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流体力学与传热英文习题(64学时)

流体力学与传热英文习题(64学时)
流体力学与传热英文习题(64学时)

Problems of Fluid Flow and Heat Transfer for Unit Operations of Chemical Engineering

ZHONG Li

(College of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology)

1. Water is pumped at a constant velocity 1m/s from large reservoir resting on the floor to the open top of an absorption tower. The point of discharge is 4 meter above the floor, and the friction losses from the reservoir to the tower amount to 30 J/kg. At what height in the reservoir must the water level be kept if the pump can develop only60 J/kg?

2. The fluid (density 1200 kg/m3 ) is pumped at a constant rate 20 m3 /h from the large reservoir to the evaporator. The pressure above the reservoir maintains atmosphere pressure and the pressure of the evaporator keeps 200 mmHg (vacuum). The distance between the level of liquid in the reservoir and the exit of evaporator is 15 meter and frictional loss in the pipe is 120 J/kg not including the exit of evaporator, what is the pump effective work and power if the diameter of pipe is 60 mm?

3. Water comes out of the pipe (Φ108x4 mm), as shown in Fig. The friction loss of the pipeline which does not cover the loss at the exit of pipe can be calculated by the following equation:

h f =6.5U2

where U is the velocity in the pipe, find

a. water velocity at section A-A'.

b. water flow rate, in m3 /h.

4. Water passes through the variable pipe. The velocity in the small pipe is 2.5 m/s. The vertical glass tubes are inserted respectively at the section A and B to measure the pressure (see fig.) If the friction loss between two section is 15 J/kg, what is the water column difference between two glass tubes? By the way, draw the relative liquid column height of two tubes in the Fig.

5. A centrifugal pump takes brine (density 1180 kg/m3 , viscosity 1.2 cp) from the bottom of a supply tank and delivers it into another tank. The line between the tanks is 300 m of 25 mm diameter pipe (inner diameter). The flow rate is 2 m3 /h. In this line, there are two gate valves, four elbows (90o ) and one return bend, what is the friction loss if the roughness of pipe is 0.025 mm?

6. The orifice meter (diameter of orifice 0.0001 m) is installed for measuring the flow rate. The indicating liquid of orifice is mercury if U shape pressure gauge reading is 0.6 meter and orifice coefficient can be taken as 0.61, what is the flow rate of water?

7. Water flows through a pipe with a diameter di 100 mm as shown in figure.

a. when the valve is closed, R is 600 mm and h equals 1500 mm. While the valve opens partially, R=400 mm and h=1400 mm, f=0.00625 (Finning factor) and k c =0.5 (contraction coefficient), what is the flow rate of water, in m3 /h?

b. If the valve opens fully, what is the pressure of section 2-2', in N/m2 ? The equivalent length of the valve is

1.5 m and the Fanning factor f keeps the same?(ρH2O=1000kg/m3, ρHg=13600kg/m3)

8. The rotameter is installed to measure the water flow rate, as shown in figure. If the total length including

equivalent length of pipeline A is 10 m and the reading of rotameter is 2.72 m3 /h, what is the flow rate for pipeline B? (f A =0.0075, f B =0.0045)

9. Water is transported by a pump (efficiency of pump 65%) from reactor to higher tank, as shown in Figure. The total equivalent length of pipe is 200 m including all local frictional loss. The pipeline is φ89?4.5 mm , the

orifice coefficient C o and orifice diameter d o are 0.61 and 20 mm, respectively. Frictional coefficient λis 0.025 and the readings of vacuum gauge in reactor and pressure gauge in tank are 200 mm Hg and 49000N/m2 , respectively.

Find:

(1) Water mass flow rate, in kg/s when the reading R of U pressure gauge in orifice meter is 600 mm Hg? (ρH2O =1000 kg/m3, ρHg =13600 kg/m3)

(2)Effective work of pump, in J/kg?

C (density of air 1.205 kg/m3 , viscosity 1x10-5 Pa.s). Calculate the maximum diameter of particle if the settle obeys the Stoke s’ Law?

11. A filter press(A=0.1 m2 ) is used for filtering slurry. The vacuum inside the filter is 500 mm Hg. One liter filtrate can be got after filtering of 5 min and 0.6 more liter filtrate is obtained after 5 more min. How much filtrate will be got after filtering of 5 more min?

12. The following data are obtained for a filter press (A=0.0093 m2) in a lab.

------------------------------------------------------------------------------------------------

pressure difference (kg f /cm2 ) filtering time (s) filtrate volume (m3 )

1.05 50

2.27?10-3

660 9.10?10-3

3.50 17.1 2.27?10-3

233 9.10?10-3

Find

1) filtering constant K, q e , t e at pressure difference 1.05 kg f /cm2 ?

2) if the frame of filter is filled with the cake at 660 s, what is the end filtering rate (dV/dt)E at P 1.05 kg f /cm2 ?

3) compressible constant of cake s?

13. A slurry is filtered by a 0.1 m2 filter press at constant pressure if the cake is incompressible. The filter basic equation is as follows:

(q+10)2 = 250(t+ 0.4)

where q---l/m2 t----min

find (1) how much filtrate is got after 249.6 min?

(2) if the pressure difference is double and the resistance of cake is constant, how much filtrate can be obtained after 249.6 min? (cake is incompressible)

14. A flat furnace wall is constructed of 120 mm layer of sil-o-cel brick, with a thermal conductivity 0.08 w/(m o C), backed by a 150 mm of common brick, of conductivity 0.8 w/(m o C), the temperature of inner face of the wall is 1400 o , and that of the outer face is 200o C.

a. What is the heat loss through the wall in w per square meter.

b. To reduce the heat loss to 600 w/m2 by adding a layer of cork with k 0.2 w/(m o C) on the outside of common brick, how many meters of cork are required?

15. The vapor pipe (d o=426 mm) is covered by a 426 mm insulating layer (k=0.615 w/m o C). If the temperature of outer surface of pipe is 177 o C and the temperature outside the insulating layer is 38 o C, what are the heat loss per meter pipe and the temperature profile within the insulating layer?

16. A steel spherical shell has inside radius r i and outside radius r o. The temperatures inside and outside walls are t i and t o, respectively and the conductivity is k. Derive the equation for heat transfer by conduction.

