流体流动作业及答案
流体流动作业
1某油水分离池液面上方为常压，混合液中油（o ）与水（w ）的体积比为5:1，油的密度为ρ0 = 830kg·m -3
，水的密
度为ρ = 1000kg·m -3
。池的液位计读数h c =1.1m 。试求混合液分层的油水界面高h w 和液面总高度(h w + h o )。
解：如图所示 ρ0gh 0 + ρgh w = ρgh c h 0 : h w = 5:1 ∴ 5ρ0gh w + ρgh w = ρgh c m g g gh h w c w 214.01000
83051
.1100050=+??=+=
ρρρ h 0 +h w = 6 h w = 6 × 0.214 = 1.284m
2、质量浓度为16200kg/h 的25%氯化钠（NaCl ）水溶液在φ50×3mm 的钢管中流过。已知水溶液的密度为1186kg/m 3
，粘度为2.3×10-3
Pa·s。求（1）判断该水溶液的流动类型。（2）计算在滞流时的最大流速滞max u 。 解：（1）算出R e 准数后即可判断流动类型
①5.2497.21186
)044.0(43600
16200
2≈=?==
πρωA s
u m/s ②5672210
3.21186
5.2044.03
=???=
=
-μ
ρ
du R e ， 流型为湍流 （2）求滞max u ：滞流时，R e 准数最大值为2000，相应的流速即为滞max u μ
ρ
滞m a x du R e =
代入已知值后
200010
3.2118604
4.03
m ax =???-滞
u ，解得088.0m ax =滞u m/s
3、列管换热器的管束有13根?25×2.5mm 的钢管组成。平均温度为50℃的空气以9m·s -1
的速度在列管内流动，管内压强为1.96×105
Pa(表压)，当地大气压为9.87×104
Pa ，标准状况下空气的密度ρ0 = 1.293kg·m -3
。试求换热器内：
(1) 空气的质量流量；(2) 操作条件下空气的体积流量；(3) 换算为标准状况下的体积流量。 解：操作压强 P = 1.96×105
+ 9.87×104
= 2.947×105
Pa
操作条件下空气的密度为3
5
5000179.310013.1)50273(27310947.2293.1-?=??+???==m
kg TP PT ρρ (1) q m = uA ρ = 9×13×π4 ×0.022 ×3.179 = 0.117kg ·s
-1
(2) q V = uA = 9×13×π4 ×0.022 = 0.0368 m 3·s
-1
(3) q V,0 = q m /ρ0 = 0.117/1.293 =0.0905 m 3
·s
-1
4、如图所示，将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以0.5m/s 的速度流
动。设料液在管内压头损失为1.2m （不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？
解：取管出口高度的0－0为基准面，高位槽的液面为1－1截面，因要求计算高位槽的液面比塔入口处高出多少米，所以把1－1截面选在此就可以直接算出所求的高度x ，同时在此液面处的u 1及p 1均为已知值。2－2截面选在管出口处。在1－1及2－2截面间列柏努利方程：
f h u p gZ u p gZ ∑ρρ+++=++2
22
2
22211
1
式中p 1=0（表压）高位槽截面与管截面相差很大，故高位槽截面的流速与管内流速相比，其值很小，即u 1≈0，
Z 1=x ，p 2=0（表压），u 2=0.5m/s ，Z 2=0，f h ∑/g
=1.2m
将上述各项数值代入，则 9.81x =()2
5.02
+1.2×9.81 x =1.2m
计算结果表明，动能项数值很小，流体位能的降低主要用于克服管路阻力。
5、若管路的长度和流体流量不变，用加粗管径来减小阻力损失。讨论下面二种情况下，当管径增大30%时。阻力损失减少的百分比。(1) 流体在管内层流； (2) 流体在光滑管内湍流，Re =105
；
解：范宁公式）
(2
2
u d l h f λ= (1) 层流时 ρμλdu 64Re 64== 4222243232264d
B d q d l u d l u d l du h V f =?==??=πρμρμρμ 35.03.11)3.1(44
4'
===d B d B
h h f f
(2) Re = 105时，光滑管λ为常数5/22
2)4(212d B d q d l u d l h V f =??==πλλ 269.03.11)3.1(55
/5/
/===d B d B h h f f 6、用离心泵将贮水池中的水送到高位槽中水池液面与高位槽液面间的垂直距离为35m ，定态流动。输水管直径为
φ165×4.5mm，管路中直管总长为1300m ，所有局部阻力的当量长度为50m 。若泵的流量为100m 3
/h ，泵的效率为
65%，摩擦系数λ可取为0.02，水的密度取1000kg/m 3
。求：泵的轴功率N （kw ）。
解：（1）取水池液面为1-1’截面，且定为基准水平面。取高位槽液面为2-2’截面，如图所示。
（2）在两截面间列出柏努利方程：2122
22121122-∑+++=+++f e h P
u g z w P u g z ρ
ρ
各量确定：z 1=0，z 2=35m ，u 1≈0，u 2≈0，P 1=P 2=0（表压），w e 待求，必须先求出Σh f1-2及u 。
（3）求u 及Σh f1-2s m A v u s
/453.1)156.0(4
3600
1002
===
π 7.1822
)453.1(156.050130002.022
22
1=?+?=?∑+?=∑-u d l l h e f λJ/kg
（4）求w e 、q m 及P 。 把各有关量代入柏式可求出w e
w e =z 2g+Σh f1-2=35×9.81+182.7=526.05J/kg
q m =q v ·ρ=100/3600×1000=27.78kg/s
5.222248365
.078
.2705.526≈=?=
?=
=
η
η
m
e e
q w P P kw
7、某测水的转子流量计，转子为不锈钢（ρ钢 = 7920kg·m -3），测量范围为 0.250～2.50 m 3·h -1。如将转子改为硬铅（ρ
铅
= 10670kg·m -3），保持形状、大小不变，用来测水和乙醇（ρ乙醇 = 789kg·m -3），问转子流量计的测量范围各为多少？ 解：不锈钢转子测水的流量为q V ,水，铅转子测水的流量为q /V ,铅
18.11000
79201000
10670,/
,=--=--水钢水铅水
水
ρρρρV V q q
q /
V ,水,1 = 1.18 ×
0.25 =0.295 m 3·h -1 q /V ,水,2 = 1.18 × 2.5 = 2.95 m 3·h -1
测量水的流量范围为 0.295～2.95 m 3·h -1
345.1)
10007920(789)
78910670(1000)()(,=--=--水钢乙醇乙醇铅水水乙醇ρρρρρρV q q
q /V ,乙醇,1 = 1.345 × 0.25 =0.336 m 3·h -1 q /V ,乙醇,2 = 1.345 × 2.5 =3.36 m 3·h -1 测量乙醇的流量范围为 0.336～3.36 m 3·h
-1
8、在用水测定离心泵性能实验中，流量为26m 3/h 时，泵出口压强表读数为152kPa ，泵入口真空表读数为24.7kPa ，轴功率为2.45KW ，转速为2900r/min ，真空表与压强表两测压口垂直距离为0.4m ，泵进出口管径相等，两测压口间管路的流动阻力可以忽略不计，实验用水密度近似为1000kg/m 3，试计算该泵效率并列出该效率下泵的性能。 解：在真空表和压强表测压口截面间列伯努利方程可得：
f H g
u u g
P P h H +-++
=2-21220ρ真
表 式中h0=0.4m ，u1=u2,Hf=0,P 表=152000Pa,P 真=-24700Pa
所以：，
m H 4.1881
.9100010)7.24152(4.03
=??++= 532.01000
45.2360081.910004.1826=?????===
P g H q P P V e ρη 性能参数：%2.53,45.2,4.18,/263
====ηKW P m H h m q V
精馏作业
1、苯酚（C 6H 5OH ）（A ）和对甲酚（C 6H 4（CH 3）OH ）（B ）的饱和蒸汽压数据（假设此物系为理想物系）为：
试按总压P=75mmHg （绝压）计算该物系的“t—x —y”数据，并计算在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度α，和平均相对挥发度；写出相平衡方程式。
00
B
A
i p p =α
解：总压k P a
P 103.101760
75
=?= 利用上述式子计算相关数据列表如下：
温度
t ℃ 苯酚蒸汽压
0A p kPa
对甲酚蒸汽压
0B p kPa
A x
A y
α 113.7 10.0 7.70 1.0
1.0 1.299 114.6 10.4 7.94 0.837 0.871 0.310 115.4 10.8 8.2 0.692 0.748 1.317 116.3 11.19 8.5 0.558 0.624 1.316 117.0 11.58 8.76 0.440 0.509 1.322 117.8 11.99 9.06 0.321 0.385 1.323 118.6 1
