第一部分 流體流動與輸送概念題示例與分析

1、第一部分 流體流動與輸送概念題示例與分析一 思考題1-1、下圖所示的兩個U 形管壓差計中,同一水平面上的兩點A、B 或C、D的壓強是否相等？ 答：在圖11所示的倒U形管壓差計頂部劃出一微小空氣柱。 空氣柱靜止不動，說明兩側的壓強相等，設為P。 由流體靜力學基本方程式： 即A、B兩點壓強不等。而 也就是說， 、都等于頂部的壓強加上高空氣柱所引起的壓強，所以C、D兩點壓強相等。 同理，左側U形管壓差計中， 而。DABC水P1P2水銀圖11 11附圖ABCDppP1P2水h1空氣AB11汞hHR水圖12 12附圖分析：等壓面成立的條件靜止、等高、連通著的同一種流體。兩個U形管壓差計的A、B兩點雖然在

2、靜止流體的同一水平面上，但終因不滿足連通著的同一種流體的條件而非等壓。 1-2、容器中的水靜止不動。為了測量A、B兩水平面的壓差，安裝一U形管壓差計。圖示這種測量方法是否可行？為什么？答：如圖12，取11為等壓面。 由可知： = 將其代入上式，整理得 R等于零，即壓差計無讀數(shù)，所以圖示這種測量方法不可行。 分析：為什么壓差計的讀數(shù)為零？難道A、B兩個截面間沒有壓差存在嗎？顯然這不符合事實。A、B兩個截面間確有壓差存在，即h高的水柱所引起的壓強。問題出在這種測量方法上，是由于導管內(nèi)充滿了被測流體的緣故。連接A平面測壓口的導管中的水在下行過程中，位能不斷地轉化為靜壓能。此時，U型管壓差計所測得的并

3、非單獨壓差，而是包括位能影響在內(nèi)的“虛擬壓強”之差。當該導管中的水引至B 平面時，BB已為等壓強面，再往下便可得到無數(shù)個等壓面。壓差計兩側的壓強相等，R當然等于零。這個結論很重要，在以后的討論中常遇到。 1-3、一無變徑管路由水平段、垂直段和傾斜段串聯(lián)而成，在等長度的A、B、C三段兩端各安一U形管壓差計。設指示液和被測流體的密度分別為和，當流體自下而上流過管路時，試問：（1）A、B、C三段的流動阻力是否相同？（2）A、B、C三段的壓差是否相同？（3）3個壓差計的讀數(shù)、是否相同？試加以論證。答：（1）因流動阻力 ，該管路A、B、C 3段的、均相同， （2）在A、B、C三段的上、下游截面間列柏努利

4、方程式： 化簡，得 A段： (a) B 段： (b) C段： （c）比較上面3式：（3）由流體靜力學基本方程式A段： B段：C段：整理，得（d） （e）（f）將（a）、（b）、（c）3式分別代入式（d）、（e）、（f）： 由（1）知 分析：由題1-2的結論已經(jīng)知道：R所包含的不光是兩個測壓點壓強的變化，還包含位能的變化。實際上，R所代表的僅僅是流動阻力。如果概念清楚，由可直接得出的結論。本題還說明，流動阻力的大小與管段排列方式無關，但壓差卻與管段排列方式有關。這是因為管段兩段的壓強差不僅要克服流動阻力，還要克服位頭的變化，所以液體自下而上流動時，壓差大于水平管。14、上題中若流體改為自上而下流

5、動，試回答：（1）此時壓差計的讀數(shù)與原來是否相同？為什么？（2 如在1、2、3、4、5、6各測壓點裝上彈簧壓強表，A、B、C三段的壓差讀數(shù)是否相同？答：（1）由上題分析結果知，壓差計讀數(shù)R所反映的只是各段的流動阻力。不管液體作何方向流動，只要、與不變，則根據(jù)范寧公式計算出的、亦不變，所以。所不同的是R的方向有所改變，即由原來的左臂移到現(xiàn)在的右臂。(2) 換上彈簧壓強表后，測得的是各測壓點的真實壓強。此時A、B、C三段的壓強差、已不再是“虛擬壓強”之差，其值當然不等。排列的順序應是>>。15、如圖14所示的虹吸管，若在B處將其割斷，只保留左臂，是否仍起虹吸作用？又：虹吸管吸入口的深度

6、和出口位置的高低對虹吸速度影響如何？大氣壓強為101.3kPa(設流動阻力可以忽略)。 答：由柏努利方程計算得之(表壓)（詳細計算過程見1-79），說明截面具有一定的真空度。如果在此處將虹吸管割斷，由于大氣壓強的作用，水將不能流出，即虹吸管不在起虹吸作用。 由該例知，虹吸速度,說明虹吸速度僅與容器的水面、與虹吸管出口的垂直距離有關，與吸入口的深度無關。出口位置越低（即的絕對值越大），隨之增大；反之，絕對值越小，亦隨之減小。當，即虹吸管出口與容器中的水面在同一水面上時，,即虹吸管不再起虹吸作用。1-6、下面兩種情況，可不可以用泊謖葉方程（）直接計算管路兩端的壓強差？（1）水平管，管內(nèi)徑為50mm