17. Air at the normal pressure passes through the pipe (d i 20 mm) and is heated from 20o C to 100o C. What is the film heat transfer coefficient between the air and pipe wall if the average velocity of air is 10 m/s? The properties of air at 60 o C are as follows:

density 1.06 kg/m3 , viscosity 0.02 cp, conductivity 0.0289 w/(m o C), and heat capacity 1 kJ/kg-K

18. A hot fluid with a mass flow rate 2250 kg/h passes through a ?25?2.5(outer diameter of pipe? thickness of pipe wall) mm tube. The physical properties of fluid are as follows:

k=0.5 w/(m o C), C p =4 kJ/kg-K, viscosity 10-3 N-s/m2 , density 1000 kg/m3 Find:

a. Heat transfer film coefficient h i , in w/(m2 -K).

b. If the flow rate decreases to 1125 kg/h and other conditions are the same, what is the h i ?

c. If the diameter of tube (inside diameter) is decreased to 10 mm, and the velocity u keeps the same as that of

case a, calculate h i .

d. When the average temperature of fluid and quantity of heat flow per meter of tube are 40o C and 400 w/m, respectively, what is the average temperature of pipe wall for case a?

e. From this problem, in order to increase the heat transfer film coefficient and enhance heat transfer, what kinds of methods can you use and which is better, explain why?

Hint: for laminar flow, Nu=1.86[Re Pr]1/3

for turbulent flow Nu=0.023Re0.8 Pr1/3

19. In a double pipe exchange (Φ23?2 mm), the cold fluid (Cp=1 kJ/kg, flow rate 500 kg/h) passes through the pipe and the hot fluid goes through the outside. The inlet and outlet temperatures of cold fluid are 20 and 80 o , and the inlet and outlet temperatures of hot fluid are 150 and 90o , respectively. The h i (film coefficient inside pipe) is 700 w/(m2 o C)and overall heat transfer coefficient U o (based on the outside surface of pipe) is 300w/(m2 o C), respectively. If the heat loss is ignored and the conductivity of pipe wall (steel) is taken as 45 w/(m o C), find:

(1) heat transfer film coefficient outside the pipe h o?

(2) the pipe length required for counter flow, in m?

(3) what is the pipe length required if the heating medium changes to saturated vapor(140 o C) and it condenses to saturated liquid and other conditions keep unchanged?

(4) When the exchanger is used for a year, it is found that it cannot meet the need of production (the outlet temperature of cold fluid cannot reach 80o C), explain why?

20. Water flows turbulently in the pipe of Φ25?2.5 mm shell tube exchanger. When the velocity of water u is 1 m/s, overall heat transfer coefficient Uo (based on the outer surface area of pipe) is 2115 w/(m2 o C). If the u becomes 1.5 m/s and other conditions keep unchanged, Uo is 2660 w/( m2 o C ). What is the film coefficient ho outside the pipe? (Heat resistances of pipe wall and scale are ignored)

21. Water and oil pass parallelly through a exchanger which is 1 m long. The inlet and outlet temperatures of water are 15 and 40 o C, and those of oil are 150 and 100 o C, respectively. If the outlet temperature of oil decreases to 80 o C, and the flow rates and physical properties and inlet temperatures of water and oil maintain the same, what is the pipe length of new exchanger? (Heat loss and pipe wall resistance are neglected)

22. Air which passes through the pipe in turbulent flow is heated from 20 to 80 o C. The saturated vapor at 116.3 o C condenses to saturated water outside the pipe. If air flow rate increases to 120% of the origin and inlet and outlet temperatures of air stay constant, what kind of method can you employ in order to do that? (Heat resistance of pipe wall and scale can be ignored)

23. Water flows through the pipe of a Φ25?2.5 mm shell-tube exchanger from 20 to 50 o C. The hot fluid (C p 1.9 kJ/kg o C, flow rate 1.25 kg/s) goes along the shell and the temperatures change from 80 to 30 o C. Film coefficients of water and hot fluid are 0.85kw/(m2 o C) and 1.7 kw/(m2 o C). What is the overall heat transfer coefficient Uo and heat transfer area if the scale resistance can be ignored? (the conductivity of steel is 45w/(m o C).

思考问答题

1. If the inlet and outlet temperatures of fluids are given, the LMTD of countercurrent flow is always larger than that of parallel-current flow?

2. For countercurrent flow, the outlet temperature of cold fluid can be higher than that of hot one.

3. The value of overall heat transfer coeff. U is closed to that of larger heat transfer film coeff.

4. Dirty overall heat transfer coef. is smaller than clean overall heat transfer coef.

5. If h i and h o are 10 and 1000 w/(m2o C), respectively, we should try to increase h o in order to elevate overall heat transfer coefficient U.

6. For no phase change, ΔT of 1-2 pass shell-tube exchanger is smaller than LMTD of countercurrent flow.

7. Explain simply the advantages of countercurrent flow over parallel-current flow and in what situations, parallel flow should be used.

8.Dimensional analysis can directly produce the numerical results without experimental data.

9. Decrease of thermal boundary layer thickness can increase h and enhance heat transfer.

10. Newton's cooling law says that heat transfer film coefficient is a constant.

11. The tube length changes only affect the heat transfer area during the convection heat transfer.

12. Increase of Reynolds Number can elevate the heat transfer film coeff. of free convection.

13. Increase of Reynolds Number can raise the heat transfer film coeff. of forced convection.

14. Heat transfer film coeff. of the return bend pipe is larger than that of the same diameter straight pipe.

15. The smaller the heat transfer film coef. h, the less the convective heat transfer resistance.

16. What happens to the viscosity of liquid or gas when the temperature increases?

17. At steady-state heat transfer by conduction, the temperature at all points in a solid is equal.

18. Direction of heat flow is opposite to that of the temperature gradient.

19. The thicker the insulating layer, the smaller the heat loss.

20. For heat transfer through a series of layers at steady-state, the smaller the temperature drop at a certain layer, the larger the heat resistance at the same layer.

21. At steady-state heat transfer conduction through a pipe wall, q/A is a constant.

22. For heat transfer through two layers of insulating materials having the same thickness but different conductivities at a flat wall. Temperatures of both sides of insulating materials keep constant. If two layers of insulating materials change their places how does heat loss change? Explain why?

23. For the same conditions as the above question, but heat transfer through a cylinder, how does heat loss change? Explain why?

24. Which can develop more total head H, one pump or two same pump which work in series?

25. The dimension for viscosity in SI system is______, and what about the unit for it?

26. What is the relationship between the gauge and absolute pressure, the vacuum and absolute pressure? If the reading at entrance of pump is 0.029 MPa(vacuum), what are vacuum in mmHg and gauge pressure in mmHg? If reading at the exit of pump is 0.67 Mpa (gauge), what is absolute pressure (atmosphere pressure 0.1MPa)?

27. The total (developed) head of centrifugal pump H means______ and maximum suction lift implies________ and net positive suction head (NPSH) is_______.

28. What is cavitation? At what situations, the cavitation will occur?

29. If the temperature of fluids increases, what happen to viscosities of liquid and gas?

30. The pressure or pressure difference of liquid can be measured by U-shape pressure gauge. If the reading of R becomes smaller, what kind of gauge can be used in order to keep the accurate measurement?

31. What are going on flow rate, total head and brakepower of centrifugal pump if the fluid of density 1200 kg/m3 is transported in the same pipe line compared to? (Other properties of fluid are the same as those of water).

