流体流动选择题40题和填空题20题和计算题20题

第一章《流体力学》练习题

一、单选题

1.单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。A

A质量；B粘度；C位能；D动能。

2.单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。A

A密度；B粘度；C位能；D动能。

3.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。

4.气体是（）的流体。B

A可移动；B可压缩；C可流动；D可测量。

5.在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。C

A绝对压力；B表压力；C静压力；D真空度。

6.以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。A

A绝对压力；B表压力；C静压力；D真空度。

7.当被测流体的（）大于外界大气压力时.，所用的测压仪表称为压力表。D

A真空度；B表压力；C相对压力；D绝定压力。

8.当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力

表。A

A大于；B小于；C等于；D近似于。

9.（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表

压力。A

A压力表；B真空表；C高度表；D速度表。

10.被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。D

A大气压；B表压力；C相对压力；D绝对压力。

11.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=l/2Umax；B.Um=0.8Umax；C.Um=3/2Umax。

12.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（）oA

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。

13.层流底层越薄（）oC

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。

14.双液体U形差压计要求指示液的密度差（）。C

A.大；B.中等；C.小；D.越大越好。

15.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。

16.圆直管内流动流体，滞流时雷诺准数范围是（）oA

A.ReW2000；B.Re24000；C.Re=2000〜4000。

17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。B

A.ReW2000；B.Re24000；C.Re=2000〜4000。

18.某离心泵入口处真空表的读数为200niniHg,当地大气压为lOlkPa,则泵入

口处的绝对压强为（）。A

A.74.3kPa；B.lOlkPa；C.127.6kPao

19.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（）倍。C

A.2；B.8；C.4o

20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。C

A.流动速度大于零；B.管边不够光滑；C.流体具有粘性。

21.在相同条件下，缩小管径，雷诺数（）。A

A.增大；B.减小；C.不变。

22.水在圆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。

23.单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（）。C

A流速；B流线；C流量；D流函数.