7、，流體的密度為996kg/m3，粘度為0.894mPa.s,流速為m/s。 （2）垂直管，管內(nèi)徑為100mm，流體的相對密度為0.85，粘度為20mPa.s,流速為0.4m/s。 分析：此題核心在于：上述兩種情況下，用泊謖葉方程算出的壓強降與管路兩截面的壓強差在數(shù)值上是否相同。 由柏努利方程式 得 其中即為。上式說明，在一般情況下，與在數(shù)值上是不等的，只有流體在一段無外功加入（）,直徑相同（）的水平管（內(nèi)流動時，與才在絕對數(shù)值上相等。還需注意：由于泊謖葉方程在推導過程中引入了牛頓粘性定居律，而只有在滯流時內(nèi)摩擦應力才服從牛頓粘性定律，所以它僅適用于滯流時的流動阻力計算。 答：（）4000 流體

8、流動類型屬湍流，此時泊謖葉方程不適用，所以不能用其計算管路兩截面間的壓差。 （）對于垂直管，盡管流動類型可能為滯流，但由泊謖葉方程算出的僅是摩擦阻力損失項，而垂直管路兩截面的壓差還要受位能的影響，所以也不能用泊謖葉方程直接計算兩截面的壓差。 1-7、 現(xiàn)有一遠距離測量對硝基氯苯貯罐內(nèi)液位的裝置，如圖所示。貯罐上方與大氣相通。測量時從管口通入壓縮氮氣，用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)其流量，管內(nèi)氮氣流量控制得很小，只要在鼓泡觀察口看到有氣泡緩緩逸出即可。 試說明這種測量方法的依據(jù)。 分析：由于流速控制得很小，氣體通過吹氣管的流動阻力可以忽略不計，且整個吹氣管內(nèi)不含有液體存在，從而保正整個吹氣管內(nèi)有近似相等的壓強，為

9、以下的計算提供了依據(jù)。 答：由上面的分析知 若、均以表壓計 則, 式中與分別為被測液體和指示液的密度。 ( h即所求液位)。1-8、由摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)的關系圖即圖分析雷諾數(shù)、相對粗糙度對磨擦系數(shù)和阻力損失的影響。 答：在滯流區(qū)，即時，阻力損失，即阻力損失與粘度和流速成正比而與 壁面粗糙度無關。這是由于滯流時，液體的流動平滑而有規(guī)則，管壁近處那層幾乎靜止的液體膜，履蓋了管壁的粗糙面的緣故。隨著雷諾數(shù)增大，當時，從滯流轉向湍流，將湍流的布拉修斯公式（）代入范寧公式可知，此時。說明粘性力對流動阻力的影響已大為降低，而流速的影響增大，由液體旋渦所產(chǎn)力的慣性力已成為影響流動阻力的重要因素，粗糙度的影響也

10、較為顯著。這是因為隨著Re增大，滯流邊界層變薄，壁面凸起部分便會伸入湍流區(qū)與質(zhì)點發(fā)生碰撞，加劇了液體的湍動性。Re愈大，這種影響就愈顯著。當Re增大到一定程度時，曲線變成水平線。這時已與Re的大小無關，只要粗糙度一定，即為一常數(shù)。此時。說明阻力損失與液體粘度無關，而慣性力已成為影響阻力的決定因素。1-9、圖1-6為典型的簡單管路。設各段管徑相同，液體做穩(wěn)態(tài)流動?，F(xiàn)將閥門由全開轉為半開，試分析下述參數(shù)如何變化？（1） u； (2)p； (3)p圖16 19附圖Z1122AB 答：（1）閥門關小，其阻力系數(shù)增大，增大，又Z1不變，即截面1流體的總機械能一定，故u減小。 （2）考察1、A兩個截面間的

11、能量轉換關系：由u減小知必減小，又Z1不變，故P增大。 （3）在管段B、2之間做能量衡算：u減小，減小，又P2不變，故P將減小。 分析：對上述簡單管路可以引發(fā)如下的結論： 任何局部阻力系數(shù)的增加都會導致管路各處的流速下降； 上游阻力增大將使下游壓強下降； (3)下游阻力增大將使上游壓強上升。其中第（3）條應予以特殊注意，說明管路是一個整體，下游的變化同樣影響著上游，任一局部變化都會使原有的能量平衡遭到破壞，隨后再依新的條件建立起新的能量平衡。本例中管路中及壓強的變化，正是這種新的能量平衡關系的反映。110、如何理解圖17所示的并聯(lián)管路兩支管的能量損失相等？AB12圖17 110 附圖 答：（1

