项目一-流体输送-任务四-流体阻力-（练习）《化工单元操作》（化工版第三版）同步精品课堂

《化工单元操作》（化工版第三版） 项目一：流体输送 任务四：流体阻力 班级： 姓名： 学号： 成绩： 一、单选题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1.流体在管内流动时产生阻力的根本原因是（ ）。 A.流体具有黏性 B.流体具有惯性 C.管壁不光滑 D.流体流速过快 2.下列不属于直管阻力的是（ ）。 A.流体与管壁间的摩擦阻力 B.流体质点间的内摩擦力 C.流体流经弯头时的阻力 D.因流体黏性产生的阻力 3.当流体在圆形直管内作湍流流动时，若雷诺数 Re 增大，则摩擦系数 λ（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.先增大后减小 4.局部阻力产生的主要原因是（ ）。 A.流体流速过快 B.流体流经管件或阀门时，流速大小或方向发生突变 C.管壁粗糙 D.流体黏性过大 5.计算局部阻力的当量长度法是指（ ）。 A.将局部阻力换算成相当于一定长度直管的阻力 B.将直管阻力换算成相当于局部阻力的大小 C.直接计算局部阻力的大小 D.以上都不对 6.层流时，流体在圆形直管内的摩擦系数 λ 与雷诺数 Re 的关系为（ ）。 A.λ=64/Re B.λ=0.316/Re^0.25 C.λ=0.023/Re^0.2 D.λ与 Re 无关 7.下列关于流体阻力的说法，错误的是（ ）。 A.流体阻力与流速有关 B.流体阻力与管径有关 C.流体阻力与管长无关 D.流体阻力与流体黏度有关 8.当流体在管内流动时，若管路两端的压差增大，则流体的流速（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定 9.降低流体阻力的措施不包括（ ）。 A.采用光滑管 B.减少管件和阀门的数量 C.增大流速 D.管路尽可能短而直 10.流体在圆形直管内流动，当 Re=1000 时，其流动类型为（ ）。 A.层流 B.湍流 C.过渡流 D.无法判断 二、填空题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1.流体阻力按其产生的原因可分为 阻力和 阻力。 2.直管阻力的计算公式为 hf= 。 3.圆形直管内流体流动的雷诺数 Re 的计算公式为 Re= 。 4.当 Re≤2000 时，流体的流动类型为 ；当 Re≥4000 时，流动类型为 。 5.局部阻力的计算方法有 法和 法。 6.对于非圆形直管，其当量直径 de= 。 7.流体在湍流流动时，其阻力损失主要来源于 。 8.当流体在管内流动时，若管径增大，则阻力损失 （填 “增大” 或 “减小”）。 9.流体在层流流动时，其流速分布呈 形。 10.串联管路的总阻力损失等于各段管路的 。 三、简答题（本大题共4小题，每小题10分，共40分） 1.说明湍流流动时摩擦系数 λ 与雷诺数 Re 和相对粗糙度 ε/d 的关系。 2.什么是局部阻力？产生局部阻力的主要原因有哪些？ 3.如何减少管路系统的流体阻力？ 4.简述流体在直管内流动时产生直管阻力的原因及影响直管阻力的因素。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 《化工单元操作》（化工版第三版） 项目一：流体输送 任务四：流体阻力 班级： 姓名： 学号： 成绩： 一、单选题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1.流体在管内流动时产生阻力的根本原因是（ ）。 A.流体具有黏性 B.流体具有惯性 C.