32. Somebody says that the total mechanical energy entering section 1-1 equals that leaving section 2-2, what do you think about that? If you consider that it is wrong, what is the correct statement?

33. When the pipe changes from horizontal to vertical position and velocity keeps the same, what happens to energy loss?

34. The solid dust is removed from gases in a gravity-settling chamber. If settling is within the laminar region, compare the productivity at 20 and 200 o C and which is larger?

35. For shell-tube exchangers, what is one-pass? When the flow rate is given, velocity of fluid will _________ and Reynolds Number will______and convective film coefficient will ______ if one-pass change to two-pass.

36. For the same velocity entering cyclone, separation factor (efficiency) will _____ with the increase of diameter of cyclone.

37. The filter basic equation is derived based on __________.

38. What is equivalent diameter for 0.5m square?

39. How do you adjust the flow rate of centrifugal and reciprocating pumps?

流体力学题库选择题

考生答题记录——第1章选择题(3题) 返回 [答题记录] 列表本套单元测试共 3 题,共 6 分。答题得分:6分 【题型:单选】【分数:2分】 [1] 下列各力中,属于质量力的是 得 2分 分: 答:A A 重力 B 摩擦力 C 压力 D 雷诺应力 【题型:单选】【分数:2分】 [2] 水的动力粘度随温度的升高 得 2分 分: 答:B A 增大 B 减小 C 不变 D 不确定 【题型:单选】【分数:2分】 [3] 与牛顿内摩擦定律直接有关的因素是 得 2分 分: 答:C A 剪应力和压强 B 剪应力和剪切变形 C 剪应力和剪切变形速度 D 剪应力和流速 考生答题记录——第2章选择题(6题)

返回 [答题记录] 列表本套单元测试共 6 题,共 12 分。答题得分:12分 【题型:单选】【分数:2分】 [1] 流体静压强的作用方向为 得 2分 分: 答:D A 平行受压面 B 垂直受压面 C 指向受压面 D 垂直指向受压面 【题型:单选】【分数:2分】 [2] 静止的水中存在 得 2分 分: 答:C A 拉应力 B 切应力 C 压应力 D 压应力和切应力 【题型:单选】【分数:2分】 [3] 露天水池,水深10m处的相对压强是 得 2分 分: 答:C A 9.8kPa B 49kPa C 98kPa D 198kPa 【题型:单选】【分数:2分】

[4] 某点的真空度为60000Pa,当地大气压为0.1MPa,该点的绝对压强为 得 2分 分: 答:A A 40000Pa B 60000Pa C 100000Pa D 160000Pa 【题型:单选】【分数:2分】 [5] 垂直放置的矩形平板挡水,水深2m,水宽5m,平板所受静水总压力为 得 2分 分: 答:C A 9.8kN B 49kN C 98kN D 196kN 【题型:单选】【分数:2分】 [6] 金属压力表的读值是 得 2分 分: 答:B A 绝对压强 B 相对压强 C 绝对压强加当地大气压 D 相对压强加当地大气压 考生答题记录——第3章选择题(8题) 返回 [答题记录] 列表本套单元测试共 8 题,共 16 分。答题得分:16分 【题型:单选】【分数:2分】

流体力学试题及答案

全国2015年4月高等教育自学考试 --工程流体力学试题 一、单项选择题(每小题1分,共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.若流体的密度仅随( )变化而变化,则该流体称为正压性流体。 A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动,是指马赫数( )时的流动。 A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加,气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.混合气体的密度可按各种气体( )的百分数来计算。 A.总体积 B.总质量 C.总比容 D.总压强 5.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示),原设计操纵方法是:从B管进高压油,A管排油时平台上升(图一的左图);从A管进高压油,B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图,将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油,能操纵油压机升降吗?你的判断:( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 6.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二),当箱顶部压强p0=1个大气压时,两测压计水银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg),如果顶部再压入一部分空气,使p0=2个大气压时。则△h应为( )

C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 7.流体流动时,流场各空间点的参数不随时间变化,仅随空间位置而变,这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 8.流体在流动时,根据流体微团( )来判断流动是有旋流动还是无旋流动。 A.运动轨迹是水平的 B.运动轨迹是曲线 C.运动轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 9.在同一瞬时,流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 10.图示三个油动机的油缸的内径D相等,油压P也相等,而三缸所配的活塞结构不同,三个油动机的出力F1,F2,F3的大小关系是(忽略活塞重量)( ) A.F1=F2=F3 B.F1>F2>F3 C.F1F2 11.三个容积完全相等的容器,联接如图示,先将阀门a,b关闭,阀门c开启。压强计p指示为0。将容器I充入压缩空气,绝对压强为300KPa,容器Ⅲ抽成真空度为30KPa。先关闭阀门c,再开启阀门a和b。这时,压强计p 的读数应该是(设当地大气压是100KPa) A.56.7KPa B.76.7KPa C.90.0KPa D.110.0Kpa

流体力学试题及答案

流体力学复习题 -----2013制 一、填空题 1、1mmH 2O= 9、807 Pa 2、描述流体运动的方法有 欧拉法 与 拉格朗日法 。 3、流体的主要力学模型就是指 连续介质 、 无粘性 与不可压缩性。 4、雷诺数就是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动 时 粘性力 与 惯性力 的对比关系。 5、流量Q1与Q2,阻抗为S1与S2的两管路并联,则并联 后总管路的流量Q 为Q= Q1 + Q2,总阻抗S 为 。 串联后总管路的流量Q 为Q= Q1 =Q2,总阻抗S 为S1+S2 。 6、流体紊流运动的特征就是 脉动现行 ,处理方 法就是 时均法 。 7、流体在管道中流动时,流动阻力包括沿程阻力 与 局部阻力 。 8、流体微团的基本运动形式有: 平移运动 、 旋转流 动 与 变形运动 。 9、马赫数气体动力学中一个重要的无因次数,她反映了 惯性力 与 弹性力 的相对比值。 10、稳定流动的流线与迹线 重合 。 11、理想流体伯努力方程=++g 2u r p z 2常数中,其中r p z +称为 测

压管 水头。 12、一切平面流动的流场,无论就是有旋流动或就是无旋流 动都存在 流线 ,因而一切平面流动都存在 流函数 , 但就是,只有无旋流动才存在 势函数。 13、雷诺数之所以能判别 流态 ,就是因为它反映了 惯性力 与 粘性力 的对比关系。 14、流体的主要力学性质有 粘滞性 、 惯性 、 重力 性 、 表面张力性 与 压缩膨胀性 。 15、毕托管就是广泛应用于测量 气体与 水流一种仪器。 16、流体的力学模型按粘性就是否作用分为 理想气体 与 粘性气体 。作用与液上的力包括 质量力, 表面力。 17、力学相似的三个方面包括 几何相似 、 运动相 似 与 动力相似 。 18、流体的力学模型就是 连续介质 模型。 19、理想气体伯努力方程 2u z -z p 2g 21ργγα+-+))((中,))((g 21z -z p γγα-+称 势压 , 2u p 2ρ+ 全压 , 2u z -z p 2 g 21ργγα+-+))((称总压 20、紊流射流的动力特征就是 各横截面上的动量相 等 。 21、流体的牛顿内摩擦定律的表达式 s ?+=-pa dy du u ;τ ,u 的单

