第一章 流体流动习题及
一、填空
1、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而流速不变,则阻力损失为原来的 1/4 倍。 2、处于同一水平面的液体,维持等压面的条件必须是 静止的 、 连通着的 、同一种连续的液体 。
3、流体流动的连续性方程是 uAρ= uAρ=??????= u Aρ ;适用于圆形直管的不1122
222可压缩流体流动的连续性方程为 ud = ud = ??????= u d 。 1122
4、当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg,则真空度为 395 mmHg 。
测得另一容器内的
压强为1360 mmHg,则其绝对压强为2105 mmHg 。 5、测流体流量时,随流量增加孔板流量计两侧压差值将 增加 ,若改用转子流量计,随流
量增加转子两侧压差值将 不变 。
二、选择题
1、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 2、流体流动时的摩擦阻力损失h所损失的是机械能中的 C 项。 f
A 动能; B 位能; C 静压能; D 总机械能
3、在完全湍流时,粗糙管的摩擦系数,数值 C
A 与光滑管一样; B 只取决于Re;
C 取决于相对粗糙度; D 与粗糙度无关
4、当被测流体的 D 大于外界大气压力时,所用的测压仪表称为压力表。
A 真空度; B 表压力; C 相对压力; D 绝对压力
5、 A 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 压力表;B 真空表;C 高度表;D 速度表
6、流体在圆管内流动时,管中心流速最大,若为湍流时,平均流速与管中心最大流速的关
系为 B 。
13u,uu,umaxu,0.817umaxmax22A. ; B. ; C.
7. 从流体静力学基本方程可知,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。
8、在相同条件下,缩小管径,雷诺数 A 。
A. 增大; B. 减小; C. 不变
三、问答题
1、完全湍流区为什么又称阻力平方区,
e,d在完全湍流区,与Re无关,只与有关,对于既定管路
2l,u2eel,,p,f?为常数~,,f(),p,uf,2dddd(),若一定,为一常数,,,
则阻力损失与流速的平方成正比,称作阻力平方区。
du,,,,dy2、层流有层流的剪应力计算式();湍流有湍流的剪应力计算式
du(),,,,,,dy();为什么说范宁公式是计算层流与湍流阻力的通式,
,范宁公式对于滞流和湍流都适用,因推导时未加任何限制,但公式中摩擦因素的
6464,,,,duRe
,,,求法因流动型态不同而不同。——层流时的计算公式;湍流时的计
算无严格的理论解析式,可用各种适用条件下的经验式求,但更常用的是通过查Moddy
,图而得到。
3、为什么说牛顿粘性定律是定量描述动量传递的定律。
dudmu,,F,ma,m,dtdt牛顿力学第二定律:
du,,,,dy牛顿粘性定律:
Fdmudu,,d(mu),,,,,,,,,,,2A.dtAA,dtdy,,,N,m?;
dmu,,
A,dt式中为单位面积的动量变化率,称为动量通量,所以剪应力可表示为单
位时间通过单位面积的动量通量,即表示动量传递的大小,动量传递由于流体内部速
度不等,动量从流速大的流体向流速小的流体传递。所以牛顿粘度定律另一种表述方
法,动量通量与速度梯度成正比。
第二章 流体输送机械习题及答案
-11、某输水的水泵系统,经管路计算得,需泵提供的压头为H = 19m水柱,输水量为20kg?s,则泵的有效功率为3728w。
2、如图2-1用离心泵将20?的水由敞口水池送到一压力为2.5atm的塔内,管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度,管的进、出口当量长度也包括在内)。已知:
3-1-3水的流量为56.5m?h,水的粘度为1厘泊,密度为1000kg?m,管路摩擦系数可取为0.024,计算并回答:
(1)水在管内流动时的流动形态;(2) 管路所需要的压头和功率;
图2-1 解:已知:d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m
2 2 -2 A=(π/4)d= 3.14×(1/4)×0.1= 0.785×10m
3l+Σl=100m q= 56.5m/h e v
-2?u = q/A = 56.5/(3600×0.785×10) = 2m/s
-3 -3μ = 1cp = 10Pa?S ρ=1000 kg.m, λ = 0.024
-3 5 ? ? Re = duρ/μ=0.1×2×1000/10= 2×10> 4000
?水在管内流动呈湍流