24.单位时间内流体在流动方向上所流过的（）称为流速。C

A宽度；B高度；C距离；D直线。

25.柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的位能。A

£

Agz；B2；CP；Dweo

26.柏努利方程式中的〒项表示单位质量流体所具有的（）。B

A位能；B动能；C静压能；D有效功。

27.柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体所具有的静压能。C

u2P

Agz；B2；CP；Dwco

28.柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）

所获得的能量，称为有效功0D

u2P

Agz；B2；CP；Dw（.o

29.柏努利方程式中的（）项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能

量。D

u2P

Agz；B2；CP；DShfo

30.流体在直管中流动，当（）＜2000时\流体的流动类型属于层流。A

ARe；BPr；CNu；DGro

31.流体在直管中流动，当Re（）4000时，流体的流动类型属于湍流。B

AV；B2；CW；D

32.流体在直管中流动，当2000V（）V4000时，流体的流动类型属于不

稳定的过渡区。A

ARe；BPr；CNu；DGro

33.流体在管内作（）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。A

A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。

34.流体在管内作（）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。B

A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。

35.流体在圆管内（）流动时，平均速度是最大速度的一半。A

A层流；B湍流；C过渡流；D漩涡流。

36.对于（），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。B

A圆形管；B非圆形管；C矩形管；D直管。

37.1工程大气压等于（）。C

2

A760mmHg；B10.33mH20；C9.81X10'Pa；D1.033kgf/cmo

38.1标准大气压等于（）。B

4

A735.6mniHg；B10.33mH2O；C9.81X10Pa；Dlkgf/cm\

39.在流体流速流量测量中，测量管内流体点速度的仪器是（）。B

A转子流量计；B皮托管；C孔板流量计；D文丘里流量计。

40.下列不属于单元操作的过程是（）。B

A流体的输送；B磺化；C过滤；D物料的加热

二、填空题

1.流体静力学基本方程式为：或o

=P1+点（21-芍）或〃=〃（）+■〃

2.定态流动的能量衡算式为（以1kg流体为基准）:o

Z

8\+-+^-+We=gZ2+”+?+%

"2p2

3.牛顿型流体与非牛顷型流体的主要的区别是o

牛顿型流体符合牛顿粘性定律

4.密度P=1000kg.m3,粘度u=1厘泊的水，在内径为d=100mm,以流速为Im.s-1

在管中流动时，其雷诺准数等于___，其流动类型为_10；湍流

5.当地大气压为750mniHg时，测得某体系的表压为lOOmmllg,则该体系的绝对压

强为mmHg,真空度为mmHg。850；-100

6.当地大气压为750nmiHg时，测得某体系的表压为lOOmmllg,则该体系的绝对压

强为Pa,真空度为Pao113404；-133402

7.某物的比重为0.879,其密度为,其比容为。

879kg/m3；0.00114m3/kg

8.圆管中有常温下的水流动，管内径d=1001nm，测得其中的质量流量为

15.7kg./s,其体积流量为,平均流速为o0.0157m7s；2.Om/s

9.当20℃的甘油（P=1261kg/ni\u=1499厘泊）在内径为100mm的管内流动时,

若流速为l.Om/s时，其雷诺准数Re为:其摩擦阻力系数入为。

84.1；0.761

10.某长方形截面的通风管道，其截面尺寸为30X20mm,其当量直径de为

___o24mm

11.液体的粘度随温度升高而,气体的粘度随温度的升高而0

减小；增大

12.管出口的局部阻力系数等于____,管入口的局部阻力系数等于o

1.0；0.5

13.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

o质量守恒定律；能量守恒定律

14.流体体积流量一定时，有效截面扩大，则动压头,静压头o

减少；增加

15.某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中

心最大流速为平均流速的倍。抛物线：2

16.当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数入二,在管内

呈湍流时，摩擦系数人与Re、____有关。64/Re；£/d

17.稳定流动的定义是o流体在等径管中作稳定流

z的，流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长o

流动状况不随时间而变；不变

18.液柱压力计量是基于原理的测压装置，用U形管压差计测压时,

当一端与大气相通时，读数R表示的是o

流体静力学：表技或真空度

19.米糠油在管中作流动，若流量不变，管径不变，管长增加一倍，则摩擦殂力

损失为原来的_倍。2

20.米糠油在管中作层流流动，若流量不变，管长不变，管径增加一倍，则摩擦

阻力损失为原来的_倍。1/16

三、计算题

1.试推导下面两种形状截面的当量直径的计算式。

（1）管道截面为长方形，长和宽分别为。、b;

（2）套管换热器的环形截面，外管内径为小，内管外径为小。

解：（1）长方形截面的当量直径

,44

--

en

式中A=cibn-i（。+〃）

故4ab_2ab

2（a+h）（a+b）

（2）套管换热器的环隙形截面的当量直径

-资=和Y）

F7=7rd、+7id2=乃（4+弘）

4x［（d：-4）

故心…）二…

2.一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变，而管经减

至原有的一半，问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍？

解：流动阻力"7不，设管径改变后,WT,则根据uA=u2A2

64641AMp,1u1321

A,Ahl・

可得U2=4u”滞流时Redup,dupd2=dpd

£hf.«——u,£hf,«——u.

'd1Pdi、，'d,pd,\.・.Shf〃£hf1-16

3.在如图所示的测压差装置中，U形管压差计

中的指示液为水银，其密度为pHg,其他管内

均充满水，其密度为Pw,U形管压差计的读

数为R,两测压点间的位差为h,试求a、b

两测压点间的压力差几一Pj

解：由Pa=Pl+Pwg也

“I=〃2=Pi

〃3=〃4+P%gR

PA=〃5

Pb=Ps+OwgR+o"

所以几=〃3+P“gA=〃4+PHR熄+Pwg%=〃5+PH&姆+P,、"

所以Pa-Pb=PH,gR+AMI-P“gR-。”如2

=P$gR-PwgR+Ag（九一外）

=pHxgR-p、、gR-p、、gh

=0H&gR_Pwg（R+h）

二（夕次—P“）gA-X\g/?