2.43 9.39 0.201 0.249 1.324 119.4 12.85 9.70 0.0952 0.122 1.325 120.0
13.26 10.0
0.000
0.000
1.326
计算318.1=α
P
x p P p y A
A A A 0
=
=x
x
x x y 318.01318.1)1(1+=
-+=
αα000
B A A P P p p x B --=
2、若苯－甲苯混和液在45℃时沸腾，外界压力为20.3kpa 。已知在45℃时，纯苯的饱和蒸气压kpa p 7.220
=苯
，
纯甲苯的饱和蒸气压kpa p
6.70=甲苯
。求其气液相的平衡组成。
解：84.01.157.126.77.226.73.200
00==--=--=甲苯
苯甲苯苯
p p p p x ； 94.084.03
.207
.220=?=?=苯苯苯
x p p y ；16.084.011=-=-=苯甲苯x x ；06.094.011=-=-=苯甲苯y y ）
3、某二元物系，原料液浓度F x =0.42，连续精馏分离得塔顶产品浓度D x =0.95。已知塔顶产品中易挥发组分回收率η=0.92，求塔底产品浓度W x 。以上浓度皆指易挥发组分的摩尔分率。 解：4067.095.042.092.0=?=?=
F D Fx Dx F D η 5933.04067.011=-=-=F
D
F W W D F W D F x F
W
x F D x Wx Dx Fx +=
?+= 0.42=0.4067×0.95+0.5933W x W x =0.0567 4、混合液含易挥发组分0.35，泡点进料，经连续精馏塔分离，塔顶产品浓度x D =0.96， 塔底产品浓度x w =0.025（均
为易挥发组分的摩尔分率），设满足恒摩尔流假设。试计算塔顶产品的采出率D/F ；若回流比R=3.2，泡点回流，写出精馏段与提馏段操作线方程。
解：1）
2）精馏段操作线
提馏段操作线 泡点进料，q=1，L ’=L+qF=L+F=RD+F ；V ’=V ，W=F-D=(1-D/F)F
5、苯－甲苯理想溶液在总压为101.3kpa 下，饱和蒸气压和温度的关系如下：在85℃时，kpa p
9.1160
=苯
，
kpa p 460=甲苯；在105℃时，kpa p 2.2040=苯，kpa p 860=甲苯。求：（1）在85℃和105℃时该溶液的相对挥
发度及平均相对挥发度；（2）在此总压下，若85℃时，78.0=苯x ，用平均相对挥发度值求y
解：（1）在85℃时：54.2469.116001===甲苯苯p p α 在105℃时：37.286
2
.2042=＝α
平均相对挥发度46.22
37
.254.22
2
1=+=
+=
αααm
3476.0025.096.0025.035.0)(=--=--=W x x x x F D D W F 229.0762.01
2.396
.012.32.311+=+++=+++=x x R x x R R y D W
x W
L W x W L L y ---='''0112
.0447.1025.03476
.0)12.3(3476.013476.0)12.3(3476.02.3)1(1)
1(1)1()1('''-=??+--?+?=+-
-
++=
+--++=---=
x x x F D
R F
D x F D R F
D R x D R D
F x D R F RD x W L W x W L L y W
W W
（2）用m α求y 苯（85℃时） ()897.078
.046.1178
.046.211=?+?=-+?=
苯苯苯x x y m αα
6、在连续精馏塔中分离含苯50％（质量百分数，下同）的苯－甲苯混和液。要求馏出液组成为98％，釜残液组成为1％（均为苯的组成）。M 苯＝78，M 甲苯＝92。求：甲苯的回收率。 解：解：（1）把已知的质量分数换算成摩尔分数 M 苯＝78，M 甲苯＝92
进料组成：541.092/5078/5078/50=+=F x 馏出液组成：983.092
/278/9878
/98=+=D x
釜残液组成：012.092
/9978/178
/1=+=W x
（2）求D 、W
取F ＝100kmol/h 为计算基准，由全塔物料衡算可得：F=D+W ，及W D F x W x D x F ?+?=?联立两式可得：
()()1000.5410.01254.480.9830.012
F W D W
F x x D x x --=
=
=--kmol/h
52.4548.54100=-=-=D F W kmol/h
（3）求甲苯回收率W η，即求釜残液中难恢复组分的回收率（釜残液中难挥发组分的量与其在原料液中的量之比）：
()()()()
%98.97541.01100%
100012.0152.45%10011=-?-=?--=
F W W x F x W η
7、在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n 的气相组成y n ＋1为0.75，从该板流出的液相组成x n 为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=2，物系的相对挥发度α为2.5，求：（1）从该板上升的蒸气组成y n ；（2）流入该板的液相组成x n －1；（3）回流比R 。
解：解：（1）求y n 可用气液平衡方程由α、x n 求出y n
()823.065
.05.1165
.05.211=?+?=-+?=
n n n x x y αα
（3）求R 由2
11=+=R R V L 可解出：2R ＝R ＋1，R ＝1 （2）求x n －1
①由精馏段操作线方程111+++=
+R x x R R y D n n ，得2
65.021
75.0D x ＋＝? 解出x D ＝0.85 ②因111+++=
-R x x R R
y D n n ，代入已知量得 2
85.021823.01+
=-n x ，解出796.01=-n x 传热练习题
2-2 平壁炉的炉壁由厚120mm 的耐火砖和厚240mm 的普通砖砌成。测得炉壁内、外温度分别为800℃和120℃。为减少热损失，又在炉壁外加一石棉保温层，其厚60mm ，导热系数为0.2 W·m -1·℃-1，之后测得三种材质界面温度依次为800℃、680℃、410℃和60℃。(1) 问加石棉后热损失减少多少？(2) 求耐火砖和普通砖的导热系数。 解：定常传热，在传热路径上，传热速率处处相等；
任两层接触面同一个温度，说明接触良好，无接触热阻 23
3311672.060410-?=-=?=m W t q λ
1167
12
.06808001
111=-=?=λλb t q C m W ??=?-=-11167.112.06808001167λ 同理 C m W ??=?-=
-12037.124.0410
6801167
λ
加石棉前的热损失 2
/2034037
.124.0167.112.0120800-?=+
-=
m W q %6.422034
11672034/=-=-q q q
2-3 冷藏室的墙壁由两层厚15mm 的杉木板之间夹一层软木板构成，杉木板和软木板的导热系数分别为0.107 W·m -1·℃-1和0.040 W·m -1·℃-1。冷藏室内外壁分别为-12℃和21℃，若要求墙壁传热量不大于10 W·m -2，试计算墙壁中软木板的最小厚度及软木板的热阻占总热阻的分数。
解：04
.02804.03304.0107.0015.02)12(2110min
.2min
.2max
b b q +=+?--== b 2 = 0.1208m ≈121mm %5.9104
.01208
.02804.004.01208
.0=+
2-4 外径为100mm 的蒸汽管外包有一层厚50mm ，λ=0.06W·m -1·℃-1的绝热材料，问再包多厚的石棉层（λ= 0.1W·m -1·℃-1），才能使保温层内、外温度分别为170℃和30℃时，热损失不大于60 W·m -1。
解：
6010
.0ln 1.0105.010.0ln 06.01)
30170(2ln 1ln 1)(2323212103=+-=+-=r r r r r t t l
Q πλλπ
r 3 = 0.136m = 136mm 石棉层厚为 136-100 =36mm
2-5 蒸汽管外包扎两层厚度相同的绝热层，外层的平均直径为内层的2倍，导热系数为内层的2倍。若两层互换位置，其他条件不变，问每米管长热损失改变多少？哪种材料放内层好？
解：设外层平均直径d m,2，内层平均直径d m,1 d m,2 = 2 d m,1 λ2 = 2λ1 1
1,1,11,12
,21,14522λππλπλλλb l
d t l
d b
l d b t
s b
s b t Q m m m m m ???=
+
?=
+
?=
两种材料互换位置
1
1,1,11,11
,12,2/22λππλπλλλb l d t l d b l d b t s b
s b t Q m m m m m ??=
+
?=+
?=
25.14
5
/
==l Q l Q 互换位置后热损失减少。说明在其他条件相同时，将导热系数小的材料放在内层好。
2-12 若石油精馏的原料预热器是套管换热器，重油与原油并流流动，重油进、出口温度分别为243?C 和167?C ，原油进、出口温度分别为128?C 和157?C 。现改为逆流操作，冷、热流体的初温和流量不变。由计算结果讨论其传热推动力和终温的变化情况。假设流体的物性和总传热系数不变，并忽略热损失。
解：并流 C t m 43157
167128243ln
)157167()128243(=-----=?