? 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程:
2Z+(u/2g)+(p/ρg)+H 1 11
2=Z+(u/2g)+(p/ρg)+ΣHf 222
?Z=0, u=0, p = 0 (表压), Z=18m, u=0 1122
4p/ρg=2.5×9.81×10/(1000×9.81)=25m 2
2ΣHf =λ[(l+Σle )/d](u/2g)
2=0.024×(100/0.1)×[2/(2×9.81)] = 4.9m
?H = 18+25+4.9 = 47.9m
Ne = Hqρg = 47.9×1000×9.81×56.5/3600 = 7.4kw v
3.拟用泵将碱液由敞口碱液槽大入位差为10m高的塔中,塔顶压强(表压)为0.06 Mpa.全部输送管均为 ,57mm,3.5mm 无缝钢管。管长50m (包括局部阻力的当量长度)。碱液的密
3度 , = 1200kg/m,粘度为 , = 2mPa?s。管路粗糙度为 0.3mm。试求: (1)流动处于阻力平方区时的管路特性曲线;
3(2)流量为30 m/h 时的 H 和P。 ee
解:(1)在阻力平方区,, = f(,/d)
,/d = 0.006,查图得:, = 0.033
管路特性方程: ()82,,,,25表
,,6 0.06,108,0.033,502,10,,221200,9.819.81,3.14,0.05
25,15,4.4,10,
3(2)q = 30 m/h 时, v302552,15,4.4,10,15,4.4,10,(),45.6/ 3600
303,,,45.6,,1200,9.81,4.5,10 3600
1( 离心泵的主要性能参数之一是泵的扬程(又称压头),其定义是( )
液体流经泵所获得的能量。
3A. 1kg B. 1N C. 1m
2( 下列两设备均须安装旁路调节流量装置,( )。
A. 离心泵与往复泵 B. 离心泵与齿轮泵 C. 往复泵与齿轮泵
3( 当输送液体的密度改变时,离心泵的流量Q和压头H的变化为( )。
A. Q改变,H不变 B. Q、H均不变 C. Q不变,H改变
4(离心泵的流量与被输送液体密度
关系。
离心泵的压头与被输送液体密度 关系。
5(离心泵运行前应将泵壳内注满被输送的液体,以免发
生 。
6(离心泵开车前出口阀应
当 。
7(写出常用的三种容积式泵的名称 。
8(在操作上容积泵与离心泵最主要的不同是
9(离心泵的特征,曲线有 以图简 示出来,
并填出座标。
10( 离心泵的叶轮是其关键部件,它的叶片一般均
为
形式,此形式叶片在离心泵能量转换上的原理
是 。
11( 离心泵的主要性能参数为
5项,有的还包括允许吸上真空度或汽蚀余量。
12( 离心泵由于安装高度过高或进口阻力损失过大都会引起工作不正常,
这时会发生 。这种现象发生时,因冲击而使泵体震动,
发出噪声,同时由于蒸汽的生成使得液体的表观密度大为减少,于是液
体的实际体积表示的流量 ,出口压力
效率 ,严重时可至完全不能输出液体。
13( 离心泵的工作点是
和
两条曲线的
交点。
14( 用离心泵在两敞口容器间输液, 在同一管路中,若用离心泵输送ρ,
-31200kg.m 的某液体(该溶液的其它性质与水相同),与输送水相比,离心泵
的流量 ,扬程 ,泵出口压力 ,轴功
率 。
第五章 传热部分习题
1.多层圆筒壁径向一维稳态热传导时,单位时间通过各层的 相同,但单位时间通过各层的 不同。
2.稳态传热的传热速率等于传热推动力与热阻之比,流体在圆直管内作无相变强制湍流时,主要热阻存在于 ;蒸汽膜状冷凝时,主要热阻存在于 。
3.强化一换热器的传热效果,主要是( )。
A. 提高传热面积 B. 提高总传热系数 C. 提高平均温度差
Nu,f(Pr,Re)4.由因次分析法得知,无相变强制对流时,,指出三个准数的涵义: NuRePr , , 。 5.我们所做传热实验是套管换热器管外蒸汽冷凝加热管内流动的空气。实验的目的之一是求取总传热系数K,为求得K需要测取那些实验数据,写出计算K过程中需要用到的公式。 000
6.在管壳式换热器中用饱和蒸汽冷凝来加热空气,则该换热器的总传热系数接近于 一侧的对流传热系数。
7.选用换热器的传热面积应比计算的面积大 %为宜。
8.一套管换热器,管外(环隙)蒸汽冷凝加热管内空气。为强化传热,拟采用?提高蒸汽侧对流传热系数?提高空气侧对流传热系数, 措施更实际有效。
9.以传热管外表面积为准的总传热系数表示为“K”,以外表面积为准的总热阻表达式为 ,0
其中管内对流传热热阻为 。
10.定态温度场的数学表达式为 。
11.对流传热系数α不是流体的物理性质,受到很多因素影响。把下列几个过程的对流传热系数α按大小进行排列:?空气自然对流;?水蒸气冷凝;?水强制对流: 。 12.工业上常用的加热剂有 ;工业上常用的冷却剂有 (三种)。
K013.总传热系数的倒数表示为总热阻,对新投入使用的列管式换热器来说,其总热阻是 由 等几项热阻构成的;工程上一般把 热阻忽略。