第一章 流体流动《化工单元操作》（化工版）单元过关卷 山东省（原卷版+解析版）

中职专业课章节过关卷 职教 》 《化工单元操作》（化工版） 第一章流体流动 考试时间：60分钟 满分：100分 班级 姓名 学号」 成绩 一、单选题（本题共25道小题，每题2分，共50分) 1.流体的密度是指单位体积流体在t℃时的质量。密度的单位是() A.kg/m B.kg/m C.g/cm D.N/m 2.某种液体在t℃时的密度与4℃时纯水的密度之比，称为该液体的() A表观密度 B.绝对密度 C.堆积密度 D.相对密度 3.对大多数液体来说，温度升高密度就会降低，但水是一个例外。水在27K时具有最大密 度，为() A1000kg/m3 B.998kg/m3 C.791kg/m3 D.1600kg/m3 4.从气体密度的计算式可以看出，气体密度随外部条件变化的关系是() A压力增大密度减小，温度升高密度增大 B.压力增大密度增大，温度升高密度增大 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 醇A职教 》 C.压力增大密度增大，温度升高密度降低 D.压力增大密度减小，温度升高密度降低 5气体混合物的密度可用平均摩尔质量计算，混合物的平均摩尔质量等于() A各组分摩尔质量之和 B.各组分摩尔质量的算术平均值 C.各组分摩尔质量与质量分数乘积之和 D.各组分摩尔质量与摩尔分数乘积之和 6.黏度的国际单位是Pa·s,工程上常用泊(P)或厘泊(cP)作单位。1Pa·s等于() A 100cP B.1000cP C.10cP D.1cP 7.以绝对真空（绝对零压）作为基准所表示的压力，称为() A绝对压力 B.相对压力 C.表压 D.真空度 8.若系统压力高于大气压，则超出的部分称为表压。表压、绝对压力与大气压之间的关系是 () A表压=绝对压力+大气压 B.表压=大气压-绝对压力 C.表压=绝对压力-大气压 D.表压=绝对压力 9.在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上各点的压力均相等，压力相等的界面称 为() A水平面 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 职教 》 B.等压面 C.自由面 D.基准面 10.质量流量与体积流量可以通过密度进行换算。若体积流量为q、密度为p,则质量流量 qm为() A qm=qv/p B.qm=p/qv C.qm=qv+p D.qm=p qv 11.首次用实验验证流体流动存在着层流与湍流两种不同形态的是() A雷诺 B.牛顿 C.伯努利 D.范宁 12.当雷诺数Re处于2000<Re(4000时，流体处于() A层流状态 B.湍流状态 C.过渡状态 D.稳定状态 13.密度为1500kg/m3、黏度为2Pa·s的液体，在管内径为0.06m的管内以5m/s的流速流 动，其雷诺数Re为() A2250 B.225 C.22.5 D.22 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 职教 》 14.质量为1kg、流速为u的流体所具有的动能为() A gz B.u/2 C.p/p D.u2/2 15.质量为1kg、压力为p的流体所具有的静压能为() A p/p B.gZ C.u/2 D.p·p 16.实际流体伯努利方程中，1kg流体从1-1截面流到2-2截面的能量损失用符号表示是 () AW B.H C.∑E D.△p 17.1N流体从流体输送机械所获得的外加能量称为外加压头，用H表示，其计算式为() A H-Wg B.H-W/g C.H=g/W D.H-W+g 18.测量流体流量的仪表叫流量计。按测量原理分类，下列属于速度式流量计的是() A转子流量计 B.椭圆齿轮流量计 C.活塞式流量计 D.科里奥利力式流量计 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 职教 》 19.