層流與擾流試題
流體輸送裝置 (化工裝置 第一冊      
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            單元三    層流與擾流試題

一.選擇題

  1. 密度1.60g/cm3的烴油,於25°C時黏度10cP,保持20cm/sec的速度在直徑20mm的圓管內流動,其雷諾數為多少?(A)6.4 (B)64 (C)640 (D)6400 (E)6.4×104
  2. 體積流率20m3/h的水從一直徑5.0cm的直管流出,如果水的密度為1.0g/cm3,黏度1.0cP,則水在管內的雷諾數為多少?(A)240 (B)290 (C)1000 (D)2580 (E)1.4×105
  3. 牛頓流體是指其粘度: (A)與溫度無關的流體 (B)與溫度成正比的流體 (C)與速度梯度無關的流體 (D)與壓力無關的流體 (E)與溫度、壓力無均關的流體。
  4. 密度為ρ,黏度為μ之流體,以速度u流經內徑為D,長為L之水平圓管則其雷諾數為 (A)Duμ/ρ(B)Dρμ/u (C)Duρ/μ(D)uDρ/L。
  5.  空氣密度1.2g/l,黏度0.001cP,以2m/s的速度流經直徑為50mm的圓管,問雷諾數為多少?(A)1.2×107 (B)1.2×106 (C)1.2×105 (D)1.2×104 (E)1.2×103
  6. 流體於管中流動,可由雷諾數判別為層流或湍流,此雷諾數與下列何者成反比? (A)管子的內徑 (B)流體的流速 (C)流體的粘度 (D)流體的密度。
  7. 流體在圓管內流動,若其雷諾數: (A)小於4000 (B)小於2100 (C)小於5600(D)大於2100 (E)大於4000 , 則屬於層流(或線流)。
  8. 25°C水(密度1.0g/cm3,粘度0.98 cP)流經一內徑為10cm圓管,若體積流率為28.8m3/hr,則水在管中流動的雷諾數是 (A)1.04×102 (B)1.04×103 (C)1.04×104 (D)1.04×105
  9. 上題之中,水的流動是: (A)層流 (B)湍流 (C)同時可能層流或湍流 (D)比熱。
  10. 常溫常壓下水的黏度約為: (A)1Pa.S (B)1P (C)1 cP (D)0.1P。
  11. 不可壓縮流體一般指: (A)氣體 (B)液體 (C)蒸氣 (D)空氣。
  12. 流體在管中流動時,其雷諾數(ρD u/μ)在下列何值以下,其流動為層流: (A)8000 (B)9000 (C)2100 (D)7200。
  13. 正三角形管的相當直徑(equivalent diameter)為水力半徑(hydraulic radius)的多少倍?: (A)1 (B)2 (C)4 (D)0.5。
  14. 室溫下空氣的黏度約多少厘泊? (A) 1 (B)0.02 (C)100(D)0.2
  15. 有一流體比重為0.85,黏度為10厘泊(centi-Posie),請問它的動黏度(kinematic viscosity)約為多少司托克(stoke)? (A)8.5 (B)0.12 (C)0.085 (D)0.57 (E)0.37。
  16. 流體流動時,常以無因次無因次群Duρ/μ表示流體流動之性質,其中D表管徑,u表流速,ρ表流體密度,μ表流體黏度,試問該無因次群之名稱為? (A)伯數 (B)褔勞得數 (C)雷諾數 (D)史密特數 (E)普蘭特數。
  17. 25°C的水流經一內徑為100mm的圓管,其體積流率為0.01m3/s,所得雷諾數為Re1,若將圓管內徑改為50mm,其它條件不變,得雷諾數為Re2,則Re1:Re2= (A)21/2:1 (B)2:1 (C)1:1 (D)1:2。
  18. 下列何者一般被視為不可壓縮流體? (A)液態水 (B)水蒸氣 (C)冰 (D)空氣。
  19. 密度為ρ的液體在內徑為D的圓管內流動,經測量其質量流率為m,則液體之流速為: (A)xD2/4mρ(B)xρD2/4m (C)4mρ/ xD2 (D)4m/πρD2
  20. 密度為ρ,黏度為μ的流體在內徑為D的圓管內流動,其流速為u,則雷諾數為: (A)Dμρ/u (B)Duρ/μ(C)Dμ/ρu (D)Du/ρμ。
  21. 流體在圓管內流動,其流動方式為層流時,雷諾數是小於(A)2100 (B)4000 (C)10000 (D)400000。
  22. 對於一般物質而言,黏度是溫度的函數,下列有關溫度上升時物質黏度之敘述何者正確? (A)液體黏度增加,氣體黏度減小 (B)液體黏度減小,氣體黏度增加 (C)液體、氣體黏度均增加 (D)液體、氣體黏度均減少。
  23. 下列何者為動量傳送之推動力? (A)質量差 (B)溫度差 (C)速度差 (D)濃度差。
  24. 下列敘述何者有誤? (A)在一大氣壓下,溫度上升,空氣之黏度上升 (B)在一大氣壓下,溫度上升,水的黏度上升 (C)厘泊(centipoise)是黏度單位(D)克/(厘米­秒)為黏度單位。
  25. 密度為1000kg/m3,不可壓縮牛頓流體在一圓管中流動,其流速為100m/hr,管之內徑為0.1m,流體之黏度為10kg/(hr.m),則其雷諾數等於: (A)10000(B)5000(C)1000(D)500 (E)100。
  26. 在標準狀態下,下列何者為牛頓流體? (A)黏土 (B)水泥 (C)紙漿 (D)澱粉之懸浮液 (E)水。
  27. 某一不可壓縮牛頓流體在圓管內作緩慢穩定流動時,是以層流之方式流動,則其雷諾數最可能為: (A)9000 (B)7000 (C)5000 (D)3000 (E)1000。
  28. 流體之絕對黏度與密度之比值稱為: (A)比黏度 (B)相對黏度 (C)動力黏度(D)極限黏度 (E)色博燃料油與路油黏度。
  29. 設M、L、T分別代表質量、長度、時間,則雷諾數之因次為: (A)〔ML-3〕(B)〔LT-1〕(C)無因次 (D)〔ML-1,T -1〕(E)〔M〕。
  30. 有關動粘度之敘述,下列何者為錯誤? (A)單位為泊 (B)定義為粘度/密度(C)CGS制單位為cm2/s (D)常用之單位為厘史托克。
  31. 流體(密度為1g/cm3,黏度為0.8cP)以平均流速1.0m/s流經管直徑為10mm之圓管,則此流體在管中流動的雷諾數為: (A)1.25×102 (B)1.25×103 (C)1.25×104 (D)1.25×105
  32. 液體的黏度隨溫度的增加而: (A)增加 (B)減少 (C)不變 (D)不一定
  33. 水在圓管中若為層流之流動,下列敘述何者正確? (A)管中心流速最大,剪應力為零 (B)管中心流速最大,剪應力最大 (C)管壁流速為零,剪應力為零 (D)管壁流速最大,剪應力為零。
  34. 下列何者為非牛頓流體? (A)水 (B)酒精 (C)黏土 (D)汽油。
  35. 常溫下水的黏度μ=0.01g/cm-sec ,密度ρ=1g/cm3,當流經內徑10cm之圓管,流速1.27cm/sec,則雷諾數Re為: (A)1270 (B)127 (C)12.7 (D)1.27。
  36. 流體在圓管內呈層狀流動時,則其雷諾數應在下列那一個範圍? (A)大於4000 (B)小於2100 (C)介於2100與4000之間 (D)大於21000。
  37. 牛頓流體在水平圓管中層流之速度分佈曲線為下列何者? (A)直線 (B)雙曲線 (C)拋物線 (D)以上皆非。
  38. 下列何者是動量傳送之推動力? (A)質量差 (B)溫度差 (C)速度差 (D)濃度差。
  39. 對圓管內流體之流動而言,雷諾數中之特性長度慣指: (A)外管徑 (B)管厚(C)內管徑 (D)管長。
  40. 常溫下,水之絕對黏度約為: (A)1厘泊 (B)0.1厘泊 (C)0.2厘泊 (D)0.02厘泊。

