化工原理习题及答案
第一章 流体流动
姓名____________班级____________学号_____________成绩______________
一、填空题：
1.（3分）
雷诺准数的表达式为________________。当密度ρ＝1000kg.m在内径为d=100mm,以流速为1m.s型为______.
,粘度μ=1厘泊的水,
在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类
2.（2分）
当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg.
3.（3分）
测量流体流量的流量计主要有如下四
种:___________,_______________,______________,_______________,测量管内流体点的速度,则用_________.
4.（2分）
西南科技大学 化工原理精品课程
管出口的局部阻力系数等于________,管入口的局部阻力系数等于______.
5.（3分）
流体体积流量用＿＿＿＿＿来计算；质量流量用＿＿＿＿＿来计算；而流体流速用＿＿＿＿＿来计算。
6.（3分）
流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿＿＿，其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，其平均速度为＿＿＿＿＿＿。
7.（2分）
流体在等径管中作稳定流动,流体由于流动而有摩擦阻力损失,流体的流速沿管长 ________。
8.（3分）
当Re 为已知时,流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=__________,在管内呈湍流时,摩擦系数λ与____________、_____________有关。
9.（3分）
牛顿粘性定律的表达式为__________,动力粘度 (简称为粘度)μ的SI单位为________。运动粘度ν的SI单位为__________。
西南科技大学 化工原理精品课程
10.（3分）
水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将__________,摩擦系数____________,管道总阻力损失____________。
11.（2分）
流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有_________。
12.（2分）
压头转换实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头值,流速再增大时,液位高度_______,因为___________。
13.（4分）
静止液体中两处压力相等的条件是_______________________________。
14.（4分）
液体在园管内作稳定连续流动时,当Re≤________时为滞流流动,其λ=_______;当Re≥________时为湍流流动。当Re继续增大到大于某一定值时,则流体流动在完全湍流区,当ε/d为一常数时,其λ值为_______。
15.（4分）
西南科技大学 化工原理精品课程
1at=_______kgf.m=_______ m.HO=________mm.Hg=_______N.m
16.（4分）
P/(ρg)的物理意义是表示流动系统某截面处单位__________流体所具有的静压能,称为_______________。
17.（3分）
当20℃的水（ρ=998.2kg.m若流速为1.0 m.s
,μ=1.005 厘泊）在内径为100mm的圆管内流动时,
时,其雷诺数Re为_______________,流动型态为___________。
18.（3分）
雷诺准数的表达式为____________。当密度ρ=1000kg.m内径为d=15mm,以流速为0.1 m.s____________。
,粘度=1（厘泊）的水,在
在管内流动时,雷诺数等于__________,流动类型为
19.（2分）
柏努利方程实验中,在一定流速下某测压管显示的液位高度为静压头,当流速再增大时,液位高度_______,因为___________,
20.（4分）
如图所示，已知,ρ水=1000kg.m,ρ空气=1.29kg.m,R=102mm ,则
西南科技大学 化工原理精品课程
△P=_______kN.m,ξ=______。