)()(12,,21,,t t c q T T c q t KS Q c p c m h p h m m -=-=?= 逆流 )()(1/
2,,/
21,,/
/
t t c q T T c q t KS Q c p c m h p h m m -=-=?=
1
/
21
2/
2121/t t t t T T T T t t m m --=--=?? (1)
)()()
()()()()()(1/
2/2112211/2/211221/t T t T t t T T t t T T t t T T t t m m ------=------=?? /
1
/2/1/2/47
)128157()167243(43t t t t t m ?-?=?-?---=? 又 /1/2
/1/21/2/
211/2/21/ln ln )()(t t t t t T t T t T t T t m ???-?=-----=? ∴ 093.14347ln /2
/1==??t t 98.2/2/1=??t t 即 )(98.21/2/21t T t T -=- )128(98.2243/2/
2-?=-T t (2) 由（1）式得 128128157243167243/
2/2--=--t T (3)
(2)和(3)联立解得 C t 4.161/
2= C T 4.155/2=
C t T t
T t T t T t m
5.491284.1554.161243ln )1284.155()4.161243(ln )()(1
/2/
2
11/
2/21/
=-----=-----=? 可见，?t m ,逆 > ?t m,并 逆流传热推动力大，提高了原油的出口温度，降低了重油的出口温度，热量得到充分利用。 2-13 在传热面积为6m 2的逆流换热器中，流量为每小时1900kg 的正丁醇由90?C 冷却至50?C ，c p = 2.98?103 J·kg -1·℃-1。冷却介质为18?C 水，总传热系数为230 W·m -2·℃-1。试求冷却水的t 2和每小时的消耗量。 解：（1）求冷却水出口温度
定性温度 = 90+50
2
= 70?C
m t kS Q ?= W T T c q Q h p h m 4321,,1029.6)5090(1098.23600
1900
)(?=-???=
-= C KS Q t m 6.4562301029.64
=??==?
C t t m 6.4518
50ln
)1850()90(22=----=?
解得 t 2 = 27.5?C (2) 冷却水消耗量 1313
4
12,,1069.558.1)
185.27(10187.41029.6)(--??=?=-??=-=h kg s kg t t c Q q c p c
m 2-14 在逆流换热器中，用20?C 的水将1.5kg·s -1的苯由80?C 冷却到30?C 。换热器列管直径为?25?2.5mm 。水走管内，水侧和苯侧的传热系数分别为0.85k W·m -2·?C -1和1.7 k W·m -2·?C -1，管壁的导热系数为45 W·m -1·?C -1，忽略污垢热阻。若水的出口温度为50 ?C 。试求换热器的传热面积S 0及冷却水的消耗量q m,c 。操作条件下水的c p = 4.174?103 J·kg -1·℃-1, 苯的c p = 1.90?103 J·kg -1·℃-1。
解：W T T q Q h m 5321,10425.1)3080(109.15.1)(?=-???=-=
C t m 2.1820305080ln
)
2030()5080(=-----=
?
C m W d d
d d b K i i m ??=?+?+=?+?+=20
004722025170015.2225450025.01700
11
111αλα
25
059.162
.1847210425.1m t K Q S m =??=?=
冷却水消耗量 1
3
512,,14.1)
2050(10174.410425.1)(-?=-??=-=s kg t t c Q q c p c
m
2-15 20℃、2.026?103Pa 的空气在套管换热器内管被加热到85℃。内管直径?57?3.5mm ，长3m ，当空气流量为每小时55m 3时，求空气对管壁的传热系数（空气物性：0℃时 ρ = 1.293kg·m -3；50℃时c p = 1.017?103 J·kg -1·℃
-1
，λ = 2.826?10-2 W·m -1·℃-1，μ = 1.96?10-5Pa ·s ，Pr = 0.968）。
解：定性温度 = 20 + 85
2 = 52.5℃，近似取50℃空气的物性
3186.2250
273273
293.1-?=?+?
=m kg ρ 12
785.705.04
360055-?=??
=
s m u π
4
5
1034.410
96.1186.2785.705.0Re ?=???=
- （湍流） 124.08.042
7.57)986.0()1034.4(025
.010826.2023.0---??=????=C m W α
120
05
.03
==d L > 60 不必校正 2-16 在列管换热器内，用冷水冷却甲烷气，120℃的常压甲烷气以10m·s -1平均流速在壳程沿轴向流动，出口温度30℃，水在管程流动，其传热系数为0.85k W·m -2·?C -1。换热器外壳内径为190mm 。管束由37根?19?2mm 的钢管组成，忽略管壁及污垢热阻，求总传热系数。已知75?C 下甲烷的μ = 1.15?10-5Pa ·s ，λ = 0.0407 W·m -1·℃-1，c p = 2.5?103 J·kg -1·℃-1 。 解：定性温度 =
120 + 30
2
= 75℃，甲烷的物性： μ = 1.115?10-5Pa ·s ，λ = 0.0407 W·m -1·℃-1，c p = 2.5?103 J·kg -1·℃-1
3256.0)
75273(314.816
10013.1-?=+???==m kg RT PM ρ
壳程当量直径 d
D d D d
n D d n
D d e 3737444222
2+-=
+-?=πππ
π
m 0255.0019.03719.0019.03719.02
2=?+?-= 4
5
10242.110
15.156.0100255.0Re ?=???=
=
-μ
ρ
u d e 706.00407
.010115.1105.2Pr 5
3=???==λμ
p c
3.08.043.08.00)706.0()10242.1(0255
.00407
.0023.0Pr Re 023
.0????
==e
d λ
α123.62--??=s m W
0175.0015
.0019.01085.013.6211113
0=??+=?+=i o i d d K αα 1201.57--??=C m W K 2-19 工艺上要求将绝对压强为11206kPa 、温度为95℃、流量为180kg·h -1的过热氨气冷却并冷凝至饱和温度30℃的液态氨。现采用15℃的水为冷却剂在换热器中逆流操作。测得水的出口温度为27℃。试计算水的用量及两流体间的平均温度差。已知95℃氨蒸气的焓为1647kJ·kg -1，30℃氨蒸气的焓为1467 kJ·kg -1，30℃液氨的焓为323 kJ·kg -1，忽略热损失，20℃的水c p = 4183 J·kg -1·℃-1。
解：该传热过程应分为冷却段和冷凝段。过热氨蒸气冷却至饱和温度的放热速率为
W Q 900010)14671647(3600
180
3=?-?=
30℃氨蒸气冷凝过程放出的热为 W Q 5720010)3231467(3600
180
3=?-?=
水吸收的总热量 Q = Q 1 + Q 2 = 9000 + 57200 = 66200W
T 2
T 1
t 2
水的定性温度 =
27 + 15
2
= 21℃ 近似取c p = 4183 J·kg -1·℃-1 水的流量 112,319.1)
1527(418366200
)(-?=-?=-=
s k t t c Q q p c m
冷凝段 57200 = 1.319 ? 4183?(t / -15)
t / = 25.4℃ C t m 8.84
.25301530ln
)
4.2530()1530(=-----=
?