二、填充題

  1. 當流體流動時,沒有漩渦出現,流體若細分成薄層觀察,則各層流體間保持平行流動及不相混合的流動行為,稱為_______流。若流體間產生許多漩渦,流體流動的方向紊亂,造成混合的現象,此種流動形為,稱為________流。 
  2. 流體的流動行為,常以雷諾數表示,公式為_________,物理意義為_______力÷_______力。圓管內流體的雷諾數在_________時,以層流流動;當雷諾數________時,以擾流流動。而雷諾數在________間時,稱為過渡流,此時流體的流動不穩,有時層流,有時擾流。
  3. 流體的黏度受溫度影響,溫度升高時,液體的黏度________,氣體的黏度_______
  4. 水、空氣等流體在圓管內流動時,速度分佈呈________形,管中心處流體的速度最________,管壁處流體的速度最______

三、簡答與計算題 

  1.  繪簡圖說明流體以層流在圓管內流動的速度分佈。 
  2. 一輸水管路的上游內徑50 mm,下游的內徑縮小為40 mm。已知上游的體積流率為2.0L/s,問下游的平均速度為多少m/s?
  3. 水於20°C(密度0.997 g/cm3,黏度1.0 cP),以0.045m3/s的流率流經一內徑12 cm的圓管,問管內水的雷諾數為多少?其為層流或擾流? 
  4. 內徑8.0mm的氣體輸送管,管內流通20°C,101.3 kPa的空氣,平均速度為1.0m/s,問雷諾數為多少?其為層流或擾流?已知空氣的黏度0.02 cP,並可視為理想氣體。