4.用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，

槽内水位维持恒定，各部分相对位置如

本题附图所示。管路的直径均为076X

2.5mrno在操作条件下，泵入口处真空

表的读数为24.66X10：'Pa；水流经吸入

管与排出管（不包括喷头）的能量损失

可分别按叫,加'与2h—・l加2计算。

由于管径不变，故式中u为吸入或排出

管的流速m/so排水管与喷头处的压强为

98.07X103Pa（表压）。求泵的有效功

率。（水的密度取为1000kg/m3）

解：（1）水在管内的流速与流量

设储槽水面为上游截面17',真空表连接处为下游截面2-2',并以截面

1-1'为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。

四+幺包-/旦+红短呜

2p2p

式中Zt=0,Z2=1.5m,p,=0（表压），p2=-24.66X1（）3Pa（表压）

ih%0,2hf1■加2

将上列数值代入柏努利方程式，解得水在管内的流速U2

J黯-皿@25・2

m/s

附定旦1

1tz.2xix0071xlOOO-7.W./

水的流星ws=uAP=4kg/s

（2）泵的有效功率

设储槽水面为上游截面1-1‘，排水管与喷头连接处为下游截面2-2,，仍

以截面1T'为基准水平面。在两截面间列杓努利方程。

gz吟+片・8“2+争彳股

式中Zt=0,Ta-14m,u（^0,u2=2m/s,pi=0（表压）

3

p2=98.07X10Pa（表压），皿♦叫=2i?♦向=而

将上列数值代入毛努利方程式，解得

we-9.81X14+^5_412JX2,-28541八

'10C0J/kg

泵的有效功率Ne=we・ws=285.41X7.92=2260W

5.在本题附图所示的实验装置中，于异径水

平管段两截面间连一倒置U管压差计，以

测量两截面之间的压强差。当水的流量为

10800kg/h时，U管压差计读数R为100

mmo粗、细管的直径分别为①60X3.5mm

与①42X3mm。计算：（1）1kg水流经两

裁面间的能量损失；（2）与该能量损失

相当的压强降为多少Pa?（水的密度取为

1000kg/m3）

解：（1）1kg水流经两截面间的能量损失

设导管在上游的连接处为截面IT',下游的连接处为截面2-2,，并通过

管轴作基准水平面。在两截面间列柏努利方程

g+W♦包•必+W♦巴.£hf

2P2P

式中Z1=Z2=0,u=ws/AP

10800…

ut-------------------------------■2W

3600x-xO(BC^xlOOO/

4m/s

10800

%-----------------------------------1%

%OOX4X0Q53，X1O0O

4m/s

门门-9.81x0」-0981

・.・Pi-PiPJ/kg

将以上各数值代入柏努利方程式，解得

Ci295’-136’

Shf-0981♦------------------4.41_

2J/kg

(2)与该能量损失相当的压强降

△pf=p£hf=1000x441=4410N//

6.在图示装置中，水管直径为①57X3.5mm。

当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气

压，而在阀门开启后，压力表读数降至

0.2大气压。设管路入口至压力表处的压

头损失为0.5mH/),求水的流量为若干

m：7h?

解：阀门全闭时,由P2=PgH,H=0.3X1.013X107(1000X9.81)=3.1m

即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1nio

阀门开启时，以水槽液面为上游截面1T',压力表处为下游截面2-2；,

管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式

z-E+Lzi+S+gJaf

2gPg2gpgg

5

Z1=H=3.1m,Z2=0,P产0,P2=0.2X1.013X10Pa,u^0,Shf/g=0.5mH20

代入上式3.1=0.2X1.013X107(1000X9.81)+%/(2X9.81)+0.5

23

解得比二3.24m/sVh=(JI/4)duX3600=22.9rn/h

7.如图所示,密度为850kg//的料液从高

位槽送入塔中，高位槽内的液面维持恒定。

塔内表压强为9.81X10,Pa,进料量为5

m7ho连接管直径为038X2.5min,料液

在连接管内流动时的能量损失为30J/kg

（不包括出口的能量损失）。求：高位槽

内的液面应比塔的进料口高出多少？

解：以高位槽液面为上游截面卜1',连接管出口内侧为下游截面2-2,，并以

截面1-1'为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。

3

P1=0（表压），p2=9.81X10Pa（表压），Shf=30J/kg

将卜述数值代入柏努利方程，解得

手翳+叩一:

高位槽内的液面底比塔的进料口高4.37mo

8.如图所示,用泵将储槽中密度为1200kg/n?