12、）此例可分別對支管1、支管2列A、B兩截面的柏努利方程式來理解。 對支管1列A、B兩截面的柏努利方程式： 再對支管2列A、B兩截面的柏努利方程式： 比較上述兩式即可得出：（2）從兩條分支管路擁用一個共同的分支點、匯合點支理解。分支點A只能有一個壓強，匯合點B也只能有一個壓強，而A和B 是兩條支路所共有的兩點。盡管兩支路管子的狀況不一，但是通過A、B兩點測定的單位質(zhì)量流體的能量損失必然相同。這和并聯(lián)電路類似，盡管并聯(lián)電路各支路的電阻不同，電流強度不同，但由于兩端都共有一個測壓點，所測得的電勢差即勢能損失相同。分析：為什么細而長的支管1中流體的流動阻力會和粗而短的支管2相同呢？請讀者注意：能量損失

13、是以J/kg為單位來計量的，而絕非指通過某支管的所有流體的阻力損失總和。假如有一單位質(zhì)量的流體欲通過支管1抵B，但支管1的阻力大于支管2，則該流體會自動放棄走支管1而改走支管2。后續(xù)流體也會效仿。結果導致支管2的流量增大，阻力上升。這種過程要一直延續(xù)到對單位質(zhì)量流體來講，無論走支管1還是走支管2阻力相同時為止，即由，可從數(shù)量上確定各支管的流量比： ：包括管件的當量長度。111、既然理想流體并不存在，為什么還要引進理想流體的概念？答：在推導柏努利方程時，我們曾假設一種完全沒有粘性的液體并稱之為理想流體。這種流體在流動時沒有磨擦損失，而且內(nèi)磨擦力為零。這其實是理想化的結果，實際上并不存在這樣的流體

14、。之所以采用這種處理方法，是因為粘性的問題十分復雜，影響因素也很多，給研究實際流體的運動規(guī)律帶來很大困難。為了使問題簡化，常把真實流體簡化為不考慮粘性因素的理想流體，找出規(guī)律后再考慮粘性的影響并加以校正，然后再擴展到實際流體。這種校正，常常因為理論分析不能完全解決而借助于實驗研究手段。更何況在很多實際問題中，粘性并不起主要作用。此時實際流體就可按理想流體來處理。此外，我們還可以把真實流體的復雜流動，劃分兩個區(qū)域來處理。例如把流體沿壁面的流動簡化成兩個區(qū)域：主流區(qū)與邊界層區(qū)。在主流區(qū)內(nèi)，磨擦應力可以忽略不計，在這種粘性并不起主要作用的場合，流體可視為理想流體來處理。這樣就可以用理論方法集中解決邊

15、界層內(nèi)的問題（例如利用牛頓粘性定律研究流體的流動阻力），使問題得到簡化。因此說，引進理想流體的概念，對研究和解決工程實際問題具有重要意義。112、為什么不能用當量直徑的方法來計算非圓形管子或設備的截面積？答：當量直徑的計算方法，完全是經(jīng)驗性的，而且有很大的局限性。例如：滯流時應用當量直徑計算阻力的誤差就比較大，用于矩形時，其截面積的長寬之比不能超過31。而且最初只是用它來計算非圓形截面管子或設備的直徑，不能隨意推廣用其計算非圓形截面管子或設備的截面積。例如：一外管內(nèi)徑為、內(nèi)管外徑為的套管環(huán)隙，其當量直徑。若用做直徑來計算該環(huán)隙截面積，則為，而實際上該環(huán)隙的截面積應為。二者顯然不等。所以在范寧公

16、式、泊謖葉方程以及Re數(shù)中的流速都是指流體的真實流速，而不能用當量直徑來計算，只是式中的直徑可用當量直徑代之。1-13、離心泵的特性曲線HQ與管路的特性曲線HeQe有何不同？二者的交點意味著什么？答：將離心泵的基本性能參數(shù)之間的關系描繪成圖線稱為離心泵的特性曲線。這里討論的是其中的一條HQ曲線。它表明轉速一定時，離心泵的流量和該流量下泵的能提供的壓頭即做功本領之間的對應關系。該曲線由生產(chǎn)廠家測定并提供，是泵本身固有的特性，它只與泵自身的結構（如葉片彎曲情況、葉輪直徑等）、轉速有關，而與其所在的管路及其他外界條件無關。所以離心泵的特性曲線圖只須注明型號、轉速即可。二者的交點M稱為泵在該管路上的工