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工程流体力学试题库 工程流体力学试题一、单项选择题(每小题1分,共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字 母填在题后的括号内。 1.气体温度增加,气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 2.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示),原设计操纵方法是:从B管进高压油,A管排油时平台上升(图 一的左图);从A管进高压油,B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原 设计意图,将A、B两管联在一起成为 C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油,能操纵油压机 升降吗?你的判断:( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 3.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二),当箱顶部压强p=1个大气压时,两测压计水银柱高0之差?h=h-h=760mm(Hg),如果顶部再压入一部分空气,使p=2个大气压时。则?h应为( ) 120 A.?h=-760mm(Hg) B.?h=0mm(Hg)

C.?h=760mm(Hg) D.?h=1520mm(Hg) .流体流动时,流场各空间点的参数不随时间变化,仅随空间位置而变,这种流动称为( ) 4 A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 5.在同一瞬时,流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 6.下列说法中,正确的说法是( ) A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时,沿流线总机械能守恒 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时,沿流线总机械能守恒 C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时,沿流线总机械能守恒 D.理想可压缩重力流体作非定常流动时,沿流线总机械能守恒 7.当圆管中流体作层流流动时,动能修正系数α等于( ) A.1 B.2 C.3 D.2000 8.如图所示,容器若依次装着水与汽油,假定二者均为理想流体,且H=常数,液面压强为大气压,则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( )

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工程流体力学试题 一、单项选择题(每小题1分,共20分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项 前的字母填在题后的括号内。 1.气体温度增加,气体粘度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 2.某单位购买了一台提升汽车的油压升降机(如图一所示),原设计操纵方法是:从B管进高压油,A管排油时平台 上升(图一的左图);从A管进高压油,B管排油时平台下降。在安装现场工人不了解原设计意图,将A、B两管联在一起成为C管(图一的右图)。请你判断单靠一个C管通入高压油或排油,能操纵油压机升降吗?你的判断:( ) A.可以 B.不能动作 C.能升不能降 D.能降不能升 3.在一个储水箱的侧面上、下安装有两只水银U形管测压计(如图二),当箱顶部压强p0=1个大气压时,两测压计水 银柱高之差△h=h1-h2=760mm(Hg),如果顶部再压入一部分空气,使p0=2个大气压时。则△h应为( ) A.△h=-760mm(Hg) B.△h=0mm(Hg) C.△h=760mm(Hg) D.△h=1520mm(Hg) 4.流体流动时,流场各空间点的参数不随时间变化,仅随空间位置而变,这种流动称为( ) A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 5.在同一瞬时,流线上各个流体质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行 6.下列说法中,正确的说法是( ) A.理想不可压均质重力流体作定常或非定常流动时,沿流线总机械能守恒 B.理想不可压均质重力流体作定常流动时,沿流线总机械能守恒 C.理想不可压均质重力流体作非定常流动时,沿流线总机械能守恒 D.理想可压缩重力流体作非定常流动时,沿流线总机械能守恒 7.当圆管中流体作层流流动时,动能修正系数α等于( ) A.1 B.2 C.3 D.2000 8.如图所示,容器若依次装着水与汽油,假定二者均为理想流体,且H=常数,液面压强为 大气压,则从管口流出的水与汽油之间的速度关系是( ) A.v水>v油

流体力学试题库试卷

成绩 水利类工程流体力学试题库试卷 试卷号:A200009 校名____________ 系名____________ 专业____________ 姓名____________ 学号____________ 日期____________ (请考生注意:本试卷共 页) 大题 一 二 三 四 五 成绩 一、是非题(正确的划“√”,错误的划“╳”) (本大题分17小题,每小题1分,共17分) 1、水力学是研究液体机械运动和分子运动规律的学科。 ( ) 2、紊流可以是均匀流,也可以是非均匀流。 ( ) 3、谢才系数C 的单位是m 。 ( ) 4、均匀流中只考虑沿程水头损失;渐变流中只考虑局部水头损失。( ) 5、公式g v d l h f 22 λ=既适用于层流,也适用于紊流。 ( ) 6、当H=2m ,δ=30m ,如图所示的建筑物为宽顶堰。 ( ) 7、对于实用堰与宽顶堰,只要下游水位不超过堰顶时,就一定是自由出流。 ( ) 8、渗流模型流速与真实渗流流速数值相等。 ( ) 9、渗流压强与基准面的选择有关。 ( ) 10、液体流层之间的内摩擦力与液体所承受的压力有关。 ( ) 11、在管道水力计算中,所谓“长管”就是说管很长,所谓“短管”就是管道很短。 ( ) 12、并联长管道各管段的流量一定不相等。 ( )

13、当管道长度L大于10倍作用水头H时,称为“长管”。() 14、长直棱柱形正坡(i>0)明渠中,作恒定流的水流,一定是均匀流。 () 15、小流量时三角形薄壁堰比矩形薄壁堰流量的精度高些。() 16、不可压缩液体连续方程既适用于恒定流,也适用于非恒定流。() 17、沿任意封闭曲线的速度环量为零的流速场为无涡流(无旋流)。() 二、单项选择题(填写唯一正确答案的编号) (本大题分8小题,每小题2分,共16分) 1、盛水容器a和b的测压管水面位置如图(a)、(b)所示,其底部压强分别为p a和p b。若两容器内水深相等,则p a和p b的关系为()(1)p a>p b(2)p a<p b (3)p a = p b(4)无法确定 2、静水压力的方向() (1)与受力面平行(2)与受力面斜交 (3)与受力面外法线方向一致(4)与受力面内法线方向一致 3、层流断面流速分布规律符合() (1)对数分布(2)直线分布 (3)抛物线分布(4)椭圆分布 4、平底棱柱形明渠的水跃函数θ(h′)与θ(h″)的关系是() (1)θ(h′)=θ(h″)(2)θ(h′)>θ(h″) (3)θ(h′)<θ(h″)(4)无法确定 5、缓坡上发生均匀流必定是() (1)缓流(2)缓变流 (3)急流(4)临界流