本题目有题图：titu142.bmp
二、选择题：
1.（2分）
一个被测量体系外柱按上一个U型压差计,出现如图情况,说明体系与大气压是（关系
A. 体系＞大气压 B. 体系＜大气压 C. 体系＝大气压
2.（2分）
） 西南科技大学 化工原理精品课程
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（ ）
A. Um＝1/2Umax B. Um＝0.8Umax
C. Um＝3/2Umax
3.（3分）
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( 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
4.（2分）
转子流量计的主要特点是( )。
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。
5.（6分）
)
西南科技大学 化工原理精品课程
下图中高位槽液面保持恒定， 液体以一定流量流经管路，ab与cd两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，则( )。
（1）U形压差计读数
A. R＞R B. R＝R
C. R＜R D. 不定
（2）液体通过ab与cd段能量损失______。
A. h＞h B. h＝h
C. h＜h D. 不定
（3） ab与cd两段压差______。
A. ΔP＞ΔP B. ΔP＝ΔP
C. ΔP＜ΔP D. 不定
（4） R值表示_______。
A. ab段的压差值 B. ab段位能变化
C. ab段流动能量损失 D. ab段压差值及流动能量损失
西南科技大学 化工原理精品课程
6.（2分）
层流与湍流的本质区别是：( )。
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。
7.（2分）
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。
A. 2 B. 8 C. 4
8.（2分）
柏努利方程的物理意义可以从题图中得到说明,若忽略A,B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。（ ）
A. a位置 B. c位置 C. b位置
西南科技大学 化工原理精品课程
9.（2分）
用SI制基本单位表示的压强的单位应该是（ ）
A. Pa B. N.m C. kg.m.s D. mmHg
10.（2分）
表压与大气压、绝对压的正确关系是（ ）。
A. 表压＝绝对压-大气压 B. 表压＝大气压-绝对压
C. 表压＝绝对压+真空度
11.（4分）
流体在园管内作滞流流动时,阻力与流速的（ ）成比例,作完全湍流时,则呈（成比例。
A. 平方 B. 五次方 C. 一次方
12.（2分）
）西南科技大学 化工原理精品课程
流体流动产生阻力的根本原因是,因为流体流动（ ）。
A. 遇到了障碍物； B. 与管壁产生摩擦
C. 产生了内摩擦切向力
13.（2分）
在稳定连续流动系统中,单位时间通过任一截面的（ ）流量都相等。
A. 体积 B. 质量 C. 体积和质量
14.（2分）
稳定流动是指流体在流动系统中,任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（ ）。
A. 仅随位置变，不随时间变 B. 仅随时间变、不随位置变
C. 既不随时间变，也不随位置变
15.（2分）
转了流量计的工作原理主要是靠流体（ ）。
A. 流动的速度 B. 对转子的浮力
西南科技大学 化工原理精品课程
C. 流动时在转子的上、下端产生了压强差。
16.（2分）
将管路上的阀门关小时,其阻力系数（ ）。
A. 变小 B. 变大 C. 不变
17.（2分）
水在园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. 1/4 B. 1/2 C. 2倍
18.（2分）
设备内的真空度愈高,即说明设备内的绝对压强（ ）。
A. 愈大 B. 愈小 C. 愈接近大气压、
19.（2分）
一般情况下,温度升高,液体的粘度（ ）；气体的粘度（ ）。
A. 增大 B. 减小 C. 不变
西南科技大学 化工原理精品课程
20.（2分）
园管的摩擦系数λ=64/Re公式的适用范围是（ ）。
A. 滞流 B. 过渡流 C. 湍流
三、判断题：
1.（2分）