17、作點。意味著它所對應的流量和壓頭，既能滿足管路系統(tǒng)的要求，又能為離心泵所提供，即，。換言之，M點反映了某離心泵與某一特定管路相連接時的運轉情況。離心泵只能在這一點工作。HAHBHAHBHQAQMQBQAMBHQHeQe圖18 114附圖114、如圖18，假設泵不在M點工作，而在A、B點工作時，會發(fā)生什么情況？答：假設泵工作不在M點工作，而在A點工作時，在A點所對應的流量下，管路所需要的壓頭為，而該流量下泵所提供的壓頭為。，說明液體的壓頭（泵給予單位重量流體的有效能量）有富裕，此富裕壓頭將促使液體加大流速，流量由變到，即在M點達到平衡。反之，如果泵在B點工作，則在流量下泵所產(chǎn)生的壓頭小于液體通過

18、該管路時所需要的壓頭，即<。由于液體所需的有效能量不能滿足，只能靠減少流速在M點達到平衡，屆時流量從減至。圖 19 115附圖HQQQQMMMHeQeHQHQ圖 110 115附圖115、什么情況下采用離心泵的并聯(lián)操作？試繪出兩臺相同的泵并聯(lián)操作時的曲線。答：在生產(chǎn)中，當流體的流量需要增大，原有的一臺泵已不能滿足要求，特別在生產(chǎn)過程中流量變化幅度較大，有時可停開一臺泵時，可采用幾臺泵（常用兩臺泵）并聯(lián)操作。圖19為兩臺相同的離心泵并聯(lián)操作的情況。設兩臺泵的壓頭相等，管路特性不變。 在給定了每臺泵的特性曲線及管路的特性曲線的圖110中，根據(jù)離心泵的并聯(lián)特性，即在同一壓頭下流量加倍，可以很方

19、便地畫出曲線。該曲線與管路特性曲線的交點，即為兩泵并聯(lián)后的工作點，、便是工作點所對應的流量和壓頭。要想了解并聯(lián)操作中每臺泵的工作情況，可以從點平行橫軸作一直線，該線與每臺泵特性曲線相交于點。此點對應的工況是：即兩臺相同規(guī)格的泵串聯(lián)使用后，所獲得的流量小于每臺泵單獨使用時的2倍。116、什么情況下采用離心泵的串聯(lián)操作？試繪出兩臺相同的泵串聯(lián)操作的曲線 答：在生產(chǎn)中，有時遇到泵所提供的流量與所要求的流量相差不大，但泵的壓頭差得較多，或者吸液液位發(fā)生較大變化時，可根據(jù)所需壓頭的大小，采用兩臺或多臺泵串聯(lián)起來使用。圖1-11為兩臺相同的泵串聯(lián)操作的示意圖。QQQHHHHQHQHeQeMM圖112 11

20、6 附圖圖 111 116附圖 下面標繪兩臺相同離心泵串聯(lián)操作時的HQ圖。圖1-12已給出每臺泵的特性曲線及管路的特性曲線?，F(xiàn)根據(jù)兩臺泵的串聯(lián)特性，將同一流量下每臺泵的壓頭加倍，即可很方便地畫出HQ特性曲線，并求得新的工作點M。該點對應的工況表明，串聯(lián)后的壓頭有所增加，但并非增加一倍，也就是說，串聯(lián)以后的壓頭小于每臺泵單獨使用時的2倍，即H<2H。應該注意的是，串聯(lián)操作時最后一臺泵所承受的壓力最大。故串聯(lián)泵組的臺數(shù)不宜過多，以防最后一臺泵因強度不夠而導致?lián)p壞。二 、填空題 1-17、邊界層的形成是液體具有 的結果。 答案：粘性分析：由于流體具有粘性，使壁面粘附一層停滯不動的流體層；同樣還

21、是因為流體具有粘性，使得靜止層流體與其相鄰的流體層間產(chǎn)生內(nèi)磨擦力，導致相鄰流體層速度減慢。這種減速作用由壁面附近的流體層依次向流體內(nèi)部傳遞，而流速受到壁面影響的這一區(qū)域就的我們通常所說的邊界層。如果流體沒有粘性，就不會潤濕壁面，也沒有內(nèi)磨擦力的存在，亦無邊界了。1-18、兩個系統(tǒng)的流體力學相似時，雷諾數(shù)必相等。所以雷諾數(shù)又稱作 。答案：相似準數(shù)1-19、因次分析法的基礎是 ，又稱因次的和諧性。 答案：因次的一致性1-20、用計算突然擴大和突然縮小的損失時，通常按_管內(nèi)的流速計算動能項。 答案：細 分析：因為細管中流速相對比較大一些。在工程上計算阻力時，為了留有余地，寧可將其估量得大一些。1-2