流体力学与传热学

1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递,也就是将边界层的(热传导)和边界层外的(对流传热)合并考虑,并命名为给热。 2、在工程计算中,对两侧温度分别为 t1,t2 的固体,通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是或。答案;λ = 3、图 3-2 表示固定管板式换热器的两块管板。由图可知,此换热器为或。体的走向为 管程,管程流 1 1 4 2 2 3 3 5 图 3-2 3-18 附图答案:4;2 → 4 → 1 → 5 → 3;3 → 5 → 1 → 4 → 2 4、4.黑体的表面温度从 300℃升至 600℃,其辐射能力增大到原来的(5.39)倍. 答案: 5.39 分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的 4 次方成正比, ? 600 + 273 ? 摄氏温度,即 ? ? =5.39。 ? 300 + 273 ? 5、 3-24 用 0.1Mpa 的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内, 20℃升至 60℃,由则管内壁的温度约为(100℃) 6、热油和水在一套管换热器中换热,水由 20℃升至 75℃。若冷流体为最小值流体,传热效率 0.65,则油的入口温度为 (104℃)。 7、因次分析法基础是 (因次的一致性),又称因次的和谐性。 8、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的(剪应力) 9、如果管内流体流量增大 1 倍以后,仍处于滞流状态,则流动阻力增大到原来的(2 倍) 10、在滞流区,若总流量不变,规格相同的两根管子串联时的压降为并联时4 倍。 11、流体沿壁面流动时,在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的(速度梯度),即使(粘度)很小,(内摩擦应力)仍然很大,不容忽视。 12、雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的比值,即流体流动时的(惯性力)与(粘性力)之比。 13、滞流与湍流的本质区别是(滞流无径向运动,湍流有径向运动) 二、问答题:问答题: 1、工业上常使用饱和蒸汽做为加热介质而不用过热蒸汽,为什么?答:使用饱和蒸汽做为加热介质的方法在工业上已得到广泛的应用。这是因为饱和蒸汽与低于其温度的壁面接触后,冷凝为液体,释放出大量的潜在热量。虽然蒸汽凝结后生成的凝液覆盖着壁面,使后续蒸汽放出的潜热只能通过先前形成的液膜传到壁面,但因气相不存在热阻,冷凝传热的全部热阻只集中在液膜,由于冷凝给热系数很大,加上其温度恒定的特点,所以在工业上得到日益广泛的应用。如要加热介质是过热蒸汽,特别是壁温高于蒸汽相应的饱和温度时,壁面上就不会发生冷凝现象,蒸汽和壁面之间发生的只是通常的对流传热。此时,热阻将集中在靠近壁面的滞流内层中,而蒸气的导热系数又很小,故过热蒸汽的对流传热系数远小于蒸汽的冷凝给热系数,这就大大限制了过热蒸汽的工业应用。 2、下图所示的两个 U 形管压差计中,同一水平面上的两点 A、或 C、的压强是否相等? B D P1 A P2 p 水 B C 空气 C 水银图 1-1 D 水 P1 1-1 附图 P2 A B D p h1 。 答:在图 1—1 所示的倒 U 形管压差计顶部划出一微小空气柱。空气柱静止不动,说明两侧的压强相等,设为 P。由流体静力学基本方程式: p A = p + ρ空气 gh1 + ρ水 gh1 p B = p + ρ空气 gh1 + ρ空气 gh 1 Q ρ水 > ρ空气 p C = p + ρ空气 gh1 ∴ p A> pB 即 A、B 两点压强不等。而

流体力学与传热习题参考解答(英文).

1. Water is pumped at a constant velocity 1m/s from large reservoir resting on the floor to the open top of an absorption tower. The point of discharge is 4 meter above the floor, and the friction losses from the reservoir to the tower amount to 30 J/kg. At what height in the reservoir must the water level be kept if the pump can develop only60 J/kg? 2222112f 1U P U P w=Z g+h (Z g+)22ρρ ++-+ U 1=0 12P =P 10Z = W=60j/kg f h 30/kg = 2U =1m/s 2(60300.5)/g 3m Z =--= 21Z Z Z 431m ?=-=-= 2. The fluid (density 1200 kg/m 3 ) is pumped at a constant rate 20 m 3 /h from the large reservoir to the evaporator. The pressure above the reservoir maintains atmosphere pressure and the pressure of the evaporator keeps 200 mmHg (vacuum). The distance between the level of liquid in the reservoir and the exit of evaporator is 15 meter and frictional loss in the pipe is 120 J/kg not including the exit of evaporator, what is the pump effective work and power if the diameter of pipe is 60 mm? 22112212f U U Z g+W Z g+h 22 ρρP P ++=++ 10P = 5422200P x1.013x10 2.67x10N /m 760 =-=- 31200Kg /m ρ= 1U 0= f h 120J /kg = 22V 20U 1.97m /s A 3600*4006 ===π/*. 1Z 0= 2Z 15= 42 2.67x101.97W 15x9.81120246.88J /kg 12002 =-+++= N W Q 246.88x1200x20/3600=1646W ρ== 3. Water comes out of the pipe (Φ108x4 mm), as shown in Fig. The friction loss of the pipeline which does not cover the loss at the exit of pipe can be calculated by the following equation:

流体力学试卷及答案

1.绝对压强p abs与相对压强p 、真空度p v、当地大气压p a之间的关系是: A. p abs =p+p v; B. p=p abs-p a C. p v= p a-p abs D. p=p abs+p a 2.如图所示 A. p0=p a; B. p0>p a; C. p0

f水银;D、不一定。 5.流动有势的充分必要条件是( )。 A. 流动是无旋的; B. 必须是平面流动; C. 必须是无旋的平面流动; D. 流线是直线的流动。 6.雷诺数Re 反映了( )的对比关系 A.粘滞力与重力 B.重力与惯性力 C. 惯性力与粘滞力 D. 粘滞力与动水压力7.一密闭容器内下部为水,上部为空气,液面下4.2m处测压管高度为2.2m,设当地大气压为1个工程大气压,则容器内气体部分的相对压强为___ 水柱()。 A. 2m B. 1m C. 8m D. -2m 8.如图所示,下述静力学方程哪个正确?B 9.下列压强分布图中哪个是错误的?B 10.粘性流体总水头线沿程的变化是( ) 。 A. 沿程下降 B. 沿程上升 C. 保持水平 D. 前三种情况都有可能

一.名词解释(共10小题,每题2分,共20分) 1.粘滞性——流体在受到外部剪切力作用时发生变形(流 动),其内部相应要产生对变形的抵抗,并以内摩擦力的形 式表现出来,这种流体的固有物理属性称为流体的粘滞性 或粘性 2.迹线——流体质点的运动轨迹曲线 流线——同一瞬时,流场中的一条线,线上每一点切线 方向与流体在该点的速度矢量方向一致 3.层流——流体运动规则、稳定,流体层之间没有宏观的横向掺混 4.量纲和谐——只有量纲相同的物理量才能相加减,所以正确的物理关系式中各加和项的量纲必须是相同的,等式两边的量纲也必然是相同的 5.偶极流——由相距2a的点源与点汇叠加后,令a趋近于零得到的流动 6.排挤厚度——粘性作用造成边界层速度降低,相比理想流体有流量损失,相当于中心区理想流体的流通面积减少,计算时将平板表面上移一个厚度,此为排挤厚度7.顺压力梯度——沿流动方向压力逐渐降低,边界层的流动受压力推动不会产生分离8.时均速度——湍流的瞬时速度随时间变化,瞬时速度的时间平均值称为时均速度9.输运公式——将系统尺度量转换成与控制体相关的表达式 10.连续介质假说——将流体视为由连续分布的质点构成,流体质点的物理性质及其运动参量是空间坐标和时间的单值和连续可微函数。 二.选择题(共10小题,每题3分,共30分) 1BC;2B;3D;4B;5A;6C;7D;8B;9B;10A 三.计算题(共3小题,共50分) 1.如图所示,有一盛水的开口容器以3.6m/s2的加速度沿 与水平成30o夹角的倾斜平面向上运动, 试求容器中水面的倾角,并分析p与水深的关系。 解:根据压强平衡微分方程式: (1分) 单位质量力: (2分)