流体流经孔板时，流动截面并不立即扩大，而是继续收缩，经一定距离后才逐渐恢复。流 体流动截面最小处称为() A孔▣ B.喷嘴 C.节流口 D.缩脉 20.实际流体流动时，因克服流体自身质点之间以及流体与管壁之间的摩擦而产生的能量损 失，称为() A机械能损失 B.动能损失 C.流动阻力 D.压力损失 21.直管阻力损失由范宁公式计算，式中的摩擦系数λ主要与什么有关() A流体的温度和压力 B.雷诺数和管子的粗糙程度 C.流体的密度和黏度 D.管子的长度和直径 22.流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦而产生的能量损失，称为() A局部阻力损失 B.摩擦阻力损失 C.沿程阻力损失 D.直管阻力损失 23.管路的公称压力是为了设计、制造和使用方便而规定的一种标准压力，通常以PN表示， 其单位为() A MPa B.kPa 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 醇A职教 》 C.Pa D.mm 24.依靠介质流动的力量自行开启或关闭，以防止介质倒流的阀门是() A闸阀 B.安全阀 C.止回阀 D.疏水阀 25.根据压力系统的工作压力自动启闭，当压力超过设定压力时自动开启泄压以保护系统安全 的阀门是() A减压阀 B.疏水阀 C.截止阀 D.安全阀 二、简答题（本题共5道小题，每题8分，共40分) 1.简述绝对压力、表压和真空度的概念及三者之间的换算关系。 2.简述流体静力学基本方程的适用条件及其主要应用。 3.简述体积流量、质量流量和流速的概念及流量方程式。 4.简述流体流动阻力分为哪几类，各是如何产生的。 5.简述化工管路布置时应遵循的原则。 三、综合分析题（本题共1道小题，每题10分，共10分） 1.密度为900kg/m的某流体从管路中流过，大、小管的内径分别为106mm和68mm,1-1截面 处流体的流速为1m/s、压力为1.2atm。请回答：(1)根据连续性方程，求2-2截面处流体的 流速；(2)写出实际流体的伯努利方程，并说明各项的含义；(3)在1-1与2-2两截面间列 伯努利方程求2-2截面压力时，需要作哪些简化假设？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 《化工单元操作》（化工版） 第一章 流体流动 考试时间：60分钟 满分：100分 班级________ 姓名________ 学号________ 成绩________ 一、单选题（本题共25道小题，每题2分，共50分） 1. 流体的密度是指单位体积流体在t℃时的质量。密度的单位是（ ） A. kg/m B. kg/m3 C. g/cm D. N/m3 【答案】B 【解析】流体的密度指的是单位体积流体在t℃时的质量，用符号ρ表示，其单位为kg/m3。 2. 某种液体在t℃时的密度与4℃时纯水的密度之比，称为该液体的（ ） A. 表观密度 B. 绝对密度 C. 堆积密度 D. 相对密度 【答案】D 【解析】将某种液体在t℃时的密度与4℃时纯水的密度之比，称为该液体的相对密度。在不致混淆的情况下，相对密度可以简记为d。 3. 对大多数液体来说，温度升高密度就会降低，但水是一个例外。水在277K时具有最大密度，为（ ） A. 1000kg/m3 B. 998kg/m3 C. 791kg/m3 D. 1600kg/m3 【答案】A 【解析】对大多数液体来说，温度升高，密度就会降低。但水是一个例外，水在277K时具有最大密度，为1000kg/m3。 4. 从气体密度的计算式可以看出，气体密度随外部条件变化的关系是（ ） A. 压力增大密度减小，温度升高密度增大 B. 压力增大密度增大，温度升高密度增大 C. 压力增大密度增大，温度升高密度降低 D. 压力增大密度减小，温度升高密度降低 【答案】C 【解析】从气体密度的计算式可以看出，当外部压力增大时，气体的密度会相应增大；当温度升高时密度就会降低。 5. 