的溶液送到蒸发器内。储槽内液面维持恒

定，其上方与大气相同。蒸发器内的操作

压强为2001nmHg（真空度），蒸发器进料

口高于储槽内的液面15nb输送管道的直

径为力68X4mm,送料量为20m：7h,溶

液流径全部管道的能量损失为120J/kg,

求泵的有效功率。

解：以储槽的液面为上游截面IT',管路出口内侧为下游截面2-2,，并以截

面卜1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。

"+2u；p

gQ明=0+:~+一2

2P2P

二一一p,="-XI0I3O0=-36670

式L中Z】=0,Z2=15m,p尸0（表压），f760Pa（表压）

U）^0,Xhf=120J/kg

将以上各项数值代入柏努利方程中

「皿加浮一鬻".MM

Ws出吧.667

3600kg/s

Ne=we-ws=246.9X6.67=1647W

9.附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路

中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均

相同。某液体以一定流量流过管路，液体

在流动中温度可视为不变。问；（1）液体

通过ab和cd两管段的能量损失是否相

等？（2）此两管段的压强差是否相等？写

出它们的表达式。

解：（1）直管的能量7员失

d2

管段ab与cd中，长度、直径均相同；流量不变则流速相同；温度不变，

密度相同，粘度相同，则雷诺数相同；又由于粗糙度相同，则摩擦系数相

同，所以两管段的能量损失相等。

（2）两管段的压强差不相等。

在两管段上分别列柏努利方程式

ab管段-2P%2p“

式中u.,=u,„则P「P」（般」我-£*加

cd管段叽吟吟•之吟喏♦以

式中Uc=Urf,ZC=Zd,则P.-P’u-WM”

10.如本题附图所示用泵将20℃水经总管分别打人容器A、B内，总管流量为

176n）3/h,总管直径为①168x5mm,C点处压力为1.97kgf/cn）2（表），求泵供

给的压头及支管CA、CB的阻力（忽略总管内的阻力）。

AJ

V176

lt=2.49/77/5

c=-兀-123600x0.785xO.1532

解：（1）总管流速4〃

在图示的0-0与C-C截面之间列机械能衡算方程:

式中：=1.97x98100=193257Pa,uo«0,uc=2.49m/s,

ZC_ZO=_2〃?，Z〃QC=0

（2）求支路阻力

在C-C和A-A截面之间列机械能衡算方程:

Pg2gpg2gJ

pC一PA=l93257Pa,uc=2.49/H/s,uA=0,zc-zA=-16m

故支路CA的阻力为

1932572.492

工叭A=-------------+----------16=4.0/??