管壁不光滑 D.流体流速过快 【答案】A 【解析】流体在流动时产生阻力的根本原因是流体具有黏性。黏性使得流体质点之间以及流体与管壁之间存在内摩擦力，从而产生能量损失（阻力）。其他选项如流体惯性、管壁粗糙、流速过快等是影响阻力大小的因素，但并非根本原因。 2.下列不属于直管阻力的是（ ）。 A.流体与管壁间的摩擦阻力 B.流体质点间的内摩擦力 C.流体流经弯头时的阻力 D.因流体黏性产生的阻力 【答案】C 【解析】直管阻力是指流体在直管中流动时因黏性引起的阻力，包括流体与管壁间的摩擦阻力、流体质点间的内摩擦力以及由黏性直接产生的阻力。而流体流经弯头时的阻力属于局部阻力，不属于直管阻力。 3.当流体在圆形直管内作湍流流动时，若雷诺数 Re 增大，则摩擦系数 λ（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.先增大后减小 【答案】B 【解析】在湍流流动中，摩擦系数 λ 与雷诺数 Re 和相对粗糙度有关。当 Re 增大时，湍流程度加剧，流体内部混合更充分，边界层变薄，摩擦阻力相对减小，因此 λ 随 Re 增大而减小。 4.局部阻力产生的主要原因是（ ）。 A.流体流速过快 B.流体流经管件或阀门时，流速大小或方向发生突变 C.管壁粗糙 D.流体黏性过大 【答案】B 【解析】局部阻力是流体流经管件、阀门、弯头、扩大或缩小等局部障碍时产生的阻力。其主要原因是流体在这些部位的流速大小或方向发生突变，形成涡流，涡流消耗能量，从而产生额外阻力。其他选项是影响阻力大小的因素，而非局部阻力产生的主要原因。 5.计算局部阻力的当量长度法是指（ ）。 A.将局部阻力换算成相当于一定长度直管的阻力 B.将直管阻力换算成相当于局部阻力的大小 C.直接计算局部阻力的大小 D.以上都不对 【答案】A 【解析】当量长度法是计算局部阻力的一种方法，其核心是将局部阻力的能量损失等效为一段与管路直径相同的直管所产生的阻力损失，这段直管的长度称为当量长度。通过这种方法，可将局部阻力与直管阻力合并计算总阻力。 6.层流时，流体在圆形直管内的摩擦系数 λ 与雷诺数 Re 的关系为（ ）。 A.λ=64/Re B.λ=0.316/Re^0.25 C.λ=0.023/Re^0.2 D.λ与 Re 无关 【答案】A 【解析】层流流动时，通过理论推导可得出摩擦系数 λ 与雷诺数 Re 的关系为 λ=64/Re，仅适用于层流（Re≤2000）。选项 B是湍流过渡区的经验公式，选项 C 是湍流光滑管区的经验公式，均不适用于层流。 7.下列关于流体阻力的说法，错误的是（ ）。 A.流体阻力与流速有关 B.流体阻力与管径有关 C.流体阻力与管长无关 D.流体阻力与流体黏度有关 【答案】C 【解析】流体阻力的计算公式为 hf=λ*(l/d)*(u²/(2g))，其中 l 为管长。可见，管长 l 越长，阻力 hf 越大，因此流体阻力与管长有关。其他选项中，流速 u、管径 d、黏度 μ（影响 λ）均与阻力相关，说法正确。 8.当流体在管内流动时，若管路两端的压差增大，则流体的流速（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定 【答案】A 【解析】根据伯努利方程，在其他条件不变时，管路两端的压差是推动流体流动的动力，用于克服流动阻力。压差增大时，动力增加，流体流速会随之增大。 9.降低流体阻力的措施不包括（ ）。 A.采用光滑管 B.减少管件和阀门的数量 C.增大流速 D.管路尽可能短而直 【答案】C 【解析】降低流体阻力的措施包括：采用光滑管减少管壁摩擦（A）；减少管件和阀门以降低局部阻力（B）；缩短管路长度（D）。而增大流速会使阻力显著增加，因此增大流速不属于降低阻力的措施。 