22、1、用離心泵在兩個敞口容器間輸液。若維持兩容器的液面高度不變，當關小輸送管道的閥門后，管道的總阻力將_。 答案：不變分析：在兩個液面間列柏努力方程式，因位能、靜壓能和動能均不變化，所以管道總損失不變；閥門開度減小后，導致局部阻力增大，水量減小，直管阻力減小，總阻力不變化。1-22、粘度的物理意義是促使流體產(chǎn)生單位速度梯度的_。 答案：剪應力 分析：由牛頓粘性定律可知, =。若=1()/m,和在數(shù)值上相等。1-23、粘性流體流體繞過固體表面的阻力為 和 之和，稱局部阻力。 答案：摩擦阻力；形體阻力 1-24、邊長為的正方形載面風道，其當量直徑為 。答案： 1-25、經(jīng)內(nèi)徑為158mm的鋼管輸送運

23、動粘度為90/的燃料油。若保持油品作滯流流動，最大流速不能超過 。答案：1.14分析：令臨界雷諾數(shù)等于2000，即可求得大速度。 解得 1-26、如果管內(nèi)流體流量增大1倍以后，仍處于滯流狀態(tài)，則流動阻力增大到原來的 倍。答案：2分析：由泊謖葉方程知，在滯時流動阻力與流速的一次冪成正比。需注意的是變化前后的流動型態(tài)。本例中如果流量增大1倍后，流體不再作滯流流動，則流動阻力不止增大到原來的2倍。1-27、在滯流區(qū)，若總流量不變，規(guī)格相同的兩根管子串聯(lián)時的壓降為并聯(lián)時的 倍。答案：4分析：由泊謖葉方程知：=1-28、湍流、光滑管（條件下，上述直管串聯(lián)時的壓降為并聯(lián)時的 倍。答案：6.72分析：將表達

24、式代入范寧公式，可知，1-29、在完全湍流區(qū),上述直管串聯(lián)時的壓降為并聯(lián)時的_倍。 答案：8 分析：完全湍流區(qū)又稱阻力平方區(qū)，該區(qū)域內(nèi)壓強與阻力的平方成正比。并聯(lián)改成串聯(lián)后，不僅流速加倍，管長也加倍，故此時 1-30、流體在阻力平方區(qū)流動，若其他條件不變，其壓降隨著管子的相對粗糙度增加而_，隨著流體的密度增大而_。答案：增加：增大分析：在阻力區(qū)，只與相對粗糙度有關，且隨其增大而增大。由范寧公式 可以看出：增加時，增加；增大時，增大1-3、流體沿壁面流動時，在邊界層內(nèi)垂直于流動方向上存在著顯著的_，即使_很小，_仍然很大，不容忽視。 答案：速度梯度；粘度；內(nèi)摩擦應力1-32、雷諾數(shù)的物理意義實際

25、上就是與阻力有關的兩個作用力的比值，即流體流動時的_ 與_ 之比。答案：慣性力；粘性力分析：慣性力式中 - 幾何長度； - 時間； - 表示因次相等。 粘性力 133、兩個系統(tǒng)的流體力學相似時，壓力對慣性力之比亦相等，即_必相等。 答案：歐拉準數(shù) 分析：由上例， 134、流體通過轉子流量計的壓強差是恒定的并與流量大小無關。因此，轉子流量計又稱_。 答案：恒壓差流量計 分析：轉子上、下兩端流體的壓強差 對固定的轉子流量計，V、A都是一定的，故也是恒定的。135、某精餾塔頂操作壓強須維持在5.3kPa，若當?shù)貧鈮河嫷淖x數(shù)為1006kPa (775mmHg) ，塔頂真空表讀數(shù)應為_kPa (mmHg

26、)。答案：953(715)136、為使測量精確，測速管前后應有一穩(wěn)定段，其長約為_。答案：（50100） d1-37、每千克水經(jīng)過泵后其機械能增加了約490J，則該泵的揚程為_。 答案：50mH2O 1-38、活塞往返一次，只吸入和排出液體各一次，這種往復泵被稱作_。 答案：單作用泵 1-39、齒輪泵的流量_而揚程_。 答案：較??；較高1-40、石油化工廠常用的壓縮機主要有_和_兩大類。 答案：往復式；離心式三、判斷題1-41、流體靜力學基本方程式只適用于己于重力場，其他(如離心場)不適用。( ) 答案：對 分析：流體靜力學基本方程式推導的前提是重力場，研究的是流體在重力和壓力作用下的平衡規(guī)律

27、。由于流體處于相對靜止狀態(tài)，所以流體所受的力只有重力（注意：無離心力等）。在使用該方程式時當然離不開推導過程中重力場這一先決條件。1-42、壓強差的大小可以用一定高度的液體柱來表示。（ ） 答案：對 分析：由流體靜力學基本方程式 知 可見，只要注明何種流體（即一定），就有唯一的一個高度h與壓強差相對應。1-43、質(zhì)量流量一定的氣體在管內(nèi)流動時，其密度和流速可能隨溫度變化，當質(zhì)量流速不變。（ ） 答案： 分析：假如沿管長氣體溫度升高，則其密度變小，流速增大。但由于密度減小的幅度與流速增大的幅度相同，所以密度和流速的乘積即質(zhì)量流速不變。這使我們在計算變溫氣體的雷諾數(shù)的時可用質(zhì)量流速代替流速和密度，