气体混合物的密度可用平均摩尔质量计算，混合物的平均摩尔质量等于（ ） A. 各组分摩尔质量之和 B. 各组分摩尔质量的算术平均值 C. 各组分摩尔质量与质量分数乘积之和 D. 各组分摩尔质量与摩尔分数乘积之和 【答案】D 【解析】气体混合物的平均摩尔质量Mm=M₁y₁+M₂y₂+…+Mnyn，即各组分摩尔质量与摩尔分数乘积之和。对于理想气体，其摩尔分数y与体积分数φ相同。 6. 黏度的国际单位是Pa·s，工程上常用泊（P）或厘泊（cP）作单位。1Pa·s等于（ ） A. 100cP B. 1000cP C. 10cP D. 1cP 【答案】B 【解析】黏度的国际单位是Pa·s；但在工程上常用泊(P)或厘泊(cP)作单位。它们之间的换算关系是1Pa·s=10P=1000cP。 7. 以绝对真空（绝对零压）作为基准所表示的压力，称为（ ） A. 绝对压力 B. 相对压力 C. 表压 D. 真空度 【答案】A 【解析】以绝对真空（绝对零压）作为基准所表示的压力，称为绝对压力，简称绝压。 8. 若系统压力高于大气压，则超出的部分称为表压。表压、绝对压力与大气压之间的关系是（ ） A. 表压=绝对压力+大气压 B. 表压=大气压-绝对压力 C. 表压=绝对压力-大气压 D. 表压=绝对压力 【答案】C 【解析】若系统压力高于大气压，则超出的部分称为表压，即表压=绝对压力-大气压；若系统压力低于大气压，则低于大气压的部分称为真空度，即真空度=大气压-绝对压力。 9. 在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上各点的压力均相等，压力相等的界面称为（ ） A. 水平面 B. 等压面 C. 自由面 D. 基准面 【答案】B 【解析】在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上各点的压力均相等，压力相等的界面称为等压面。 10. 质量流量与体积流量可以通过密度进行换算。若体积流量为qv、密度为ρ，则质量流量qm为（ ） A. qm=qv/ρ B. qm=ρ/qv C. qm=qv+ρ D. qm=ρqv 【答案】D 【解析】质量流量与体积流量可以通过下式进行换算：qm=ρqv。 11. 首次用实验验证流体流动存在着层流与湍流两种不同形态的是（ ） A. 雷诺 B. 牛顿 C. 伯努利 D. 范宁 【答案】A 【解析】1883年，雷诺用实验验证了流体流动时存在着层流与湍流两种不同的形态。 12. 当雷诺数Re处于2000<Re<4000时，流体处于（ ） A. 层流状态 B. 湍流状态 C. 过渡状态 D. 稳定状态 【答案】C 【解析】当2000<Re<4000时，可以看作是不完全的湍流，或不稳定的层流，或者看作是两者的共同贡献，而不是一种独立的流动形态，此区处于层流与湍流之间的过渡状态。 13. 密度为1500kg/m3、黏度为2Pa·s的液体，在管内径为0.06m的管内以5m/s的流速流动，其雷诺数Re为（ ） A. 2250 B. 225 C. 22.5 D. 22 【答案】B 【解析】Re=duρ/μ=0.06×5×1500/2=225，流动型态为层流。 14. 质量为1kg、流速为u的流体所具有的动能为（ ） A. gz B. u/2 C. p/ρ D. u2/2 【答案】D 【解析】质量为1kg、流速为u的流体的动能为u2/2。 15. 质量为1kg、压力为p的流体所具有的静压能为（ ） A. p/ρ B. gz C. u2/2 D. p·ρ 【答案】A 【解析】质量为1kg、压力为p的流体的静压能为p/ρ。 16. 实际流体伯努利方程中，1kg流体从1-1截面流到2-2截面的能量损失用符号表示是（ ） A. W B. H C. ΣE D. Δp 【答案】C 【解析】实际流体的伯努利方程中，ΣE表示1kg流体从1-1截面流到2-2截面的能量损失，J/kg；W表示1kg流体从输送机械处获得的外加能量，J/kg。 17. 