冷却段 C t m 17.244
.25302795ln
)4.2530()2795(/
=-----=?
2-20 室内装有两根等长的简易水平暖气管，管内通以饱和蒸汽，暖气通过自然对流向室内供暖。设大管直径为小管直径的4倍。小管的(Gr·Pr)>109，且两管间无相互影响，试求两管的供暖比值，并讨论顶层楼房另加粗直管暖气的作用。
解：对于自然对流 λμμ
ρβp c td g Gr ??=?2
23Pr 两管子所处条件相同，式中只有管径不同（D = 4d ），其他参数相同 31
Pr)(13
.0?=Gr d
λ
α
1)
()/1()
()/1(3
1
3
133=??=
d d D D 小大αα 两管的α相同，K 相同
Q = KS ?t m
4==
=
dL
DL
S S Q Q ππ小
大小
大 顶层楼房散热面大，加粗直管暖气，加大供热量。 2-23 在套管换热器内以压强为294kPa 的饱和蒸汽冷凝将内管中1.4kg·s -1流量的氯苯从35℃加热到75℃，现因故氯苯流率减小至0.4kg·s -1，仍要求进、出口温度不变，若仍用原换热器操作，应采取什么措施，以计算结果回答。已知换热器内管为?38?2mm 铜管，氯苯在两种情况下均为湍流，设其物性常数不变，蒸汽冷凝传热系数比氯苯传热系数大得多，忽略污垢热阻（饱和蒸汽T = 110℃，p V = 143.3kPa ；T = 120℃，p V = 198.6kPa ；T = 133℃，p V = 294.0kPa ）。
解：原工况：Q = q m,c c p,c (t 2 – t 1) = KS ?t m （1）
q m,c 减小，使α氯苯减小，K 减小， Q 减小，则应使饱和蒸汽压降低，以降低饱和蒸汽温度，保持氯苯出口温度不变。 C t m 26.7675
13335133ln
)
75133()35133(=-----=
?
新工况：Q / = q m,c /c p,c (t 2 – t 1) = K /S ?t m / （2）
5.34.04
.1/
//,,/==??==m
m c m c m t K t K q q Q Q （3） 湍流 α ∝ u 0.8
72.25.3)()(8.08.0/,,8
.0//====c
m c m q q u u αα
K ≈ α氯苯 则
72.2//==α
α
K K 代入（3）得 C K t K t m m 26.595.372
.226.765
.3/
/
=?=???=
?
C
T T T T t m
26.5975
35ln )75()35(/
///=-----=?解得 T / = 116.5℃ 相应p V = 179.2kPa ，将饱和蒸汽压降低到179.2kPa 可达目的。
反应器作业
1、PFR 的空混 = （ ），返混 =（ ）。（0，0）
2、间歇反应器的物料衡算方程式为( )。（反应速率+累积速率 = 0）
3、 对于同一简单反应的均相反应器，完成相同的生产任务所需的反应器容积最大的是（B ）。
A.平推流反应器；
B.全混流反应器；
C.多级全混流反应器；
D.间歇釜式反应器。 4、基本反应器中，物料流况是理想流动的反应器是 和 。(PFR ，CSTR ；)
5、返混是指 的物料之间由不均匀到均匀的过程，其结果是使所用反应器的性能 。( 不同停留时间，下降。)
6、 反应器的结构决定其流动特征，故同一结构的反应器具有( )的基本方程。（相同）
7、反应过程的放大是化工过程开发的核心，而（反应器）的开发研究又是反应过程放大的核心。 8、.基本反应器中，物料流况是非理想流动的反应器是（ D ）。 A.全混釜式； B.间歇釜式；C.活塞流式； D.多釜串联。
9、今有液相反应 2A B+C (-r A ) = 0.2C A 2
反应器入口处的流量V 0 = 2.0 (l/s), C A0 = 2.0 (mol/l)，出口处的转化率为x Af = 0.6，求分别用BSTR 、PFR 、CSTR 进行反应所需的V R
解：1)BSTR ，由于反应为二级反应，故：
)
(75.3)
6.01(22.06
.0)
1(0s x kC x Af A Af
c =-?=
-=
τ
)(5.7275.30l V V c R =?=?=τ
2)PFR: 与CSTR 完全相同：
3)CSTR: 由于反应是二级反应，故：
)
(75.182375.9)(375.9)
6.01(22.06
.0)1(02
2
0l V V s x kC x c R Af A Af
c =?=?==-?=
-=
ττ 10、某一级反应在均相、等温、恒容的条件下进行，试比较在PFR 中转化率为80%所需的空时比转化率为50%所需的空时大多少倍？（设其余条件不变）
解： 可根据PFR 一级反应空时的公式计算比较。 下标1、2分别表转化率为80%和50%
80.011ln 11-=k τ （1） 50
.011ln 12-=k τ （2）
两式相比： 32.250
.011ln
80.011ln 21=--=ττ
《工程流体力学》考试试卷及答案解析
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人:郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班 使用专业:热能与动力工程 一、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周 8、恒定流动 9、附面层 10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场 13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流 18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 二、就是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定就是水平面。 ( ) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。 ( ) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 ( ) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度与压力都减少。 ( ) 5.相对静止状态的等压面一定也就是水平面。 ( ) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。 ( ) 7.流体的静压就是指流体的点静压。 ( ) 8.流线与等势线一定正交。 ( ) 9.附面层内的流体流动就是粘性有旋流动。 ( ) 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。( ) 11.相对静止状态的等压面可以就是斜面或曲面。 ( ) 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。( ) 13.壁面静压力的压力中心总就是低于受压壁面的形心。 ( ) 14.相邻两流线的函数值之差,就是此两流线间的单宽流量。 ( ) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。 ( ) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面就是等压面。 ( ) 17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。 ( ) 18.流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其她无关。 ( ) 三、填空题。 1、1mmH2O= Pa 2、描述流体运动的方法有与。 3、流体的主要力学模型就是指、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 与的对比关系。 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
流体力学标准化作业答案第三章
流体力学标准化作业（三） ——流体动力学 本次作业知识点总结 1.描述流体运动的两种方法 （1）拉格朗日法；（2）欧拉法。 2.流体流动的加速度、质点导数 流场的速度分布与空间坐标(,,)x y z 和时间t 有关，即 (,,,)u u x y z t = 流体质点的加速度等于速度对时间的变化率，即 Du u u dx u dy u dz a Dt t x dt y dt z dt ????= =+++ ???? 投影式为 x x x x x x y z y y y y y x y z z z z z z x y z u u u u a u u u t x y z u u u u a u u u t x y z u u u u a u u u t x y z ?????=+++?????? ????? =+++???????????=+++?????? 或 ()du u a u u dt t ?==+??? 在欧拉法中质点的加速度du dt 由两部分组成， u t ??为固定空间点，由时间变化 引起的加速度，称为当地加速度或时变加速度，由流场的不恒定性引起。 ()u u ??v v 为同一时刻，由流场的空间位置变化引起的加速度，称为迁移加速度或位变加速度， 由流场的不均匀性引起。 欧拉法描述流体运动，质点的物理量不论矢量还是标量，对时间的变化率称为该物理量的质点导数或随体导数。例如不可压缩流体，密度的随体导数 D D u t t ρρ ρ?=+???（） 3.流体流动的分类