1000x9.812x9.81液柱

同理

(1.97-1)x981002.492-0

-8=2.0机

1000x9.812x9.81液柱

11.有一内径为25nmi的水管，如管中水的流速为1.0m/s,求：

（1）管中水的流动类型：

（2）管中水保持层流状态的最大流速（水的密度P=1000kg/n?,粘度u=1cp）o

解：（1）Rc二dup/u=0.025X1X1000/0.00i=25000>4000

流动类型为湍流。

（2）层流时，Re<2000,流速最大时，Rc=2000,即duP/u=2000

Au=2000u/dP=2000X0.001/（0.025X1000）=0.08m/s

12.密度为850kg/忒粘度为8X103pa・s的液体在内径为14mm的钢管内流

动，液体的流速为1m/so计算：

（1）雷诺准数，并指出属于何种流型；

（2）若要使该流动达到湍流，液体的流速至少应为多少？

解：（1）Re=duP/u=0.014X1X850/8X103=1487.5W2000

流动类型为层流

（2）湍流时，Re24000,流速最小时，Re=4000,即duP/u=4000

Au=4000y/dp=4000X0.008/（0.014X850）=2.69m/s

13.用力108X4nim的钢管从水塔将水引至车间，管路长度150nl（包括管件的

当量长度）。若此管路的全部能量损失为118J/kg,此管路输水量为若干

m7h?（管路摩擦系数可取为0.02,水的密度取为1000kg/n?）

Shf«xl—«

解:能量损失d2118J/kg

118x2x0<7,867

0.02x150u=2.8m/s

流量V二uA二2.8X4X01X36°°*79.13m/h

14.用①用8X9mm的钢管输送原油。管线总长100km,油量为60000kg/h,

油管最大抗压能力为L57X10?Pa。已知50℃时油的密度为890kg/m;粘

度为181cpo假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计。问：为完成上

述输油任务，中途需设几个加压站？

"11J

—・Lnt•A------

解：Ui=u2,Zi=Z2,Pd2

u=V/A=(60000/890)/(3600X0.785X0.152)=1.06m/s

Re=duP/u=0.15X1.06X890/(181X10-3)=782

层流入=64/Re=64/782=0.0818

△P=X(1/d)(U2/2)P=0.0818X(1070.15)X(1.0672)X890=2.72X107Pa

n=2.72X107(1.57X107)=1.73

中途应设一个加压站

15.在附图所示的储油罐中盛有密度为960

kg/m3的油品。油面高于罐底9.6m,油

面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径

为760mm圆孔,其中心距罐底800mm,

孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材

料的工作应力取为39.23X10*a,问：至

少需要几个螺钉？

解：设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为P，则P就是管内液体作用与孔

盖上的平均压强。由流体静力学基本方程式知

P=P4+P8h

作用在孔盖外侧的是大气压强p“，故孔盖内外两侧所受压强差为

Ap=p-p「p«+pgh-p「pgh

△p-960x981（96-08）-829x10*N/m1

作用在孔盖上的静压力为

Pfpx?-8.29xlO1x^x076f-3.76x10*N

每个螺钉能承受的力为

400x9.81xl0*x-x0014?-604x10^

4

螺钉的个数=3.76X1076.04X103=6.23个

即至少需要7个螺钉。

16.某流化床反应器上装有两个U管压差计，

如本题附图所示。测得Ri=400mm,R.=50

nun,指示液为水银。为防止水银蒸气向空

间扩散，在右侧的U管与大气连通的玻璃

管内灌入一段水，其高度R3=50mm。求A、

B两处的表压强。

解：U管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度，由气柱高度

所产牛的压强差瓦以忽略。设下端为C点，R下端为D点，因此可认为

P产Pc,P产口。

PA^PC=pH2OgR3+pHggR2

=1000X9.81X0.05+13600X9.81X0.05

=7161N/而（表压）

PB~PD=PA+pHggRi

=7161+13600X9.81X0.4

=6.05XlO4N/m2（表压）

17.根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管

路中气体的表压强P。压差计中以油和水为指示

液，其密度分别为920kg/m3及998kg/m3,U管

中油、水交界面高度差11二300加。两扩大室的内

径D均为60nlm,U管内径d为6nm1。（当管路内

气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐。）

解：当管路内的气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐，则两扩大室液

面差Ah与微差压差计读数R的关系为

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当压差冲读数R=300।皿时，两扩大室液面差为

能•哨・°瑞•。制

则管路中气体的表压强为

p=（998-920）X9.81X0.3+920X9.81X0.003=257N/m2（表压）

18.用泵将水从水池送至高位梢。高位槽液面

高于水池液面50m,管路全部能量损失为

20J/kg,流量为36m3/h,高位槽与水池

均为敞口。若泵的效率为60%,求泵的轴功

率。（水的密度取为1000kg/m3）

解：设水池液面为1-1'截面，高位槽液面为2