10.流体在圆形直管内流动，当 Re=1000 时，其流动类型为（ ）。 A.层流 B.湍流 C.过渡流 D.无法判断 【答案】A 【解析】雷诺数是判断流动类型的重要参数：Re≤2000 时为层流；2000<Re<4000 时为过渡流；Re≥4000 时为湍流。当 Re=1000（小于 2000）时，流动类型为层流。 二、填空题（本大题共10小题，每小题3分，共30分） 1.流体阻力按其产生的原因可分为 阻力和 阻力。 【答案】直管；局部 2.直管阻力的计算公式为 hf= 。 【答案】λl u²/(2dg) 3.圆形直管内流体流动的雷诺数 Re 的计算公式为 Re= 。 【答案】duρ/μ  4.当 Re≤2000 时，流体的流动类型为 ；当 Re≥4000 时，流动类型为 。 【答案】层流；湍流 5.局部阻力的计算方法有 法和 法。 【答案】阻力系数；当量长度 6.对于非圆形直管，其当量直径 de= 。 【答案】4× 流通截面积 / 润湿周边 7.流体在湍流流动时，其阻力损失主要来源于 。 【答案】涡流能量损失 8.当流体在管内流动时，若管径增大，则阻力损失 （填 “增大” 或 “减小”）。 【答案】减小 9.流体在层流流动时，其流速分布呈 形。 【答案】抛物线 10.串联管路的总阻力损失等于各段管路的 。 【答案】阻力损失之和 三、简答题（本大题共4小题，每小题10分，共40分） 1.说明湍流流动时摩擦系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度 ε/d 的关系。 【答案】湍流流动时，摩擦系数 λ 与雷诺数 Re 和相对粗糙度 ε/d（ε 为管壁绝对粗糙度，d 为管径）的关系可分为三个区域： 湍流光滑管区：Re 较小，此时 λ 仅与 Re 有关，随 Re 增大而减小，与相对粗糙度无关。 湍流过渡区：Re 增大，边界层变薄，粗糙度开始影响 λ，此时 λ 既与 Re 有关，也与 ε/d 有关，两者均增大时 λ 增大。 湍流粗糙管区：Re 足够大，边界层完全被破坏，粗糙度起主导作用，此时 λ 仅与 ε/d 有关，与 Re无关 2.什么是局部阻力？产生局部阻力的主要原因有哪些？ 【答案】局部阻力是指流体流经管路中的管件、阀门、扩大或缩小段等局部障碍时，因流动状态突变而产生的能量损失。 产生局部阻力的主要原因包括： 流体流经局部障碍时，流速大小或方向发生突变，形成涡流区，涡流消耗能量； 流体质点间的碰撞加剧，内摩擦力增大； 局部区域的流速梯度增大，导致黏性阻力增加。 3.如何减少管路系统的流体阻力？ 【答案】减少管路系统流体阻力的措施主要有： 缩短管路长度，避免不必要的管路延长； 采用直径较大的管道，减小流速（阻力与流速平方成正比）； 选用光滑管（如钢管、塑料管），降低管壁粗糙度； 减少管件、阀门等局部障碍的数量，或选用阻力小的管件（如大曲率半径弯头）； 管路布局尽量平直，避免不必要的拐弯、变径； 对于必须使用的阀门，在操作允许范围内尽量全开（阀门全开时局部阻力较小）。 4.简述流体在直管内流动时产生直管阻力的原因及影响直管阻力的因素。 【答案】流体在直管内流动时产生直管阻力的根本原因是流体具有黏性。黏性使得流体质点之间存在内摩擦力，同时流体与管壁之间存在摩擦阻力，这些力阻碍流体流动，导致能量损失。 影响直管阻力的因素包括： 流体性质：黏度 μ 越大，阻力越大； 管路参数：管长 l 越长、管径 d 越小，阻力越大； 流动状态：流速 u 越大，阻力越大（层流时阻力与 u 成正比，湍流时与 u² 成正比）； 管壁粗糙度：粗糙度越大，湍流时阻力越大（层流时影响可忽略）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$