化工单元操作是一种物理操作,只改变物质的物理性质而不改变其化学性质。（ ）
2.（2分）
用U形管液柱压差计测量流体压强差时,测压管的管径大小和长短,都会直接影响测量的准确性。（ ）
3.（2分）
当输送流体的管径一定时，增大流体的流量，雷诺准数减少。（ ）
4.（2分）
当流体充满导管（圆形）作稳态流动时,单位时间通过任一截面的体积流量相等。（ ）
5.（2分）
西南科技大学 化工原理精品课程
牛顿粘性定律是：流体的粘度越大,其流动性就越差。( )
6.（2分）
孔板流量计是文丘里流量计的改进,其压头损失比文氏流量计小得多。（ ）
7.（2分）
经过大量实验得出,雷诺Re<2000时,流型肯定是层流,这是采用国际单位制得出的值,采用其他单位制应有另外数值。( )
8.（2分）
表压强代表流体的真实压强。（ ）
9.（2分）
流体流动状态的判断依据是雷诺数Re。（ ）
10.（2分）
一般情况下气体的粘度随温度的升高而增 大（ ）；液体的粘度随温度的升高而减小。（ ）
11.（2分）
西南科技大学 化工原理精品课程
流体在园管内流动时,管的中心处速度最大,而管壁处速度为零。（ ）
***答案***
√
12.（2分）
当量直径de,既可用来计算雷诺数Re（ ）；也可用来计算非园形管子的截面积。（ ）
13.（2分）
流体阻力产生的根本原因是流体与壁面之间的摩擦而引起的。（ ）
14.（2分）
原油在园形管中作湍流流动时,其它条件不变,而管长增加一倍,则阻力损失增加一倍,（ ）
15.（2分）
在并联的各条管路中稳定流动时,流体的能量损失皆相等。（ ）
16.（2分）
西南科技大学 化工原理精品课程
液体的相对密度是指液体的密度与水的密度的比值。（ ）
17.（2分）
流体流经孔板流量计的能量损失较大（ ）；而流经文丘里流量计的能量损失较小（ ）
18.（2分）
滞流内层的厚度随雷诺数的增大而增厚。（ ）19.（2分）
如图所示的转子流量计的安装是正确的（ ）
20.（2分）
稳定流动时,液体流经各截面的质量流量相等（ ）；则流经各截面处的体积流量也
西南科技大学 化工原理精品课程
相等（ ）
四、简答题：
1.（6分）
如图,有一敞口高位槽,由管线与密闭的低位水槽相连接,在什么条件下,水由高位槽向低位槽流动？为什么？
2.（8分）
学习流体流动与输送,你认为应解决些什么问题？
3.（8分）
理想流体和实际流体如何区别？
4.（8分）
西南科技大学 化工原理精品课程
Z＋p/ρｇ＝Z＋p/ρｇ （1），
ｐ＝ｐ＋ρｇh （2） 这两个静力学方程式说明些什么？
5.（4分）
在常温下输送水,若管径一定,流量增大一倍,雷诺准数增加多少？若流量一定,管径增大一倍,则雷诺准数又如何变化？
6.（3分）
说明流速、体积流量、质量流量的单位以及他们之间的关系。
7.（5分）
何谓层流流动？何谓湍流流动？用什么量来区分它们？
8.（3分）
何谓牛顿型流体？何谓非牛顿型流体？
9.（8分）
如图所示的某一输水管路中，高位槽液位保持恒定，输水管径不变。有人说：由于受到重力的影响，水在管路中会越流越快，即水通过2-2'截面的流速u的流速u
。这种说法对吗？为什么？
大于通过1-1'截面
西南科技大学 化工原理精品课程
10.（8分）
如图所示，水在水平管中作稳定连续流动，从A流向B，问：
（1）体积流量V和V哪个大？为什么？
（2）流速u和u哪个大？为什么？
（3）静压头P/（ρg）和P/（ρg）哪个大？为什么？
11.（8分）
在有一个稳压罐的一条管径不变的输送管上的A.B处分别装上一个相同规格的压力表（如图所示）。问：
西南科技大学 化工原理精品课程
（1）当管路上的阀门C关闭时，两个压力表的读数是否一致？为什么？
（2）当管路上阀门C打开时，两个压力表的读数是否相同？为什么？（设A.B处的气体密度近似相等）
12.（10分）
用如图所示的实验装置得实验记录如下表所示：
皮托管编号 1 2 3 4
管内直径mm 12.7 21 12 12
皮托管测压孔高度mm 72 72 72 21
关闭阀A，玻管水柱高度mm 472 472 472 472
全开阀A 皮托管测压孔 435.5 407.5 405.1 376.5
时玻管水 正对水流方向
柱高度mm 皮托管测压孔 389.5 401.8 347.6 322
西南科技大学 化工原理精品课程
平行水流方向
根据以上实验数据，回答下列问题：
(1)、第4点的位压头，静压头和动压头各为多少mmHO？
(2)、水由第2点处流到3点处的阻力损失压头为多少mmHO？
(3)、第1点的速度为多少m.s?