（1）恒定流和非恒定流 （2）一维、二维和三维流动 （3）均匀流和非均匀流 4.流体流动的基本概念 （1）流线和迹线 流线微分方程 x y z dx dy dz u u u == 迹线微分方程 x y z dx dy dz dt u u u === （2）流管、流束与总流 （3）过流断面、流量及断面平均流速 体积流量 3(/)A Q udA m s =? 质量流量 (/)m A Q udA kg s ρ=? 断面平均流速 A udA Q v A A == ? （4）渐变流与急变流 5. 连续性方程 （1）不可压缩流体连续性微分方程 0y x z u u u x y z ???++=??? （2）元流的连续性方程 12 1122 dQ dQ u dA u dA =?? =? （3）总流的连续性方程 1122u dA u dA = 6. 运动微分方程 （1）理想流体的运动微分方程（欧拉运动微分方程）
流体力学习题解答
《流体力学》选择题库 第一章 绪论 1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是： A 、压强、速度和粘度； B 、流体的粘度、切应力与角变形率； C 、切应力、温度、粘度和速度； D 、压强、粘度和角变形。 2．在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为： A 、牛顿流体及非牛顿流体； B 、可压缩流体与不可压缩流体； C 、均质流体与非均质流体； D 、理想流体与实际流体。 3．下面四种有关流体的质量和重量的说法，正确而严格的说法是 。 A 、流体的质量和重量不随位置而变化； B 、流体的质量和重量随位置而变化； C 、流体的质量随位置变化，而重量不变； D 、流体的质量不随位置变化，而重量随位置变化。 4．流体是 一种物质。 A 、不断膨胀直到充满容器的； B 、实际上是不可压缩的； C 、不能承受剪切力的； D 、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 5．流体的切应力 。 A 、当流体处于静止状态时不会产生； B 、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生； C 、仅仅取决于分子的动量交换； D 、仅仅取决于内聚力。 6．A 、静止液体的动力粘度为0； B 、静止液体的运动粘度为0； C 、静止液体受到的切应力为0； D 、静止液体受到的压应力为0。 7．理想液体的特征是 A 、粘度为常数 B 、无粘性 C 、不可压缩 D 、符合RT p ρ=。 8．水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A 、面积 B 、体积 C 、质量 D 、重量
9．单位质量力的量纲是 A、L*T-2 B、M*L2*T C、M*L*T(-2) D、L(-1)*T 10.单位体积液体的重量称为液体的______，其单位。 A、容重N/m2 B、容重N/M3 C、密度kg/m3 D、密度N/m3 11.不同的液体其粘滞性_____，同一种液体的粘滞性具有随温度______而降低的特性。 A、相同降低 B、相同升高 C、不同降低 D、不同升高 12.液体黏度随温度的升高而____，气体黏度随温度的升高而_____。 A、减小，升高； B、增大，减小； C、减小，不变； D、减小，减小 13.运动粘滞系数的量纲是： A、L/T2 B、L/T3 C、L2/T D、L3/T 14.动力粘滞系数的单位是： A、N*s/m B、N*s/m2 C、m2/s D、m/s 15.下列说法正确的是： A、液体不能承受拉力，也不能承受压力。 B、液体不能承受拉力，但能承受压力。 C、液体能承受拉力，但不能承受压力。 D、液体能承受拉力，也能承受压力。 第二章流体静力学 1．在重力作用下静止液体中，等压面是水平面的条件是。 A、同一种液体； B、相互连通； C、不连通； D、同一种液体，相互连通。 2．压力表的读值是 A、绝对压强； B、绝对压强与当地大气压的差值； C、绝对压强加当地大气压； D、当地大气压与绝对压强的差值。 3．相对压强是指该点的绝对压强与的差值。 A、标准大气压； B、当地大气压； C、工程大气压； D、真空压强。
流体流动检测试卷教学文案
流体流动检测试卷
流体流动单元测试卷 一、单项选择题：（每题2分共30分） 1、在静止的流体内部各点处的静压强相等的必要条件是（）。 A、各点应该处于同一种流体的内部 B、各点应该处于同一种连续流体的内部 C、各点应该分别处于连通着的两种流体内部 D、各点应该处于同一种连续流体的内部，且处于同一水平面上 2、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，在管道各截面上的（）。 A、气体流动的流速相等 B、气体流动的质量流量相等 C、气体流动的体积流量相等 D、气体流动的速度逐渐变小 3、流体在圆形直管内层流流动，如果管径、管长均不变， 则流体流动阻力与速度的（）方成正比。 A、1 B、2 C、3 D、4 4、层流和湍流的本质区别是（） A、流速不同 B、流通截面积不同 C、雷诺数不同 D、层流无径向流动，湍流有径向流动 5、下列说法中正确的是( )。 A、静止的流体没有黏性 B、一定的流体在一定的管道中流动时，所受的阻力与流速成正比 C、直管阻力与流速成正比，局部阻力与流速不一定成正比 D、其它条件相同的情况下，黏性越大流体内摩擦力也越大 6、边长分别是200mm、300mm的矩形管的当量直径是 （） __________________________________________________
A 、210mm B、 240mm C、280mm D、250mm 7、水以0.05m·s-1的流速在?35×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为( )。 A、层流 B、湍流 C、过渡流 D、无法确定。 8、某设备上真空表读数为0.01MPa，若当地大气压强为 0.1MPa，则设备内绝对压强为( )。 A、101.33 kPa； B、10 kPa； C、0.91 kPa； D、90 kPa。 9、当管中的液体形成稳定流动时，已知d2=2d1，则 ( )。 A、u2=4u1 B、u1=4u2 C、u2=2u1 D、u1=2u2 10、在相同条件下，缩小管径，雷诺数 （）。 A、不变 B、减小 C、增大 D、无法确定 11、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，在管道各截面上的（）。 A、气体流动的流速相等 B、气体流动的质量流量相等 C、气体流动的体积流量相等 D、气体流动的速度逐渐变小 12、理想流体流过竖直放置的等径圆管时，如果从上往下流，则其（）。 A、动能增加，位能上升，静压能下降 B、动能不变，位能下降，静压能下降 C、动能不变，位能下降，静压能上升 D、动能增加，位能下降，静压能下降 13、转子流量计的特点是（） A、恒截面变压差 B、变截面恒压差 C、恒流速变压差 D、变流速变压差 14、用孔板流量计测水的流量时，流量为72m3/h时，压差计读数为100mm，若流量为36m3/h时，则压差计读数为（） __________________________________________________
流体流动部分作业及答案1
第一部分 概念题示例与分析 一 思考题 1-1 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？ 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： 11gh gh p p A 水空气 ρρ ++= 11gh gh p p B 空气空气ρρ++= 空气水ρρ> ∴B A p p > 即A 、B 两点压强不等。 而 1gh p p C 空气ρ+= 1gh p p D 空气ρ+= 也就是说，C p 、D p 都等于顶部的压强p 加上1h 高空气柱所引起的压强，所以C 、D 两点压强相等。 同理，左侧U 形管压差计中，B A p p ≠ 而D C p p =。 分析：等压面成立的条件—静止、等高、连通着的同一种流体。两个U 形管压差计的A 、B 两点虽然在静止流体的同一水平面上，但终因不满足连通着的同一种流体的条件而非等压。 1- 2 容器中的水静止不动。为了测量A 、B 两水平面的压差，安装一U 形管压差计。图示这种测量方法是否可行？为什么？ 答：如图1—2，取1—1/ 为等压面。 水银 图1－1 1－1附图 121
由1' 1p p =可知： )(2H R g p O H B ++ρ =gR H h g p Hg O H A ρρ+++)(2 gh p p O H A B 2ρ+= 将其代入上式，整理得 0)(2=-gR O H Hg ρρ ∵02≠-O H Hg ρρ ∴0=R R 等于零，即压差计无读数，所以图示这种测量方法不可行。 分析：为什么压差计的读数为零？难道A 、B 两个截面间没有压差存在吗？显然这不符合事实。A 、B 两个截面间确有压差存在，即h 高的水柱所引起的压强。 问题出在这种测量方法上，是由于导管内充满了被测流体的缘故。连接A 平面测压口的导管中的水在下行过程中，位能不断地转化为静压能。此时，U 型管压差计所测得的并非单独压差，而是包括位能影响在内的“虚拟压强”之差。当该导管中的水引至B 平面时，B —B ’已为等压强面，再往下便可得到无数个等压面。压差计两侧的压强相等，R 当然等于零。 这个结论很重要，在以后的讨论中常遇到。 1-3一无变径管路由水平段、垂直段和倾斜段串联而成，在等长度的A 、B 、C 三段两端各安一U 形管压差计。设指示液和被测流体的密度分别为0ρ和ρ，当流体自下而上流过管路时，试问：（1）A 、B 、C 三段的流动阻力是否相同？ （2）A 、B 、C 三段的压差是否相同？ （3）3个压差计的读数A R 、B R 、C R 是否相同？试加以论证。 答：（1） 因流动阻力 2 2 u d l h f λ=，该管路A 、B 、C 3段的λ、l 、d 、u 均相同， ∴f B f A f h h h , ,,== （2）在A 、B 、C 三段的上、下游截面间列柏努利方程式： f h u p gZ u p gZ ++ + =++ 2 2 2 22 12 11 1ρ ρ 化简，得 Z g h p f ?+=?ρρ A 段： A f A h p p p ,21ρ=-=? (a) B 段： B B f B gl h p p p ρρ+=-=?,43 (b) 1’ 图1-2 1-2 附图