28、即 從而減去了不少的麻煩。1-44、在定態(tài)流動中，各截面上流體的流速、壓強、密度等有關物理量不隨時間和位置而變。（ ） 答案： × 分析：這是對定態(tài)流動的誤解。定態(tài)流動要求就某一位置講，與流動有關的物理量不隨時間改變，但各物理量可因位置不同而異。1-45、流體流動的類型有：滯流、湍流和過渡流。（ ） 答案： × 分析：從本質(zhì)上講，流體流動只有滯流、湍流兩種類種。過渡流并非第3種流型，只是這時流體處于不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)，可能是滯流、也可能是湍流，或者二者交替出現(xiàn)，要視流體進口段的情況、管壁粗糙度以及周圍有無振動等外界條件決定。1-46、連續(xù)性方程所反應的管路各截面上流速的變化規(guī)

29、律與管路上是否裝有管件、閥門或輸送設備等無關。（ ） 答案：1-47、相對粗糙度愈小的管道達到阻力平方區(qū)的雷諾數(shù)值越低。（ ） 答案：×1-48、位能大小是個相對值，若不設基準面，光講位能的絕對值是毫無意義的。（ ） 答案：1-49、直管阻力不只發(fā)生在流體內(nèi)部, 而且發(fā)生在緊貼管壁的流體層與管壁之間（ ） 答案：× 分析：因為緊貼管壁的流體層和管壁之間并無相對滑動，不存在阻力問題，所以直管阻力只發(fā)生在流體內(nèi)部。 1-50、在滯流時使用當量直徑法的計算誤差大于湍流。（ ） 答案： 分析：由雷諾數(shù)的物理意義可知，它實際上是慣性力和粘性力的比值。滯流時雷諾數(shù)小，粘性力的影響相對比

30、較大，因此邊界的形狀對流動的影響顯著，使用當量直徑這種近似法的誤差也大于湍流。1-51、截面相同時，正方形截面的當量直徑大于圓管直徑。（ ） 答案：× 分析：設正方形邊長為a，圓管直徑為d,由題意=解之 正方形截面的當量直徑即 =0.886 正方形截面的當量直徑小于圓管直徑。1-52、離心泵的軸功率一般隨流量增大而增大，當流量為零時，軸功率亦為零。（ ） 答案：× 分析：當流量為零時，從NQ曲線上可以看到，此時功率最小。所以離心泵在啟動前要關閉出口閥門，以防止電動機過載。但流量為零時功率卻不為零。那么既然無流量，功率消耗到哪里去了呢？結論是：主要消耗在葉片對液體的撹動上。

31、1-53、往復泵也可以用安裝出口閥門的方法來調(diào)節(jié)流量。（ ） 答案：× 分析：往復泵屬正位移泵，其流量與管路特性曲線無關。安裝調(diào)節(jié)閥非但不能改變流量，而且當閥門關閉時會導致缸內(nèi)壓強急劇上升，造成泵體、管路和電機的損壞。所以往復泵一般采取回路調(diào)節(jié)的方法。1-54、離心通風機的風壓不隨進入風機氣體的密度而變。（ ） 答案：× 分析：由離心通分機全分壓計算公式 可以看出：在計算中，盡管氣體的密度較小，由于氣速較大，動風壓的影響不容忽視。即離心通風機的分壓是隨進入風機的氣體密度而變化的。四選擇題（一）單項選擇題1-55、滯流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是（ ）A 流速不同； C. 雷諾數(shù)不同；

32、B 流通截面積不同 D 滯流無徑向運動，湍流有徑向運動；答案：D1-56、利用因次分析法的目的在于（ ）。A 使實驗和關聯(lián)工作簡化； C. 建立數(shù)學表達式；B 增加實驗結果的可靠性； D. 避免出現(xiàn)因次錯誤；答案：A1-57、選擇下述流體在管路中常用的流速(1) 過熱水蒸氣（ ）。 (2) 水及一般液體（ ）。(3) 壓強較高的氣體（ ）。 (4)粘度較大的液體（ ）。A 13m/s； B. 0.51m/s； C. 1525m/s； D. 3050m/s答案：（1）D；（2）A；（3）C；（4）B1-58、有兩種關于粘性的說法：(1) 無論是靜止的流體還是運動的流體都具有粘性。(2) 粘性只有