第三部分流体力学、传热学知识

第三部分 —流体力学、传热学知识 一、单项选择题 1、在水力学中,单位质量力是指(C) □A.单位面积液体受到的质量力;□B.单位体积液体受到的质量力;□C.单位质量液体受到的质量力;□D.单位重量液体受到的质量力。 2、液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为( B ) □A.1 kN/m2 □B.2 kN/m2 □C.5 kN/m2 □D.10 kN/m2 3、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=(B) □A.8 □B.4 □C.2 □D.1 4、已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于( C ) □A.层流区□B.紊流光滑区 □C.紊流过渡粗糙区□D.紊流粗糙区 5、现有以下几种措施: ①对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理;②少用原煤做燃料; ③燃煤时鼓入足量空气;④开发清洁能源。 其中能减少酸雨产生的措施是(C) □A.①②③□B.②③④□C.①②④□D.①③④6、“能源分类相关图”如下图所示,下列四组能源选项中,全部符合图中阴影部分的能源是(C)

□A.煤炭、石油、潮汐能□B.水能、生物能、天然气□C.太阳能、风能、沼气□D.地热能、海洋能、核能7、热量传递的方式是什么?(D) □A.导热□B.对流□C.热辐射□D.以上三项都是8、流体运动的连续性方程是根据(C)原理导出的? □A.动量守恒□B.质量守恒□C.能量守恒□D.力的平衡9、当控制阀的开口一定,阀的进、出口压力差Δp(B) □A.增加□B.减少□C.基本不变□D.无法判断10、热流密度q与热流量的关系为(以下式子A为传热面积,λ为导热系数,h为对流传热系数)(B) □A.q=φA □B.q=φ/A □C.q=λφ□D.q=hφ 11、如果在水冷壁的管子里结了一层水垢,其他条件不变,管壁温度与无水垢时相比将( B ) □A.不变□B.提高□C.降低□D.随机改变 12、在传热过程中,系统传热量与下列哪一个参数成反比? ( D ) □A.传热面积□B.流体温差 □C.传热系数□D.传热热阻 13、下列哪个不是增强传热的有效措施?(D) □A.波纹管□B.逆流

【精品】流体力学与传热学教案设计

流体力学与传热学 流体静力学:研究静止流体中压强分布规律及对固体接触面的作用问题 流体动力学:研究运动流体中各运动参数变化规律,流体与固体作用面的相互作用力的问题 传热学研究内容:研究热传导和热平衡规律的科学上篇:流体力学基础 第一章流体及其主要力学性质 第一节流体的概念 一流体的概述 ⒈流体的概念:流体是液体和气体的统称 ⒉流体的特点:易流动性—在微小剪切力的作用下,都将连续不断的产生变形(区 别于固体的特点) ⑴液体:具有固定的体积;在容器中能够形成一定的自由表面;不可压缩性 ⑵气体;没有固定容积;总是充满所占容器的空间;可压缩性

二连续介质的模型 ⒈连续介质的概念 所谓连续介质即是将实际流体看成是一种假想的,由无限多流体质点所组成的稠密而无间隙的连续介质.而且这种连续介质仍然具有流体的一切基本力学性质. ⒉连续介质模型意义 所谓流体介质的连续性,不仅是指物质的连续不间断,也指一些物理性质的连续不间断性.即反映宏观流体的密度,流速,压力等物理量也必定是空间坐标的连续函数(可用连续函数解决流体力学问题)

第二节流体的性质 一密度—--表征流体质量性质 ⒈密度定义:单位体积内所具有的流体质量 ⑴对于均质流体:ρ=m/v 式中ρ-流体的密度(㎏/m 3) m-流体的质量(㎏) v —流体的体积(m 3) ⑵对于非均质流体:ρ=⒉比体积(比容):单位质量流体所具有的体积(热力学和 气体动力学概念) ⑴对于均质流体:v=V/m=1/ρ(m 3/㎏) 3.液体的密度在一般情况下,可视为不随温度或压强而变化;但气体的密度则随温度和压强可发生很大的变化。 二流体的压缩性和膨胀性 dv dm v m v =??→?0lim

流体力学与传热200612A(附参考标准答案)

,考试作弊将带来严重后果! 华南理工大学期末考试 《 流体力学与传热 》试卷 1. 考前请将密封线内填写清楚; 2. 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上); 3.考试形式:闭卷; 、 流体在圆形管道中作完全湍流流动,如果只将流速增加一倍,阻力损失为原来的 4 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 1/2 倍。 、离心泵的特性曲线通常包括 H-Q 曲线、 N -Q 和 η-Q 曲线 、气体的粘度随温度升高而 增加 ,水的粘度随温度升高而 降低 。 4、测量流体体积流量的流量计有 转子流量计 、 孔板流量计 和 涡轮流量计。 、(1)离心泵最常用的调节方法是 B (A ) 改变吸入管路中阀门开度 (B ) 改变压出管路中阀门的开度 (C ) 安置回流支路,改变循环时的大小 (D ) 车削离心泵的叶轮 )漩涡泵常用的调节方法是 B (A ) 改变吸入管路中阀门开度 (B ) 安置回流支流,改变循环量的大小 (C ) 改变压出管路中阀门的开度 (D ) 改变电源的电压。 6、沉降操作是指在某种 力场 中利用分散相和连续相之间的 密度 ,使之发生相对运动而实现分离的操作过程。 、最常见的间歇式过滤机有 板框过滤机和叶滤机 连续式过滤机有 真空转筒过滤机 。 、在一卧式加热器中,利用水蒸汽冷凝来加热某种液体,应让加热蒸汽在 壳程流动,加热器顶部设 排放不凝气,防止壳程α值大辐度下降。 、(1)为了减少室外设备的热损失,保温层外所包的一层金属皮应该是 A (A )表面光滑,颜色较浅; (B)表面粗糙,颜色较深 (C )表面粗糙,颜色较浅 (2)某一套管换热器用管间饱和蒸汽加热管内空气,设饱和蒸汽温度为C ?100,空气进口温度为C ?,出口温度为C ?80,问此套管换热器内管壁温应是_C__。 (A)接近空气平均温度 (B )接近饱和蒸汽和空气的平均温度 (C )接近饱和蒸汽温度 、举出三种间壁式换热器 套管 、 夹套换热器 、 蛇管换热器 。