流体力学—习题答案
一、选择题 1、流体传动系统工作过程中，其流体流动存在的损失有( A ) A、沿程损失和局部损失， B、动能损失和势能损失， C、动力损失和静压损失， D、机械损失和容积损失 2、液压千斤顶是依据（ C ）工作的。 A、牛顿内摩擦定律 B、伯努力方程 C、帕斯卡原理 D、欧拉方程 3、描述液体粘性主要是依据（ D ） A、液体静力学原理 B、帕斯卡原理 C、能量守恒定律 D、牛顿内摩擦定律 4、在流场中任意封闭曲线上的每一点流线组成的表面称为流管。与真实管路相比（C ）。 A、完全相同 B、完全无关 C、计算时具有等效性 D、无边界性 5、一般把( C )的假想液体称为理想液体 A、无粘性且可压缩， B、有粘性且可压缩， C、无粘性且不可压缩， D、有粘性且不可压缩 6、进行管路中流动计算时，所用到的流速是( D ) A、最大速度 B、管中心流速 C、边界流速 D、平均流速 7、( A )是能量守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式 A、伯努力方程， B、动量方程， C、连续方程， D、静力学方程 8、（ A ）是用来判断液体流动的状态 A、雷诺实验 B、牛顿实验 C、帕斯卡实验 D、伯努力实验 9、黏度的测量一般采用相对黏度的概念表示黏度的大小，各国应用单位不同，我国采用的是（ D ） A、雷氏黏度 B、赛氏黏度 C、动力黏度 D、恩氏黏度 10、流体传动主要是利用液体的( B )来传递能量的 A、动力能 B、压力能， C、势能， D、信号 11、静止液体内任一点处的压力在各个方向上都( B ) A、不相等的， B、相等的， C、不确定的 12、连续性方程是( C )守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式 A、能量， B、数量， C、质量 D、动量 13、流线是流场中的一条条曲线，表示的是（ B ） A、流场的分布情况， B、各质点的运动状态 C、某质点的运动轨迹， D、一定是光滑曲线 14、流体力学分类时常分为（ A ）流体力学 A、工程和理论， B、基础和应用 C、应用和研究， D、理论和基础 15、流体力学研究的对象（ A ） A、液体和气体 B、所有物质， C、水和空气 D、纯牛顿流体 16、27、超音速流动,是指马赫数在( B )时的流动 A、0.7 < M < 1.3 B、1.3 < M ≤5 C、M > 5 D、0.3 ≤M ≤0.7 17、静压力基本方程式说明：静止液体中单位重量液体的（A ）可以相互转换，但各点的总能量保持不变，即能量守恒。 A、压力能和位能， B、动能和势能， C、压力能和势能 D、位能和动能 18、由液体静力学基本方程式可知，静止液体内的压力随液体深度是呈( A )规律分布的 A、直线， B、曲线， C、抛物线 D、不变 19、我国法定的压力单位为（ A ） A、MPa B、kgf/cm2 C、bar D、mm水柱 20、理想液体作恒定流动时具有（ A ）三种能量形成，在任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换。 A压力能、位能和动能，B、势能、位能和动能， C、核能、位能和动能， D、压力能、位能和势能 21、研究流体沿程损失系数的是（A） A、尼古拉兹实验 B、雷诺实验 C、伯努力实验 D、达西实验 22、机械油等工作液体随温度升高，其粘度( B ) A、增大， B、减小， C、不变 D、呈现不规则变化
工程流体力学考试试卷及答案解析
《工程流体力学》复习题及参考答案 整理人：郭冠中内蒙古科技大学能源与环境学院热能与动力工程09级1班使用专业：热能与动力工程 、名词解释。 1、雷诺数 2、流线 3、压力体 4、牛顿流体 5、欧拉法 6、拉格朗日法 7、湿周8、恒定流动9、附面层10、卡门涡街11、自由紊流射流 12、流场13、无旋流动14、贴附现象15、有旋流动16、自由射流 17、浓差或温差射流18、音速19、稳定流动20、不可压缩流体21、驻点22、 自动模型区 、是非题。 1. 流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。（） 2. 平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。（） 3. 附面层分离只能发生在增压减速区。（） 4. 等温管流摩阻随管长增加而增加，速度和压力都减少。（） 5. 相对静止状态的等压面一定也是水平面。（） 6. 平面流只存在流函数，无旋流动存在势函数。（） 7. 流体的静压是指流体的点静压。（） 8. 流线和等势线一定正交。（） 9. 附面层内的流体流动是粘性有旋流动。（） 10. 亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度增加，压力减小。（） 11. 相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。（） 12. 超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加，速度减小，压力增加。（） 13. 壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。（） 14. 相邻两流线的函数值之差，是此两流线间的单宽流量。（） 15. 附面层外的流体流动时理想无旋流动。（） 16. 处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。（） 17. 流体的粘滞性随温度变化而变化，温度升高粘滞性减少；温度降低粘滞性增大。 （） 18. 流体流动时切应力与流体的粘性有关，与其他无关。（）三、填空题。 1、1mm2O= Pa
流体力学习题解答
2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。 23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。
25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re 68 (11.0+=d k λ。 26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。 29．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。 31．串联管路总的综合阻力系数S 等于各管段的阻抗叠加。 32．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为 3 2 1 1111s s s s + + = 。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比 V 孔口/V 管嘴等于 82.097.0,流量比Q 孔口/Q 管嘴等于82 .060 .0。 33．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0=??+??+??z u y u x u z y x 。 34．1=M 即气流速度与当地音速相等，此时称气体处于临界状态。 36．气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。 37．有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。 38．几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例 。 39．因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程式的因次和谐性为基础的。 二、判 断 题 3．静止液体自由表面的压强，一定是大气压。错 4．静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。对 6．当相对压强为零时，称为绝对真空。错
流体流动检测试卷
流体流动单元测试卷 一、单项选择题：（每题2分共30分） 1、在静止的流体内部各点处的静压强相等的必要条件是（）。 A、各点应该处于同一种流体的内部 B、各点应该处于同一种连续流体的内部 C、各点应该分别处于连通着的两种流体内部 D、各点应该处于同一种连续流体的内部，且处于同一水平面上 2、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，在管道各截面上的（）。 A、气体流动的流速相等 B、气体流动的质量流量相等 C、气体流动的体积流量相等 D、气体流动的速度逐渐变小 3、流体在圆形直管内层流流动，如果管径、管长均不变，则流体流动阻力与速度的 （）方成正比。 A、1 B、2 C、3 D、4 4、层流和湍流的本质区别是（） A、流速不同 B、流通截面积不同 C、雷诺数不同 D、层流无径向流动，湍流有径向流动 5、下列说法中正确的是( )。 A、静止的流体没有黏性 B、一定的流体在一定的管道中流动时，所受的阻力与流速成正比 C、直管阻力与流速成正比，局部阻力与流速不一定成正比 D、其它条件相同的情况下，黏性越大流体内摩擦力也越大 6、边长分别是200mm、300mm的矩形管的当量直径是（） A 、210mm B、 240mm C、280mm D、250mm 7、水以0.05m·s-1的流速在?35×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为( )。 A、层流 B、湍流 C、过渡流 D、无法确定。 8、某设备上真空表读数为，若当地大气压强为，则设备内绝对压强为( )。 A、 kPa； B、10 kPa； C、 kPa； D、90 kPa。 9、当管中的液体形成稳定流动时，已知d2=2d1，则( )。 A、u2=4u1 B、u1=4u2 C、u2=2u1 D、u1=2u2 10、在相同条件下，缩小管径，雷诺数（）。 A、不变 B、减小 C、增大 D、无法确定 11、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，在管道各截面上的（）。 A、气体流动的流速相等 B、气体流动的质量流量相等 C、气体流动的体积流量相等 D、气体流动的速度逐渐变小