13.（10分）
用如图所示的实验装置得实验记录如下表示：
问：（1）第1点的位压头，静压头和动压头各为多少mmHo
（2）水从第1点处流到第2点的流动阻力损失压头为多少 mmHO
(3) 皮托管测量孔平行水流方向时，测出的H'=401.8mm＞H'=389.5mm？
皮托管编号 1 2 3 4
西南科技大学 化工原理精品课程
管内直径mm 12.7 21 12 12
皮托管测压孔高度mm 72 72 72 21
关闭阀A，玻管水柱高度mm 472 472 472 472
全开阀A 皮托管测压孔 435.5 407.5 405.1 376.5
时玻管水 正对水流方向
柱高度mm 皮托管测压孔 389.5 401.8 347.6 322
平行水流方向
14.（8分）
一定量的液体在园形直管内作稳定连续滞流流动。若管长及液体的物性不变,而管径减至原来的一半,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？
15.（8分）
西南科技大学 化工原理精品课程
在相同管径的两条园形管道中,同时分别流动着油和清水（μ油＞μ水）,若雷诺数相同,且密度相近,试判断油速大还是水速大？为什么？
16.（8分）
如图所示，液体分别从两容器中流出，液面保持不变，排出管径相同。问：
（1）图（a）中1-1和2-2截面的u＞u还是u=u？为什么？
（2）图（a）、（b）中Z 与 u
哪个大？为什么？
＞Z其它条件不变，忽略阻力损失，则出口处的速度u
（3）图（a）、（b）中Z=Z，则截面2-2*处的速度与u哪个大？为什么？
17.（8分）
某车间用水量由水塔稳定供给（如图示）。现若将出口阀A关小,其流量有无改变？为什么？
西南科技大学 化工原理精品课程
18.（8分）
如图所示，A.B.C三点在同一水平面上，d=d=d，问：
（1）当阀门关闭时，A.B.C三点处的压强哪个大？哪个小？或相等？
（2）当阀门打开，高位槽液面保持不变，A.B.C三点处的压强哪个大？哪个小？或相等？
19.（10分）
如图所示：A.B.C三点在同一水平面上，d=d，d＞d，问：（1）当闸阀关
闭时，A.B.C三点处的压强那个大？哪个小？或相等？（2）当阀门打开，高位槽水位稳定
西南科技大学 化工原理精品课程
不变，A.B.C三截面处的压强、流量、流速哪个大？哪个小？或相等？
20.（4分）
什么叫化工单元操作？常用的化工单元操作有哪些？
五、计算题：
1.（10分）
以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P=2.6m，h强P
=0.3m，h)(表压)
=1.5m，h
=0.5m,h
。已知各水银液面标高分别为h=3.0m。求此密闭容器水面上方的压
(kN.m
西南科技大学 化工原理精品课程
密度为1000kg.m
，粘度为1cP的水，以10m
.h
的流量在φ51×3mm 的水
平管道内流过,在管路上某处流体静压强为1.5 kgf.cm(表压)，若管路的局部阻力可略去
--1× 10
不计，问距该处100m 同一水平线下游处流体静压强为多少Pa? (Re=3×10时, λ=0.3164/Re
)
3.（12分）
用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T. h,高位槽中液面比油池
中液面高20m, 管路总长(包括阀门及管件的当量长度) 430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为0.96, 粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。
4.（12分）
用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×10N.m,水槽液面
恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m,在某送液量下,泵对水作的功为317.7 J.kg
，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m(包括管件及
西南科技大学 化工原理精品课程
入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为 φ108×4mm,水的密度为1000kg.m
。求输水量为多少m
.h
。
5.（12分）
如图所示，D=100mm, d=50mm,H=150mm,ρ气体=1.2kg.m将水从水池中吸入水平管中间,问此时V气体=?m
.s
(阻力可忽略)
。当R=25mm时,
6.（10分）
图示为水泵进水管的装置。管子尺寸为φ57×3.5mm；管的下端位于储水池水面下2m，并装有底阀及滤网，该处之局部阻力压头损失为12ｕ/（2ｇ）；截面2－2处的真空度为4m水柱；由1－1至2－2截面的沿程压头损失为9ｕ/（2ｇ）。试求：（1）进水管的流量为多少m
.h
；（2）进水口1－1处的表压为若干N.m
？
西南科技大学 化工原理精品课程
7.（10分）
一直立煤气管，在底部测压管测得水柱差h中测得水柱差h度ρ为多大？
＝100mm，在H＝20m高处的测压管
，求管中静止煤气的密
＝115mm，管外空气的密度ρ＝1.29kg.m
＝0.54kg.m
。
8.（14分）
水从蓄水箱，经过一水管流出，如附图所示。假如，Zd
＝20 mm，d
＝10mm， 水流经d
＝12m，Z＝Z＝6.5m，
管
管段的阻力损失为2m HO，流经d
西南科技大学 化工原理精品课程