1N流体从流体输送机械所获得的外加能量称为外加压头，用H表示，其计算式为（ ） A. H=Wg B. H=W/g C. H=g/W D. H=W+g 【答案】B 【解析】1N流体从流体输送机械所获得的外加能量称为外加压头，H=W/g，式中W为1kg流体从输送机械处获得的外加能量，J/kg。 18. 测量流体流量的仪表叫流量计。按测量原理分类，下列属于速度式流量计的是（ ） A. 转子流量计 B. 椭圆齿轮流量计 C. 活塞式流量计 D. 科里奥利力式流量计 【答案】A 【解析】速度式流量计是以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表，常见的有差压式流量计、转子流量计、涡轮流量计等。椭圆齿轮流量计、活塞式流量计属于容积式流量计，科里奥利力式流量计属于质量流量计。 19. 流体流经孔板时，流动截面并不立即扩大，而是继续收缩，经一定距离后才逐渐恢复。流体流动截面最小处称为（ ） A. 孔口 B. 喷嘴 C. 节流口 D. 缩脉 【答案】D 【解析】流体流经孔口后，流动截面并不立即扩大到与管截面相等，而是继续收缩，经一定距离后，才逐渐恢复到整个管截面。流体流动截面最小处，称为缩脉。 20. 实际流体流动时，因克服流体自身质点之间以及流体与管壁之间的摩擦而产生的能量损失，称为（ ） A. 机械能损失 B. 动能损失 C. 流动阻力 D. 压力损失 【答案】C 【解析】实际流体流动时，会因为流体自身不同质点之间以及流体与管壁之间的相互摩擦而产生阻力，造成能量损失，这种在流体流动过程中因为克服阻力而消耗的能量称为流动阻力。 21. 直管阻力损失由范宁公式计算，式中的摩擦系数λ主要与什么有关（ ） A. 流体的温度和压力 B. 雷诺数和管子的粗糙程度 C. 流体的密度和黏度 D. 管子的长度和直径 【答案】B 【解析】摩擦系数λ也称摩擦因数，无量纲，其值主要与雷诺数和管子的粗糙程度有关，可由实验测定或由经验公式计算或查图获得。 22. 流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦而产生的能量损失，称为（ ） A. 局部阻力损失 B. 摩擦阻力损失 C. 沿程阻力损失 D. 直管阻力损失 【答案】D 【解析】直管阻力损失是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦而产生的能量损失。 23. 管路的公称压力是为了设计、制造和使用方便而规定的一种标准压力，通常以PN表示，其单位为（ ） A. MPa B. kPa C. Pa D. mm 【答案】A 【解析】管路的公称压力通常以PN表示，单位MPa。 24. 依靠介质流动的力量自行开启或关闭，以防止介质倒流的阀门是（ ） A. 闸阀 B. 安全阀 C. 止回阀 D. 疏水阀 【答案】C 【解析】止回阀启闭靠介质流动的力量自行开启或关闭，以防止介质倒流，常用于需要防止流体逆向流动的场合，它不能用来调节流量。 25. 根据压力系统的工作压力自动启闭，当压力超过设定压力时自动开启泄压以保护系统安全的阀门是（ ） A. 减压阀 B. 疏水阀 C. 截止阀 D. 安全阀 【答案】D 【解析】安全阀又称泄压阀，是根据压力系统的工作压力自动启闭，一般安装于封闭系统的设备或管路上保护系统安全。当设备或管道内压力或温度超过安全阀设定压力时，安全阀会自动开启泄压或降温。 二、简答题（本题共5道小题，每题8分，共40分） 1. 简述绝对压力、表压和真空度的概念及三者之间的换算关系。 【答案】压力的表示方法有两种：一种是以绝对真空（绝对零压）作为基准所表示的压力，称为绝对压力，简称绝压；另一种是以大气压作为基准所表示的压力，称为相对压力。若系统压力高于大气压，则超出的部分称为表压；若系统压力低于大气压，则低于大气压的部分称为真空度。三者与大气压的关系为：表压=绝对压力-大气压，真空度=大气压-绝对压力。用相对压力来表示压力大小时，必须加以注明，以免发生混淆。 【解析】绝对压力以绝对真空为基准，表压和真空度以大气压为基准，分别对应系统压力高于、低于大气压时的超出或低于部分。 