流体力学作业
第一部分 1.流体和固体的主要区别有哪些？ 答案：流体和固体的主要区别在于液体的易流动性，即固体具有抵抗一定量的拉力、压力和剪切力的能力；而流体可以抵抗压力，但不能承受拉力，特别是静止的流体不能抵抗剪切力，在切向力的作用下可以无限变形。 2.什么类型的力使流体变形？ 答案：使流体变形的主要力是剪切力，在剪切力作用下，流体可以无线变形。 3.理想流体的定义是什么？ 答案：理想流体是不考虑粘性、热传导、质量扩散等扩散特性的流体。 4. 完全气体的定义是什么？怎么用表达式表达？ 答案：符合气体状态方程：p=ρRT的气体为理想气体，其表达式就是p=ρRT 式中p——压强；ρ——密度；R——气体常数；T——温度。 5. 马赫数的定义是什么？超音速和亚音速的区别？能否多谈一些？ 答案：物体运动的速度与声速的比值叫做马赫数，用M表示。当M>1时，即物体速度大于声速的时候为超声速，当M<1时，即物体的速度小于声速，此时为亚声速，马赫数为1时即为声速，马赫数大于五左右为超高声速。在大多数情况下，对于马赫数M ≤0.3时，若密度的改变只有平均值的2%，那么气体的流动就认为是不可压缩的；一般来说，马赫数小于0.15时可以将此流动看作不可压缩流动来处理。 6. 层流和湍流的现象，能否描述一下？用什么来判断它们？ 答案：层流：流体只做轴向运动，而无横向运动，此时水在管中分层流动，各层之间互不干扰、互不相混。 湍流：水剧烈波动，断裂并混杂在许多小旋涡中，处于完全无规则的乱流状态。 比如自来水管中的自来水，当水龙头开的较小的时候为层流，当水龙头开的最大时的状态为湍流状态。 比如雷诺的实验中，当水速较小时染色水为一条直线，湍流时乱作一团。 判断的标准用雷诺数，根据雷诺数的大小来区分是层流还是湍流。 7. 粘度会引起流动产生什么？气体和液体中的粘度产生有什么区别吗？ 答案：粘度会使流体各层之间产生内摩擦力，引起能量的耗损。
流体力学作业题参考题答案
流体力学网上作业题参考答案 第一章：绪论（56） 一、名词解释 1. 流体：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质/液体和气体统称为流体。 2. 流体质点：质点亦称为流体微团，其尺度在微观上足够大，大到能包含大量的分子，使得在统计平均 后能得到其物理量的确定值；而宏观行又足够小，远小于所研究问题的特征尺度，使其平均物理量可看成是连续的。 3. 惯性：惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质。 4. 均质流体：任意点上密度相同的流体，称为均质流体。 5. 非均质流体：各点密度不完全相同的流体，称为非均质流体。 6. 粘性：流体在运动状态下具有抵抗剪切变形能力的性质，成为粘性或者粘滞性。 7. 内摩擦力：流体在流动时，对相邻两层流体间发生的相对运动，会产生阻碍其相对运动的力，这种力称为内摩擦力。 8. 流体的压缩性：流体的宏观体积随着作用压强的增大而减小的性质，称为流体的压缩性。 9. 不可压缩流体：流体密度随压强变化很小，流体的密度可视为常数的流体。 10. 可压缩流体：流体密度随压强变化不能忽略的流体。 11. 表面张力：表面张力是液体自由表面在分子作用半径范围内，由于分子引力大于斥力而在表层沿表面方向产生的拉力。 12. 表面力：作用在所研究流体外表面上，与表面积大小成正比的力。 13.质量力：作用在液体每一个质点上,其大小与液体质量成正比。 14．牛顿流体：把在作剪切运动时满足牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体。 二、选择题 1. 理想流体是指可以忽略（ C ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 2. 不可压缩流体是指忽略（ B ）的流体。A 密度 B 密度变化 C 粘度 D 粘度变化 3. 关于流体粘性的说法中，不正确的是（ D ）。 A 粘性是流体的固有属性 B 流体的粘性具有传递运动和阻碍运动的双重性 C 粘性是运动流体产生机械能损失的根源 D 流体的粘性随着温度的增加而降低 4．下列各种流体中，属于牛顿流体的是（ A ） A 水、汽油、酒精 B 水、新拌混凝土、新拌建筑砂浆 C 泥石流、泥浆、血浆 D 水、泥石流、天然气 5. 单位质量力的量纲与（ B ）的量纲相同。A 速度 B 加速度 C 粘性力 D 重力 6、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。 7、运动粘度与动力粘度的关系是（ A ） A μ υ ρ = B g μ υ= C υ μ ρ = D g υ μ=
流体作业
作业一 背向台阶作为一种标准装置，常用来验证流动循环、流动黏着等流动特性以及测试各种模型和方法。 目的： （1）应用SPACE CLAIM软件，创建几何图形。 （2）应用ANSYS-ICEM网格生成软件，学习图形导入，网格生成和导出过程。（3）应用ANSYS-FLUENT软件，学习边界条件的设定和计算模型的选择等后处理方法。 问题的描述 通过下面给出的后向台阶具体条件，计算其中的层流流动。按入口速度进行无量纲化后处理后得到的流动条件为： 入口速度：u x=1，u y=0； 流动特性：密度：ρ=1； 动力粘度：μ=1/Re。 出口边界定义为流出条件，其他计算边界采用无滑移条件。流动中忽略湍流，并且没有热量传递。 操作过程 1．创建几何模型 我所以选择用space claim,只因为其易操作性，能够一笔画出图形。不必再像gambit 生成图形还要通过从点到线等等一步步的过程。 具体操作就是明确尺寸大小，点击一笔画成。如下图： 2.建立网格
利用ansys-icem导入上一步生成图像 讲各部分分别重名:INLET,OUTLET,WALL1,WALL2,WALL3，WALL4。 建立二位块
块生成后如下图 分割块，把不对应的地方切开，删掉。
将生成好的块和设计图形关联：第一步，点关联。第二部，线关联。 将块与图形关联好后，设置网格参数
输出网格数量等具体参数，然后预览生成网格 最后生成网格，输出网格文件。
二讨论 启动ANSYS-ICEM，对背向台阶创建网格，绘制5种不同密度的网格， 1 将max element参数设置成0.5 ①生成网格图样如下 ②生成网格数131个,节点数168个 ③生成网格质量>0.95 为百分之百，网格质量很好！ 网格质量的柱状图，如下
流体力学 课后答案
流体力学课后答案 一、流体静力学实验 1、同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、当时，试根据记录数据确定水箱的真空区域。 答：以当时，第2次B点量测数据（表1.1）为例，此时，相应容器的真空区域包括以下3三部分：（1）过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。（2）同理，过箱顶小杯的液面作一水平面，测压管4中该平面以上的水体亦为真空区域。（3）在测压管5中，自水面向下深度为的一段水注亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等，均为。 3、若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定。 答：最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度和，由式，从而求得。 4、如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？ 答：设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算 式中，为表面张力系数；为液体的容重；为测压管的内径；为毛细升高。常温（）的水，或，。水与玻璃的浸润角很小，可认为。于是有 一般说来，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时。相互抵消了。 5、过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平是不是等压面？哪一部分液体是同 一等压面？ 答：不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面： （1）重力液体； （2）静止； （3）连通； （4）连通介质为同一均质液体； （5）同一水平面 而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 ※6、用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？ 答：关闭各通气阀，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由C进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与C点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒定流动。这是由于液位的的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医学上称之为马利奥特容器的变液位下恒定流。 ※7、该仪器在加气增压后，水箱液面将下降而测压管液面将升高H，实验时，若以时的水箱液面作为测量基准，试分析加气增压后，实际压强（）与视在压强H的相对误差值。本仪器测压管内径为0.8cm,箱体内径为20cm。
