可取为 （以上管长包括各种局部 阻力的当量长度在内）。管道皆为无缝钢管，粗糙度可取为 0.15mm。如果要求向反应器供应。如果要求向反应器供应0.314kg/s的水，向吸收塔供应的水，向吸收塔供应 0.471kg/s水，问高位槽液面至少高于地面多少？水，问高位槽液面至少高于地面多少？ 29 在在A槽液面和槽液面和B槽进口管处水平面之间列机械能衡算方程 （以地面为基准面）： 槽进口管处水平面之间列机械能衡算方程 （以地面为基准面）： 22 ( ) 22 AB AABB ABf PuPu zzha gggg 先求先求 4 3 100 . 2 101 10004 . 005. 0 Re OB sm d VV u AO OCOB AO /4 . 0 05. 010 4 471. 0314. 0 4 23 2 主管路主管路 由由 /dAO=0.15/50=0.003 和和 ReAO查得查得 AO=0.0314 30 通向反应器的管路通向反应器的管路OB， uOB=0.314/(/4)0.0221000=1.0m/s ReOB=0.021.01000/(110-3)=2104 由由 /dOB=0.15/20=0.0075 和和 ReOB查得查得 OB=0.0383。 2222 , 200.4151.0 0.03140.0383 220.052 9.810.022 9.81 1.5520.00497 AOAOOBOBA f ABAOOB AOOB A luluz h dgdg z AA zz00497. 0552. 1 81. 91000 49050 81. 92 1 4 2 将以上数据代入（将以上数据代入（a），并整理得 解得 ），并整理得 解得 zA=10.66m 31 pA=0(表压），表压），pB=0.598100=49050Pa zB=4m，uA=0 ，uB=uOB=1.0 m/s 22 ( ) 22 AB AABB ABf PuPu zzha gggg 通向反应器的管路通向反应器的管路OC， uOC=0.471/(/4)0.0221000=1.5m/s ReOC=0.021.51000/(110-3)=3104 由由 /dOC=0.15/20=0.0075 和和 ReOC查得查得 OC=0.0375 22 ( ) 22 AC CCAA ACf PuPu zzhb gggg A 0()0.1 981009810() 8,0,1.5/ ACAACOC Pa zzzuuum s C 式中：P表压 ，P表压 ， 在在A槽液面与吸收塔槽液面与吸收塔C液体入口所在截面之间列机械能衡算式：液体入口所在截面之