流体力学作业题库及答案

第一章 绪论 思考题 1-1 何谓流体连续介质模型?含有气泡的液体是否适用连续介质模型? 答: 所谓流体的连续介质模型,即把流体视为没有间隙地由流体质点充满它所占据的整个空间的一种连续介质其物理性质和物理量也是连续的。 若气泡相对于液体而言可以看作孤立的点的话,则含有气泡的液体可以适用连续介质模型。 习题1 1-3 如题图所示,设平行板间隙为0.5mm ,中间充满液体,上板以U =0.25m/s 的速度平移,施于单位面积的力为2Pa ,试求液体的粘度为多少? 解: Y U dy du A F μμτ=== 液体粘度s Pa AU FY ??=??==--33 10425 .0105.02μ 1-4 求题图所示的轴与轴套之间的流体粘度。 解: s Pa dLU FY dL A Y U dy du A F ?=??????==?==== --0648.0493 .010)140120(14.3102.034.863 πμπμμτ 第二章 流体静力学 习题2 2-5 用多管水银测压计测压,,题图中标高的单位为m ,试求水面的压强p 0。 解: Pa m g m g p pa p m m g p p m m p p m m g p p m m g p p D D C C B B A A 5001065.29.298002.21334169.22.20) 2.1 3.2()2.15.2(g ) 4.1 5.2()4.10.3(?=?-?=?-?=?????? ?? ??=-+=--=-+=-+=水汞汞水汞水ρρρρρρ

2-9 一盛水的敞口容器作加速运动,试求下列两种情况下容器内静压强的分布规律:(1)自由降落;(2)以等加速度a 向上运动。 解: h a g p p )sin (0αρ++= (1) 0,900=∴=?-=p p 相对压强α (2)) (,900a g h p p p p a a ++=∴=?=ρα绝对压强 2-12 试求开启题图所示水闸闸门所需的单宽拉力F 。不计闸门自重及转轴摩擦力。 解: N b h h h g h b F 42112 11005.91 )]23(3[98002 322 )]([60sin 2?=?++? =?++? = ?Ω=ρ闸门所受的单宽静压力 m h h h h h h h y F c 25.1) () (260sin 321121121=++++??=作用点 kN F F F h F y F c 05.9860cos ,60sin 22 2 1=??=? =所求拉力 2-16 试定性绘出题图中各ABC 曲面的压力体图。 答:

08年流体力学及传热

836 华南理工大学 2008年攻读硕士学位研究生入学考试试卷(请在答题纸上做答,试卷上做答无效,试后本卷必须与答题纸一同交回) 科目名称:流体力学与传热 适用专业:材料加工工程,化工过程机械,油气储运工程 共页一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分,在每小题的四 个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内) 1.若流体的密度仅随___________变化而变化,则该流体称为正压性流体。 ( ) A.质量 B.体积 C.温度 D.压强 2.亚声速流动,是指马赫数__________时的流动。( ) A.等于1 B.等于临界马赫数 C.大于1 D.小于1 3.气体温度增加,气体粘度( )。 A.增加 B.减小 C.不变 D.增加或减小 4.流体流动时,流场各质点的参数不随时间变化,仅随空间位置而变,这种流动称为( )。 A.定常流 B.非定常流 C.非均匀流 D.均匀流 5.流体在流动时,根据流体微团________来判断流动是有旋流动还是无旋流动。( ) A.运行轨迹是水平的 B.运行轨迹是曲线 C.运行轨迹是直线 D.是否绕自身轴旋转 6.在同一瞬时,流线上各个流体近质点的速度方向总是在该点与此线( ) A.重合 B.相交 C.相切 D.平行

7.当某管路流动在湍流粗糙管平方阻力区范围内时,则随着雷诺数Re的增大,其沿程损失系数λ将( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.增大或减小 8.流体在管内作层流流动时,其沿程损失hf值与断面平均流速v的__________次方成正比。( ) A.1 B.1.75 C.1.75—2 D.2 9.层流与湍流的本质区别是( ) A. 流速不同; C. 雷诺数不同; B. 流通截面积不同 D 层流无横向运动,湍流有横向运动 10.利用因次分析法的目的在于( )。 A.使实验和关联工作简化; C. 建立数学表达式; B.增加实验结果的可靠性; D. 避免出现因次错误; 二 、填空题(本大题共3小题,共15分) 1.边界层的形成是流体具有 的结果。流体沿壁面流动时,在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的_____,即使_____很小,_______仍然很大,不容忽视。(本题8分) 2.边长为α的正方形载面风道,其当量直径为 。(本题3分) 3.雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的比值,即流体流动时的__ 与__ 之比。(本题4分) 三、计算题(共72分) 1.用普通U形管压差计测量气体管路上两截面的压强差,指示液用水,读数R为12mm。为了放大读数,改用微差压差计,指示液A、C的密度分别

流体力学题库

B1 流体及其物理性质 1. 按连续介质的概念,流体质点是指( ) A.流体的分子 B.流体内的固体颗粒 C.几何的点 2.液体的粘性主要来源于液体()。 A. 分子热运动; B. 分子间内聚力; C. 易变形性; D. 抗拒变形的能力。 3.当水的压强增加1个大气压时,水的密度约增大()。 A. 1/20000; B. 1/10000; C. 1/4000; D. 1/2000 4.()理想流体就是粘性为常数的流体; 5.()当很小的切应力作用于流体时,流体是否流动还需要看其它条件; 6.()当很小的切应力作用于流体时,流体不一定会流动; 7. 分别说明气体和液体的粘度与温度的关系及原因。 8. 写出牛顿粘性定律的表达式,指出各符号代表的变量及单位,说明什么是牛顿流体? 9. 一圆锥体绕其中心轴作等角速度旋转ω=16/ rad s,锥体与固定壁面间的距离δ=1mm,用μ=0.1Pa s?的润滑油充满间隙,锥底半径R=0.3m,高H=0.5m。求作用于圆锥体的阻力矩。 10. 两无限大平行平板,保持两板的间距δ=0.2 mm。板间充满锭子油,粘度为μ=0.01Pa﹒s,密度为ρ =800 kg/m3。设下板固定,上板以U=0.5 m/s的速度滑移,油内沿板垂直方向y的速度u(y)为线性分布,试求: (1)锭子油的运动粘度υ; (2)上下板的粘性切应力τ1,τ2。