流体力学试卷及答案A(过控8)
中国矿业大学2007～2008学年第 2 学期 《工程流体力学》试卷（）卷 课程编号：03034 考试时间：100 分钟考试方式：闭卷 学院化工班级姓名学号 一．名词解释（共10小题，每题3分，共30分） 粘滞性；量纲和谐；质量力；微元控制体；稳态流动；动量损失厚度；水力当量直径；逆压力梯度；连续介质假说；淹深 二．选择题（共10小题，每题2分，共20分） 1．液体粘度随温度的升高而___，气体粘度随温度的升高而___( )。 A.减小，增大； B.增大，减小； C.减小，不变； D.减小，减小2．等角速度ω旋转容器，半径为R，内盛有密度为ρ的液体，则旋转前后容器底压强分布( )； A.相同； B.不相同； 底部所受总压力( ) 。 A.相等； B.不相等。 3．某点的真空度为65000 Pa，当地大气压为0.1MPa，该点的绝对压强为：A. 65000Pa； B. 55000Pa； C. 35000Pa； D. 165000Pa。 4．静止流体中任意形状平面壁上压力值等于___ 处静水压强与受压面积的乘积（）。 A.受压面的中心; B.受压面的重心; C.受压面的形心; D.受压面的垂心; 5．粘性流体静压水头线的沿流程变化的规律是( )。 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。6．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。
7．动力粘滞系数的单位是( )。 A N ·s/m B. N ·s/m 2 C. m 2/s D. m/s 8．雷诺实验中，由层流向紊流过渡的临界流速v cr ' 和由紊流向层流过渡的临界流速v cr 之间的关系是( )。 A. v cr '＜v cr ； B. v cr '＞v cr ； C. v cr '＝v cr ； D. 不 确 定 9．在如图所示的密闭容器上装有U 形水银测压计,其中1、2、3点位于同一水平面上，其压强关系为： A. p 1=p 2=p 3； B. p 1>p 2>p 3； C. p 1
流体力学多相流自学作业
多相流及其应用 1.两相与多相流的定义与分类 在物理学中物质有固、液、气和等离子四态或四相。单相物质的流动称为单相流，两种混合均匀的气体或液体的流动也属于单相流。同时存在两种及两种以上相态的物质混合体的流动就是两相或多相流。在多相流动力学中，所谓的相不仅按物质的状态，而且按化学组成、尺寸和形状等来区分，即不同的化学组成、不同尺寸和不同形状的物质都可能归属不同的相。在两相流研究中，把物质分为连续介质和离散介质。气体和液体属于连续介质，也称连续相或流体相。固体颗粒、液滴和气泡属于离散介质，也称分散相或颗粒相。流体相和颗粒相组成的流动叫做两相流动。 自然界和工业过程中常见的两相及多相流主要有如下几种，其中以两相流最为普遍。(1) 气液两相流 气体和液体物质混合在一起共同流动称为气液两相流。它又可以分单组分工质如水—水蒸气的汽液两相流和双组分工质如空气—水气液两相流两类，前者汽、液两相都具有相同的化学成分，后者则是两相各具有不同的化学成分。单组分的汽液两相流在流动时根据压力和温度的变化会发生相变。双组分气液两相流则一般在流动中不会发生相变。 自然界中如下雨时的风雨交加，湖面和海面上带雾的上升气流、山区大气中的云遮雾罩。生活中沸腾的水壶中的循环，啤酒及汽水等夹带着气泡从瓶中注人杯子的流动等都属于气液两相流。现代工业设备中广泛应用着气液两相流与传热的原理和技术，如锅炉、核反应堆蒸汽发生器等汽化装置，石油、天然气的管道输送，大量传热传质与化学反应工程设备中的各种蒸发器、冷凝器、反应器、蒸馏塔、汽提塔，各式气液混合器、气液分离器和热交换器等，都广泛存在气液两相流与传热现象。 (2) 气固两相流 气体和固体颗粒混合在一起共同流动称为气固两相流。 空气中夹带灰粒与尘土、沙漠风沙、飞雪、冰雹，在动力、能源、冶金、建材、粮食加工和化工工业中广泛应用的气力输送、气流千燥、煤粉燃烧、石油的催化裂化、矿物的流态化焙烧、气力浮选、流态化等过程或技术，都是气固两相流的具体实例。 严格地说，固体颗粒没有流动性，不能作流体处理。但当流体中存在大量固体小粒子流
化工原理实验试卷
1 化工原理实验试卷 注意事项：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； 3 ?考试形式：闭卷； 4. 本试卷共四大题，满分100分，考试时间90分钟。 一、填空题 1. 在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U形压差计测定。 2. 实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 3. 影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等 4. 用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案（1）增加空 气流速（2）在空气一侧加装翅片（3）定期排放不 凝气体。 5. 用皮托管放在管中心处测量时，其U形管压差计的读数R反映管中心处的静压头。 6. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，吸收剂为稀硫酸，指示剂为甲基红。 7. 在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 8. 干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。
9. 在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在，如果达到?， 可能出现液泛，应减 少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 10. 吸收实验中尾气浓度采用尾气分析装置测定，它主要由取样管、吸收盒和湿式体积流量计组成的，吸收剂为稀硫酸，指示 剂为甲基红。 11. 流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 12. 在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起） 为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液 位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 13. 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。 14. 在精馏实验中，确定进料状态参数q需要测定进料温度，进料浓度参数。 15. 在本实验室的传热实验中，采用套管式换热器加热冷空气，加热介质为饱和水蒸汽，可通过增加空气流量达到提高传热系 数的目的。 16. 在干燥实验中，要先开风机，而后再打开加热以免烧坏加热丝。 17. 在流体流动形态的观察实验中，改变雷诺数最简单的方法是改变流量。 18. （1）离心泵最常用的调节方法是出口阀门调节；（2）容积式泵常用的调节方法是旁路调节。 19. 在填料塔流体力学特性测试中，压强降与空塔气速之间的函数关系应绘在双对
流体力学标准化作业答案
流体力学标准化作业（三） ——流体动力学 本次作业知识点总结 1.描述流体运动的两种方法 （1）拉格朗日法；（2）欧拉法。 2.流体流动的加速度、质点导数 流场的速度分布与空间坐标(,,)x y z 和时间t 有关，即 流体质点的加速度等于速度对时间的变化率，即 投影式为 或 ()du u a u u dt t ?==+??? 在欧拉法中质点的加速度du dt 由两部分组成， u t ??为固定空间点，由时间变化引起的加速度，称为当地加速度或时变加速度，由流场的不恒定性引起。()u u ??为同一时刻，由流场的空间位置变化引起的加速度，称为迁移加速度或位变加速度，由流场的不均匀性引起。 欧拉法描述流体运动，质点的物理量不论矢量还是标 量，对时间的变化率称为该物理量的质点导数或随体导数。例如不可压缩流体，密度的随体导数 3.流体流动的分类 （1）恒定流和非恒定流 （2）一维、二维和三维流动 （3）均匀流和非均匀流 4.流体流动的基本概念 （1）流线和迹线 流线微分方程 迹线微分方程 （2）流管、流束与总流 （3）过流断面、流量及断面平均流速
体积流量 3(/)A Q udA m s =? 质量流量 (/)m A Q udA kg s ρ=? 断面平均流速 A udA Q v A A ==? （4）渐变流与急变流 5. 连续性方程 （1）不可压缩流体连续性微分方程 （2）元流的连续性方程 （3）总流的连续性方程 6. 运动微分方程 （1）理想流体的运动微分方程（欧拉运动微分方程） 矢量表示式 （2）粘性流体运动微分方程（N-S 方程） 矢量表示式 21()u f p u u u t νρ?+?+?=+??? 7.理想流体的伯努利方 （1）理想流体元流的伯努利方程 （2）理想流体总流的伯努利方程 8.实际流体的伯努利方程 （1）实际流体元流的伯努利方程 （2）实际流体总流的伯努利方程 10.恒定总流的动量方程 投影分量形式