2. 简述流体静力学基本方程的适用条件及其主要应用。 【答案】流体静力学基本方程式p₂=p₁+ρgh适用于静止的、连通的同一液体。该方程是以不可压缩流体推导出来的，对于可压缩性的气体，只适用于压力变化不大的情况。流体静力学基本方程主要应用于压力、压力差、液位等方面的测量，例如液封高度的确定、压力与压力差的测量（U形管压差计）、液位的测量（差压式液位计）等。 【解析】流体静力学基本方程适用于静止的、连通的同一液体，主要应用于压力、压力差、液位的测量。 3. 简述体积流量、质量流量和流速的概念及流量方程式。 【答案】单位时间内流过管道任一截面的流体量称为流量，若流体量用体积来计算，称为体积流量，以qv表示，单位为m3/s或m3/h；若流体量用质量来计算，则称为质量流量，以qm表示，单位为kg/s或kg/h。流速是指单位时间内流体在流动方向上通过的距离，用u表示，单位是m/s。它们之间的关系满足流量方程式：qv=uA，qm=ρuA（式中A为流通截面积，ρ为密度）。 【解析】流量分为体积流量和质量流量，流速是单位时间通过的距离，三者通过流量方程式qv=uA、qm=ρuA联系。 4. 简述流体流动阻力分为哪几类，各是如何产生的。 【答案】根据流动边界条件的不同，流体在管路中流动时的阻力分为直管阻力损失和局部阻力损失两种。直管阻力损失是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦而产生的能量损失；局部阻力损失是流体流经管路中的管件、阀门及截面的突然扩大和突然缩小等局部地方所引起的阻力。总能量损失等于直管阻力损失和局部阻力损失的总和。 【解析】流动阻力按流动边界条件分为直管阻力损失（内摩擦产生）和局部阻力损失（管件阀门及截面突变引起）两类，总损失为二者之和。 5. 简述化工管路布置时应遵循的原则。 【答案】布置化工管路既要考虑工艺要求、经济要求，又要考虑操作方便与安全，主要遵循以下原则：（1）在工艺条件允许的前提下，应使管路尽可能短，管件阀件应尽可能少；（2）应合理安排管路，使管路与墙壁、柱子、场面、其他管路之间保持适当距离，以便于安装、操作、巡查与检修；（3）管路排列时，通常使热的在上、冷的在下，无腐蚀的在上、有腐蚀的在下，输气的在上、输液的在下；（4）管子、管件与阀门应尽量采用标准件；（5）温度变化较大的管路要采取热补偿措施；（6）管路通过人行道、公路、铁轨时应符合规定高度；（7）一般化工管路采用明线安装，上下水管及废水管采用埋地铺设。 【解析】管路布置应兼顾工艺、经济、操作与安全，核心是缩短管路、合理排列、采用标准件、热补偿及按规定高度和明线敷设。 三、综合分析题（本题共1道小题，每题10分，共10分） 1. 密度为900kg/m3的某流体从管路中流过，大、小管的内径分别为106mm和68mm，1-1截面处流体的流速为1m/s、压力为1.2atm。请回答：（1）根据连续性方程，求2-2截面处流体的流速；（2）写出实际流体的伯努利方程，并说明各项的含义；（3）在1-1与2-2两截面间列伯努利方程求2-2截面压力时，需要作哪些简化假设？ 【答案】（1）根据连续性方程u₁A₁=u₂A₂，得u₂=u₁(d₁/d₂)²=1×(106/68)²=2.43m/s。（2）实际流体的伯努利方程为 gz₁+p₁/ρ+u₁²/2+W=gz₂+p₂/ρ+u₂²/2+ΣE，式中gz为位能，p/ρ为静压能，u²/2为动能，W为1kg流体从输送机械处获得的外加能量，ΣE为1kg流体从1-1截面流到2-2截面的能量损失。（3）取大、小管路的中轴线为基准水平面，则z₁=z₂=0；由于两截面距离很近，可忽略能量损失，ΣE=0；无流体输送机械，W=0。 【解析】本题综合应用连续性方程（求流速）、实际流体伯努利方程（列式与各项含义）及方程求解的简化假设三方面知识，考查流体动力学基础知识的综合分析与计算能力。 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 $