B2 流动分析基础 1. 非定常流动中,流线与迹线( )。 A.一定重合 B.一定不重合 C.特殊情况下可能重合 D.一定正交 2. 用欧拉法表示流体质点的加速度a 等于( ) A.22d r dt B.u t ?? C.()u u ?? D.u t ??+()u u ?? 3. 两根管径相同的圆管,以同样速度输送水和空气,不会出现( )情况。 A. 水管内为层流状态,气管内为湍流状态; B. 水管、气管内均为层流状态; C. 水管内为湍流状态,气管内为层流状态; D. 水管、气管内均为湍流状态。 4. 均匀流是( ) A.当地加速度为零 B.迁移加速度为零 C.向心加速度为零 D.合加速度为零 5.( )若流体为稳定流动,则0dv dt =。 6.( )流动过程中,只要Re >2300,则流动为湍流。 7. 如图所示,一圆锥形收缩喷管。长为36 cm ,底部与顶部直径分别为d 0=9 cm ,d 3=3 cm ,恒定流量Q=0.02 m 3/s 。按一维流动试求图示4个截面A 0,A 1,A 2,A 3上的加速度。 B3 微分形式的基本方程 1. 静止流体中存在( )

流体力学试卷及答案

流体力学试卷及答案

一.填空题(共30分,每小题2分) 1.均质不可压缩流体的定义为 。 2.在常压下,液体的动力粘度随温度的升高而 。 3.在渐变流过流断面上,动压强分布规律的表达式为 。 5.只要比较总流中两个渐变流断面上单位重量流体的 大小,就能判别出流动方向。 6.产生紊流附加切应力的原因是 。 7.在静止流体中,表面力的方向是沿作用面的 方向。 8.圆管紊流粗糙区的沿程阻力系数λ与 有关。 9.渐变流流线的特征是 。 10.任意空间点上的运动参数都不随时间变化的流动称为 。 11.局部水头损失产生的主要原因是 。 12.直径为d 的半满管流的水力半径R = 。 13.平面不可压缩流体的流动存在流函数的条件是流速x u 和y u 满足 方程 。 14.弗劳德数Fr 表征惯性力与 之比。 15.在相同的作用水头下,同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量 。 二.(14分)如图所示,一箱形容器,高 1.5h m =,宽(垂直于纸面)2b m =,箱内充满水,压力表的读数为220/kN m ,用一半径1r m =的园柱封住箱的一角,求作用在园柱面上的静水总压力的大小与方向。 题二图 题三图

三.(14分)如图所示,一水平放置的管道在某混凝土建筑物中分叉。已知主管直径3D m =,主管流量335/Q m s =,分叉管直径2d m =,两分叉管流量均为2Q ,分叉管转角060θ=,1-1断面中点的压强2294/p kN m =,不计水头损失,求水流对支座的作用力。 四.(14分)如图所示,长50L m =、直径0.21D m =的自流管,将水自水池引至 吸水井中,然后用水泵送至水塔。已知泵的吸 水管直径0.2d mm =,管长6l m =, 泵的抽水 量30.064/Q m s =,滤水网的局部阻力系数 12 6.0ξξ==,弯头的局部阻力系数30.3ξ=, 自流管和吸水管的沿程阻力系数0.02λ=。假 定自流管中通过的流量等于泵的抽水量。试 求:(1)水池水面与吸水井的水面高差h ;(2) 水泵的安装高度2s H m =时,水泵进口断面的 真空度。 五.(14分)油在管中以1/v m s =的速度向下流动,油的密度 3920/kg m ρ=,管长3l m =,管径25d mm =,水银压差计测得9h cm =. 试求:(1)油在管中的流态;(2)油的运动粘度ν;(3)若保持相同的平均速度反方向运动时,压差计的读数有何变化?(水银密度313600/kg m ρ'=) 六.(14分)用文丘里流量计量测空气(绝热指数 1.4k =,气体常数287/R J kg K =?)的质量流量。已知进口断面的直径为1400d mm =,绝对压强为21140/p kN m =,温度为0118T C =,喉部断面2150d mm =,22116/p kN m = , 题四图

(完整版)流体力学与传热学试题及答案

流体力学与传热学试题及参考答案 一、填空题:(每空1分) 1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递,也就是将边界层的 和边界层外的 合并考虑,并命名为给热。 答案:热传导;对流传热 2、在工程计算中,对两侧温度分别为t1,t2的固体,通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是 或 。 答案;2 2 1λλλ+= - ;2 2 1t t += - λ 3、图3-2表示固定管板式换热器的两块管板。由图可知,此换热器为 管程,管程流体的走向为 或 。 1 2 3 图3-2 3-18 附图 答案:4;2→4 →1→5→3;3→5→1→4→2 4、黑体的表面温度从300℃升至600℃,其辐射能力增大到原来的 倍. 答案: 5.39 分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非 摄氏温度,即4 273300273600?? ? ??++=5.39。 5、3-24 用0.1Mpa 的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内,由20℃升至60℃,则管内壁的温度约为 。 答案:100℃ 6、热油和水在一套管换热器中换热,水由20℃升至75℃。若冷流体为最小值流体,传热效率0.65,则油的入口温度为 。 答案:104℃ 分析:Θε= 20 20 751--T =0.65 ∴1T =104℃ 1 2 3

7、因次分析法的基础是 ,又称因次的和谐性。 答案:因次的一致性 8、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的_____________。 答案:剪应力 9、如果管内流体流量增大1倍以后,仍处于滞流状态,则流动阻力增大到原来的 倍。 答案:2 10、在滞流区,若总流量不变,规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。 答案:4 11、流体沿壁面流动时,在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的_______________,即使____________很小,____________仍然很大,不容忽视。 答案:速度梯度;粘度;内摩擦应力 12、雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的比值,即流体流动时的______ 与__ ____ 之比。 答案:惯性力;粘性力 13、滞流与湍流的本质区别是 。 答案:滞流无径向运动,湍流有径向运动; 二、问答题:(每小题8分) 1、工业上常使用饱和蒸汽做为加热介质而不用过热蒸汽,为什么? 答:使用饱和蒸汽做为加热介质的方法在工业上已得到广泛的应用。这是因为饱和蒸汽与低于其温度的壁面接触后,冷凝为液体,释放出大量的潜在热量。虽然蒸汽凝结后生成的凝液覆盖着壁面,使后续蒸汽放出的潜热只能通过先前形成的液膜传到壁面,但因气相不存在热阻,冷凝传热的全部热阻只集中在液膜,由于冷凝给热系数很大,加上其温度恒定的特点,所以在工业上得到日益广泛的应用。 如要加热介质是过热蒸汽,特别是壁温高于蒸汽相应的饱和温度时,壁面上就不会发生冷凝现象,蒸汽和壁面之间发生的只是通常的对流传热。此时,热阻将集中在靠近壁面的滞流内层中,而蒸气的导热系数又很小,故过热蒸汽的对流传热系数远小于蒸汽的冷凝给热系数,这就大大限制了过热蒸汽的工业应用。 2、下图所示的两个U 形管压差计中,同一水平面上的两点A 、B 或C 、D 的压强是否相等? 水银 图1-1 1-1附图 12

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