33、在流體運動時才會表現(xiàn)出來。正確的結論應是( )。A這兩種說法都對； B這兩種說法都不對；第一種說法對，第二種說法不對； 第二種說法對，每一種說法不對。答案：1-59、某并聯(lián)管路由、兩個支路組成，該兩支路的流體均作滯流流動。當=2，=2時，則：（） ( ) ；（） ( ) ；（） ( ) ；答案：（）；（）；（）分析：（） 并聯(lián)時= （） = (3) 1-60、某流體在一上細下粗的垂直變徑管路中流過?，F(xiàn)注意到安在離變徑處有一定距離的粗、細兩截面的的壓強表讀數(shù)相同。故可斷定管內(nèi)流體( )。A. 向上流動； C. 處于靜止；B. 向下流動； D. 流向不定答案：B1-61、關于離心泵的并聯(lián)、串聯(lián)，下

34、述說法中錯誤的是( )。A 兩臺相同的泵并聯(lián)后，并聯(lián)管路流量增大，相應的流體阻力要增加；B. 兩臺相應的泵串聯(lián)后，每臺泵均在較大流量、較低壓頭下工作；C. 當吸液液位變化較大時，可根據(jù)所需壓頭大小，采用兩臺或多臺泵串聯(lián)使用；D. 離心泵并聯(lián)的臺數(shù)越多，流量增加得越多。 答案：D 分析：注意D 的說法：并聯(lián)的臺數(shù)越多，流量增加得越多。實際上，并聯(lián)的臺數(shù)越多，流量增加得越小，原因見A。所以離心泵很少有3臺以上并聯(lián)操作的實例。1-62、離心泵銘牌上標明的是泵在( )時的主要性能參數(shù)。A 流量最大； C. 效率最高；B. 壓頭最大； D. 軸功率最小。答案：C1-63、完成下面各類泵的比較： (1)

35、離心泵( )； (2) 往復泵( )； (3) 漩渦泵( )。A 流量可變，壓頭不很高，適用于粘性大的流體；B 流量不均勻，壓頭根據(jù)系統(tǒng)需要而定，用旁路閥調(diào)節(jié)流量；C 流量恒定，壓頭隨流量變化，往復運動振動很大；D 流量較小，壓頭可達很高，適于輸送油類及粘稠性液體；E 流量均勻，壓頭隨流量而變，操作方便。答案： (1) E ；(2) B ；(3) D 164、完成下述各種流量計的比較： (1) 孔板流量計 ( ) (2) 文丘里流量計( ) (3) 轉子流量計 ( )A 調(diào)換方便，但不耐高溫高壓，壓頭損失較大；B 能耗小，加工方便，可耐高溫高壓；C 能耗小，多用于低壓所體的輸送，但造價高；D

36、讀取流量方便，測量精度高，但不耐高溫高壓；制造簡單，調(diào)換方便，但壓頭損失大答案：（）；（）；（）、離心泵吸入管路底閥的作用是（）A阻攔液體中的固體顆粒； C避免出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象；B防止啟動充入的液體從泵內(nèi)漏出；D維持最低的允許吸上高度答案：（二）多項選擇題、微差壓差計對兩種指示液的要求是（）A密度相近；B不互溶；C形管內(nèi)的指示液與被測流體不相溶；D擴大室內(nèi)的指示液與被測流體不相溶；E擴大室內(nèi)指示液的密度小于形管內(nèi)指示液的密度。答案：、分析：該例只有項要求的內(nèi)容是沒有道理的。因為形管中指示液與被測流體中間還隔有擴大室內(nèi)的指示液，二者不會接觸，沒有互溶的問題。、穩(wěn)定流動系統(tǒng)的總能量衡算式所包括的能量可

37、以劃分為兩大類：一類是機械能，即（ ），此類能量在流體流動過程中可以互相轉變；另一類包括（ ），這類能量不能直接轉變?yōu)闄C械能而用于流體輸送。 位能； 內(nèi)能； 外功； 動能； 熱能； 靜壓能答：、；、下列結論正確的是（ ） 液體的粘度隨溫度升高而減?。?氣體的粘度隨溫度升高而增大； 液體的粘度基本不隨壓強變化； 氣體的粘度隨壓強增大而減小答案：、孔板流量計計算公式中的孔流系數(shù)與（ ）有關。 流體流經(jīng)孔板的能量損失； 管壁的粗糙度； 取壓法； 的比值答案：、下面關于因次分析法的說法中不正確的是（ ）。 只有無法列出描述物理現(xiàn)象的微分方程時，才采用因次分析法； 因次分析法提供了找出復雜物理現(xiàn)象規(guī)律的

38、可能性； 因次分析法證明：無論多么復雜的過程，都可以通過理論分析的方法來解決； 因次分析法能解決的問題普通實驗方法也同樣可以解決答案：、分析：首先，因次分析所要解決的正是那些不能完全用理論分析方法建立關系式或者無法用數(shù)學方法求解方程式的復雜問題。其次，對一些復雜的、影響因素較多的物理現(xiàn)象，普通實驗方法是無法解決的。例如流體因內(nèi)磨擦力而產(chǎn)生的壓降與管徑、管長、粘度、密度及流速等有關?，F(xiàn)在要找出與、中任一變量的關系，如果采用普通的實驗方法，假定每個變量只取10個實驗值，則整個實驗要做10萬次！因次分析法將單個變量組成無因次數(shù)群后，大大減少了變量的個數(shù)和實驗次數(shù)，使實驗和數(shù)據(jù)處理工作成為可能。實驗得

