天津大学2004年化工流体流动与传热期中考试有答案版

12004年《化工流体流动与传热》期中试卷一、单项选择题（每题2分，共20分）1.通常流体粘度μ随温度t的变化规律为B。A．t升高、μ减小；B．对液体t升高μ减小，对气体则相反；C．t升高、μ增大；D．对液体t升高μ增大，对气体则相反。2.流体在圆形直管中流动时，若其已进入阻力平方区，则摩擦系数λ与雷诺数Re的关系为C。A．Re增加，λ增大；B．Re增加，λ减小；C．Re增加，λ基本上不变；D．Re增加，λ先增加大后减小。3.在一水平变径管路中，在小管截面A和大管截面B连接一U型压差计，当流体流过该管路时，压差计读数R值反映A。A．A、B两截面间的压力差；B．A、B两截面间的流动阻力；C．A、B两截面间动压头变化；D．突然扩大或缩小的局部阻力。4.皮托管可直接测量流体的D。A．平均流速；B．体积流量；C．质量流量；D．中心流速。5.离心泵在一定管路系统工作，只有当B时，扬程与被输送的液体密度无关（其余性质视为不变）。A．两截面间高度差为零；B．两截面间压强差为零；C．两截面间阻力损失为零；D．两截面动压头差为零。6.范宁公式的表达式为：22udlhf其应用条件为D。A．流体在圆直管内作层流流动；B．流体在圆直管内作湍流流动；C．流体在圆直管内作过渡流动；D．流体在圆直管内作任何形态流动。7.流体产生边界层分离的必要条件是C。A．流体是牛顿型流体；B．流体流动过程中存在逆压梯度；C．流体有粘性和流体流动过程存在逆压梯度；D．流体是非牛顿型流体。8.循环流动系统中，泵的作用是提供的能量主要用来克服D。A．静压能差；B．位能差；C．机械能差；D．流体流动所消耗的能量。9.离心泵发生气蚀现象与下列因素D无关。A．泵的安装高度超过规定值；B．吸入管路局部阻力过大；C．泵输送的液体温度超过规定值；D．离心泵的扬程。210.一并联管路，两个直管内的流体均作滞流流动，两管的内径、长度分别为2121,,,lldd，若212dd，212ll，则两管的流量之比12/VVB。A．1：2；B．1：4；C．1：8；D．1：16。二、填空题(每题2分，共20分)1.某设备的表压力为100kPa，则它的绝对压力为198kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压力为335.2mmHg。（当地大气压为98.00kPa）2.流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是抛物线型曲线。其管中心最大流速为平均流速的2倍，摩擦系数与Re关系为64/Re。3.根据流体流动时各种机械能互相转换而涉及的流量计、流速计有文丘里流量计、孔板流量计和皮托管。4.离心泵的工作点是指离心泵特性曲线与管路特性曲线交点。5.因次分析的依据是量纲一致性原则。6.局部阻力的计算方法有当量长度法和阻力系数法。7.由液面恒定的高位槽向常压设备加水，当放水管路上阀门关小时，则管内流体流速将减少；直管摩擦系数将增大；局部阻力当量长度将增大；管路总能量损失将不变。8.研究和分析流体流动的两种方法分别是欧拉方法和拉格朗日方法。9.速度场为),,,(zyxuu，它的随体导数表示为zyxuzuuyuuxuuDDU10.离心泵的基本部件是叶轮和泵壳。三、计算题1、20°C的水以3.0m3/h流经5.238mm的水平管，此管以锥形管与另一356mm的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压力。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm计算），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。（10分）AB3解：在A与B截面之间列伯努利方程，由于0,021zz，，同时，97.0033.0785.03600/0.3211AVsum/s，42.0050.0785.03600/0.3222AVsum/s有fhupup22222211)5.1297.0242.0(10002221ppmmPa11411182、用离心泵向水洗塔送水。在规定转速下，泵的送水量为0.013m3/s，压头为50m。当泵的出口阀全开时，管路特性方程为：25100.125eeQH（eQ单位为m3/s），为了适应泵的特性，将泵的出口阀门关小以改变管路特性。试求：1)因为关小阀门而损失的压头；2)关小阀门后的管路特性方程。（20分）解：1）由于阀门关小不影响管路特性方程中的K值，可在送水量为0.013m3/s，压头为50m下解得G值，2013.02550G510479.1G有关小阀门后的管路特性方程2510479.125QeHe2）关阀门前的压头为：25100.125QeHemHe9.41013.0100.12525损失为50－41.9＝8.1m3、用离心泵将蓄水池中20°C的水送到敞口高位槽中。流程如图所示。管路为5.357mm的光滑钢管，直管长度与所有局部阻力当量长度之和为250m。从池面到测压点A截面的管长（含所有局部阻力当量长度）为80m。U形管中指示液为汞。当水的流量为7.42m3/h时，试求：1)每千克水通过泵所获得的净功；2)截面U形管压差计的读数。（30分）4注：水的密度1000kg/m3，粘度为3100.1Pa·S，汞的密度为13600kg/m3。摩擦系数计算式：25.0Re/314.0（湍流）Re/64（滞流）解：1）在蓄水池到高位槽液面间列方程，febhWpuzg221同时由，mz15，,0p0bu，smAVsu/05.105.0785.03600/42.72，4000Re,25.0Re314.0＝0.0207，因此有：kgJhzgWfe/2.204205.105.02500207.01581.922）在蓄水池到U形管处列方程febhWpuzg221同时由，mz14，,12pppsmAVsu/05.105.0785.03600/42.72，4000Re,25.0Re314.0＝0.0207，因此有：15m1.0m1.5mR15)1481.9205.1205.105.0800207.02.204(1000)21(222bfeuzghWp＝48.51KPa在U形管处，有方程1112)(gRpRhgpHg代入相关物理量，得51.01Rm