段的阻力损失为1mH处的流速ｕ及压强P
O，求：（1）管嘴出口处的流速ｕ；（2）接近管口2－2截面；
9.（10分）
密度为1000kg.m，粘度为1cp的水，以5m.h的流量在φ51×3mm 的水平
管道内流过, 在管路上某处流体静压强为1.5kgf.cm(表压)，若管路的局部阻力可略去不
-1×10
时, λ
计，问距该处100m下游处流体静压强为多少Pa? (Re=3×10=0.3164/Re
)
10.（12分）
用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为38.4T.h,高位槽中液面比油池中液面高
30m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度) 430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4mm,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。
11.（12分）
用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.807×10N.m,水槽液面
西南科技大学 化工原理精品课程
恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m，在某送液量下，泵对水作的功为340J.kg
,管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入
口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为φ108×4mm,水的密度为1000kg.m
。求输水量为多少m
.h
。
12.（12分）
用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg.m,粘度
为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度Z保持20m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为25m，反应器内的压力恒定为4kgf.cm压) ，有机溶液输送量为6m
.h
，泵的效率为60%，试确定泵提供的轴功率。
(表
13.（14分）
某油品在Φ89×4mm的无缝钢管中流动。在A和B的截面处分别测得压强P×10
N.m
，P
＝14.8×10
N.m
＝15.2
。试计算管路中油品的流量。已知：A.B间长
，
为60m，其间还有2个90μ油＝121cp。
弯头（每个弯头的当量长度ｌ＝5d），ρ油＝820kg.m
西南科技大学 化工原理精品课程
14.（6分）
如附图所示，风机的进口吸风管内径为100mm，吸上水柱高度为12mm，空气的密度为1.2kg.m
,求风机进口管内空气的流速和风量。
15.（12分）
欲建一水塔向某工厂供水，如下图所示，从水塔到工厂的管长（包括局部阻力当量长度）为 500 m。最大流量为20 升/秒 。管出口处需保持10m 水柱的压头（表压）。若摩擦系数λ＝0.023，试求：1.当管内流速为1.05 m.s流速为4 m.s径的关系。
时，所需管径及塔高； 2.当管内
时，所需管径及塔高；3.由计算1、2，分析满足一定流量时，塔高与管
西南科技大学 化工原理精品课程
16.（12分）
某高位槽与内径为100mm的钢管相连，槽内为常温水，直管总长30 m，有90度弯头3个，闸阀（全开）和球阀（全开）各1个，水从管口流出。问欲得到每小时22.7 m的排水量,槽内水面应比管出口高多少m ？（取λ＝0.0256，由容器入管口ζ＝0.5， 管子出口ζ＝1.0，闸阀全开ζ＝0.17，球阀全开ζ＝6.0，90度弯头ζ＝0.75）。
17.（20分）
有一垂直管道，内径由300mm渐缩至150mm。常温的水从下而上流动。现测得水在粗管和细管内的静压强分别为19.6×10
和17.0×10
N.m
（表压），测压点的垂
.h
？
直距离为1.5m。如两测压点的摩擦阻力可忽略不计，试求水的流量为若干m
西南科技大学 化工原理精品课程
18.（20分）
某车间准备用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内，已知管子规格为Φ60×3.5mm钢管，管内流速为2m.s损失为4mH的有效功率。
，吸入管路的能量损失为19.6J.kg
,压出管路的压头
O (均包括全部的局部阻力损失在内）,其余参数见附图示。试求该泵提供
19.（16分）
某输水管路如图所示，水箱液面保持恒定。当阀门A全关闭时，压力表读数为177kN.m
西南科技大学 化工原理精品课程
,阀门全开时，压力表读数为100 kN.m。已知管路采用Φ108×4mm钢管，当阀门
o。问：全开阀A时水的流量为)
全开后，测得由水箱至压力表处的阻力损失为7.5mH多少m
.h
？（ρ水=1000kg.m
，p大=98.1kN.m
20.（20分）
现有一条水平通风管道，在某处用渐缩管将Φ508×4mm和Φ408×4mm的大小钢管连接起来。现为粗略地估算其流过的空气量，在渐缩管的两端各装上一个U形测压计，得读数如图所示。若空气流过渐缩管的压头损失可忽略不计，试求流过的质量流量为多少kg.h？（已知空气在标准状态下的密度为1.29kg.m
,当地大气压为100kN.m
)
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容