39、出的數(shù)群之間的定量關系，在工程上與理論公式具有同等的重要性。1-71、下述各類泵中屬于正位移泵的有( )。A 隔膜泵； B.齒輪泵； C.軸流泵； D.旋渦泵； E.螺桿泵；答案：A、B、E、F1-72、離心泵產(chǎn)生氣蝕的原因可能是( )。A 啟動前沒有充液； C. 被輸送液體溫度較高；B 安裝高度過大； D. 安裝地區(qū)的大氣壓較低。答案：B、C、D1-73、離心泵的允許吸上真空高度與( )有關。A 被輸送液體的物理性質(zhì)； C. 泵的結構、流量；B 當?shù)卮髿鈮海?D. 泵的揚程答案：A、B、C流量Q壓頭H軸功率N真空度p1表壓強p2密度（敞口）增大不變不變密度（密閉）增大出口閥開度增大轉速提高葉

40、輪直徑減小流體流動復習題一、選擇題1 流體在管內(nèi)流動時，如要測取管截面上的流速分布，應選用_A_測量。A 皮托管 B 孔板流量計 C 文丘里流量計 D 轉子流量計2 離心泵開動以前必須充滿液體是為了防止發(fā)生_A_。A 氣縛現(xiàn)象 B汽蝕現(xiàn)象 C 汽化現(xiàn)象 D 氣浮現(xiàn)象3 離心泵的調(diào)節(jié)閥開大時， B A 吸入管路阻力損失不變 B 泵出口的壓力減小C 泵入口的真空度減小 D 泵工作點的揚程升高4 水由敞口恒液位的高位槽通過一 管道流向壓力恒定的反應器，當管道上的閥門開度減小后，管道總阻力損失 C 。A 增大 B 減小 C 不變 D 不能判斷5 流體流動時的摩擦阻力損失hf所損失的是機械能中的 D 項

41、。A 動能 B 位能 C 靜壓能 D 總機械能6 在完全湍流時（阻力平方區(qū)），粗糙管的摩擦系數(shù)l數(shù)值 C A 與光滑管一樣 B 只取決于Re C 取決于相對粗糙度 D 與粗糙度無關7 孔板流量計的孔流系數(shù)C0當Re增大時，其值 B 。A 總在增大 B 先減小，后保持為定值 C 總在減小 D 不定8 已知列管換熱器外殼內(nèi)徑為600mm，殼內(nèi)裝有269根f25×2.5mm的換熱管，每小時有5×104kg的溶液在管束外側流過，溶液密度為810kg/m3，粘度為1.91×103Pa·s，則溶液在管束外流過時的流型為 A 。A 層流 B 湍流 C 過渡流 D 無法

42、確定9 某離心泵運行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，應 C 。A 停泵，向泵內(nèi)灌液 B 降低泵的安裝高度C 檢查進口管路是否有泄漏現(xiàn)象 D 檢查出口管路阻力是否過大10 某液體在內(nèi)徑為d0的水平管路中穩(wěn)定流動，其平均流速為u0，當它以相同的體積流量通過等長的內(nèi)徑為d2(d2=d0/2)的管子時，若流體為層流，則壓降Dp為原來的 C 倍。16m3mA 4 B 8 C 16 D 32二、計算題1. 用泵將20水從敞口貯槽送至表壓為1.5×105Pa的密閉容器，兩槽液面均恒定不變，各部分相對位置如圖所示。輸送管路尺寸為f108×4mm的無縫鋼管，吸入管長為20m，排出管長為100m（各段管

43、長均包括所有局部阻力的當量長度）。當閥門為3/4開度時，真空表讀數(shù)為42700Pa，兩測壓口的垂直距離為0.5m，忽略兩測壓口之間的阻力，摩擦系數(shù)可取為0.02。試求：(1)閥門3/4開度時管路的流量(m3/h)；(2)壓強表讀數(shù)（Pa）；(3)泵的壓頭（m）；(4)若泵的軸功率為10kW，求泵的效率；(5)若離心泵運行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，試分析其原因。解：（1）閥門3/4開度時管路的流量(m3/h)；在貯槽液面0-0´與真空表所在截面1-1´間列柏努利方程。以0-0´截面為基準水平面，有： 其中， , z0=0， u0=0, p0=0（表壓）, z1=3m, p1=-42700Pa（表壓）代入上式，得： u1=2.3m/s， Q=(2)壓強表讀數(shù)（Pa）；在壓力表