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一、選擇題

1計算管路系統突然擴大的局部阻力時，速度值應?。ā　。?，計算突然縮小的局部阻力時，速度值應?。ā　。?。[華南理工大學2011研]

A．小管的流速

B．大管的流速

C．上游管道的流速

D．大管與小管的流速平均值

【答案】A；A

【解析】計算系統突然擴大或縮小的局部阻力時，速度值都應取小管流速。

2流體在圓形直管中流動時，若流動已進入完全湍流區，則隨著流速的增大，下列四種論述中正確的是（　?。?span id="st9pnk4" class="ZhenTiTag">[華南理工大學2017研]

A．摩擦系數減少，阻力損失增大

B．摩擦系數是雷諾數和相對粗糙度的函數，阻力損失與流速的平方成正比

C．摩擦系數減少，阻力損失不變

D．摩擦系數與流速無關，阻力損失與流速的平方成正比

【答案】D

【解析】當流體進入完全湍流區時，摩擦系數和粗糙程度有關，而隨著流速的增大，摩擦系數不變，由阻力損失公式可知，阻力損失只與流速的平方成正比。

二、填空題

1某流體在直管中作層流流動，在流速不變的情況下，管長、管徑同時增加一倍，并保持層流流動狀態不變，則其阻力損失為原來的______倍。[浙江大學2011研]

【答案】0.5

【解析】根據公式h_f＝λlu²/2d，層流流動時λ＝64/Re＝64μ/duρ，可得出流速相同時，h_f∝l/d²，因此管長管徑都增加一倍時，h_f變為原來的0.5倍。

2轉子流量計應安裝在______段的管路上，已知某流量計的轉子為不銹鋼，在測量密度為1.2kg/m³的空氣流量時的最大量程為400m³/h。若測量密度為0.8kg/m³的氨氣流量，則在流量計校正系數假設不變的前提下，該流量計的最大量程近似為______m³/h。[華南理工大學2011研]

【答案】介質流向自下而上、無振動的垂直；490

【解析】根據《壓力管道設計審批人員培訓教材》里面的規定，轉子流量計必須安裝在介質流向自下而上、無振動的垂直管道上。安裝時要保證流量計前應有不小于5倍管子內徑的直管段，且不小于300mm。在流量計校正系數假設不變的前提下且因轉子密度遠大于氣體密度，

代入計算得q_V，g2＝490m³/h。

3流體在管內作層流流動，如流量不變，若僅增大管徑，則摩擦系數變______，直管阻力變______。[重慶大學2010研]

【答案】大；小

【解析】流體處在層流流動，則λ＝64/Re，Re＝duρ/μ，其中流速u＝q_V/（πd²/4），則λ＝16πμd/（ρq_V），由于其中流量q_V不變，當管徑增大時，摩擦系數也增大。直管阻力h_f＝λlu²/2d＝8πμlu²/ρQ，因為流量不變，管徑增大，流速u變小，所以直管阻力h_f變小。

4某長方形截面的通風管道，其截面尺寸為60mm×40mm，其當量直徑d_e為______。[中山大學2011研]

【答案】0.048m

【解析】當量直徑d_e＝4A/∏＝4×0.04×0.06/[2×（0.04＋0.06）]＝0.048m。

二、簡答題

化工原理實驗中使用了哪些測試流量、壓強的方法？它們各有什么特點？[中南大學2012研]

答：（1）化工原理實驗中使用了轉子流量計測試流量，用U型管壓差計、壓差變送器測試壓強。

（2）它們各自的特點如下：

①轉子流量計具有恒流速、恒壓差的特點，隨流量的大小變化，轉子可以上、下浮動。

②U形管壓差計結構簡單，使用方便、經濟。

③壓差變送器將壓差轉換成直流電流，直流電流由毫安表讀得，再由已知的壓差-電流回歸式計算出相應的壓差，可測大流量下的壓強差。

三、計算題

1在如圖1-3-1管路系統中，用離心泵將40℃的油品（ρ＝800kg/m³）由容器A送往罐B，全部管線的直徑均為?57×3.5mm，今測得泵前后壓力表讀數分別為81kPa及486kPa（兩壓力表之間的垂直距離很小，可忽略）。容器A液面上方表壓為64.8kPa，罐B則與大氣相通，孔板處U管壓差計的讀數R為200mm（指示劑為汞，ρ′＝13600kg/m³），孔流系數C₀＝0.62，孔內徑為25mm。在操作過程中，A、B液面及其上方的壓強均保持不變，油品在管內的流動處于阻力平方區，摩擦系數為0.03。試求：

（1）管路中流體的流量（m³/h）；

（2）自A至B全部管線的總當量長度（包括局部阻力的當量長度）。[浙江大學2011研]

圖1-3-1

解：已知：ρ＝800kg/m³，ρ′＝13600kg/m³，d＝57－2×3.5＝50mm＝0.05m，d₀＝0.025m，λ＝0.03，p₁＝81kPa，p₂＝486kPa，p_A＝64.8kPa，p_B＝0，R＝0.2m，C₀＝0.62，h_A＝3m，h_B＝25m。求：（1）q_V；（2）l_e。

（1）孔板流量計孔處流速

將數據代入得：u₀＝4.9m/s。

又因為u₀d₀²＝ud²，得出：u＝1.23m/s。

故管路中流量

q_V＝uA＝uπd²/4＝0.0024m³/s＝8.7m³/h

（2）在1、2之間列機械能恒算式有

p₁/（ρg）＋h_e＝p₂/（ρg）

代入數據h_e＝51.6m。

A、B之間機械能衡算

p_A/（ρg）＋h_A＋h_e＝p_B/（ρg）＋∑h_f＋h_B

代入數據解得：∑h_f＝37.9m。

由∑h_f＝λlu²/（2dg）得：l_e＝819m。

2用水泵將水從池中同時送入A、B兩水槽，數據如圖1-3-2所示。操作為穩定過程。水池與兩水槽均為敞口，已知各管路均為粗糙管，內徑相等，水在各管道中的流動均屬于阻力平方區，且摩擦系數λ值均相等，并且O至A、A至B、A至C三段管路的長度與局部阻力當量長度（l＋l_e）都相等，操作時泵提供的揚程為14m，問V₂/V₁為多少？[中山大學2010研]

圖1-3-2

解：依題意，從O-O界面到C-C界面列出伯努利方程

　①

其中z₀＝0，z_c＝8m，p₀＝p_c＝0，u₀＝u_c＝0，故

同理O-O界面到B-B界面列出伯努利方程

　②

其中z₀＝0，z_B＝5m，p₀＝p_B＝0，u₀＝u_B＝0，故

又根據分支管路總管流量等于各支管流量之和得

V＝V₁＋V₂③

代入數據，由①②③得出：