流体与传热学计算题

内某处 p1=1.5at（表压），若局部阻力不计，问距该处 100m 下游处 p2 为多少 Pa?
解（Re1=-310，002～-21截×1面05列，伯努=利0.3方16程4/Reu0.25）
：
Z1g
u12 2
P1
Z2g
u22 2
P2
3600 hf ,12
10 0.0452 4 P1 P2
4.17kg
/
s
Ne Wews 738 4.17 3.08kW N Ne / 3.08 / 0.6 5.13kW
1
16.某液体密度为 800 kg/m3，黏度为 73cP，在连接两常压容器间的光滑管中流动，管径 300mm，总
长为 50m（包括全部局部阻力当量长度），两容器液面差为 3.2m（如图示）。求：（1）管内流量为多
1解36：00先kg计/m算3。流速 Vs C0 A0
2Rg A 1.75103 m3 / s
u
Vs 0.0332
2.05m / s
（1）由
A、B
截面间列柏努力方程：gZ A
PA
uA2 2
gZ B
P4B
uB2 2
hf ,AB
PA PB
l d
u2 2
Pf
0.022 30 870 2.052
：
V d 2u 3600 22.9(m3 / s) 4
求：（1）管路中的质量流量及两槽液面的位差
△ Z；（2）阀门前后的压强差及汞柱压差计的读
u=1.5m
数 R2 。
/Фs 57×3.5m mλ=0.026
ζ=7.
5
若将阀门关小，使流速减为原来的 0.8 倍，设系 统仍为稳定湍流， 近似不变。问：（3）截止阀
P2
hf
管子出口流速：u 2gZ1 14.0(m / s)
管径收缩出的速度：
基准
面
Z1g
P1
u02 2
P0
14.0 (0.15) 2 =u0 (0.135) 2 ，u0=17.28m/s
在水槽液面（1 截面）至收缩管处列伯努利方程：
97 103 17.282
9.81 7
P0
992
2 992
P0 17 103 (Pa) 7.38103 (Pa) Pv ∵P0 Pv，故收缩管处不会发生水汽化
0.25
du
0.316 Re0.25 解得：u=3.513m/s
验证 Re=0.3×3.513×800/0.073=11550﹥4000，假设正确V=，A·u=893.95m3/h
（2）流量减半，流速减半，即
Z1g
u12 2
P1
Z2g
u22 2
解得：le 119m
u=1.7565m/s
P2
0.033
2
6104
9.66104 Pa
（2）由
A、B
段消耗的功率：N
p
ws
p
Vs
VsP
1.75103
9.66104
169.05W
Ne N轴 800 62% 496W N 169.05 100% 34.1%
Ne 496
18.一敞口高位水槽 A 中水流经一喉径为 14 mm 的文丘里管，将浓碱液槽 B 中的碱液（密谋为 1400 kg/m3）
Z2g
u22 2
P2
h f ,12
解：阀门全闭时，在截面 1 截面 2 间列柏努利方程：
阀门水全槽开液时面，距在阀截门面中1心截线面的2 间高列度Z柏：1 努P利2g 方 0程.31：0010.0193.Z811105u21g2
3.1P1(m) g
Z2
u22 2g
P2 g
hf ,12 g
解得
u2=3.24(m/s) 10
指示液为汞 ，孔流系数 C0=0.62。当需测的最大水流量为 18m3/h，问：U 形压差计最大读数 Rmax 为
多解少：？Vs A0u0 A0C0
2gR i 18 0.0252 0.62 29.81R13600 1000
3600 4
1000
R 1.092m
13.密度为 103kg/m3、黏度为 1cP 的水，以 10m3/h 的流量在 φ51×3mm 的水平光滑管内流过。在管
l
le d
u2 2
（ ）2PZ在Paa、1g Pbb0两.0截26面06.间0h05f列,a柏b7.努51利010.2方052程7.：Z45.a4g13.825m2u2a2
Pa
Zb g
ub2 2
8.438 103 ( Pa)
Pb
hf ,ab
P (汞-水
)
gR2
R2 = 0.06826 m=6mm
阀门关闭时： Pa 1000 (ZA 1.8)g Pa 13600 0.5g
基
解得：ZA=5m
准 面
gZ A
u
2 A
2
PA
PC
gZC
uC 2 2
hf ,AC
（1）阀全开：在 A-A 截面和 C-C 外侧截面列伯努利方程：
gZA
81 5
0.018( 50 0.1
15)
1
0.5
u2 2
容易出错
量计来测量流量，流量系数 C0 为 0.63，流体流经孔板的永久压降(局部损失)为 6×104Pa，AB 段摩擦系数 λ
试取计为算0.：0（221。）流体流经 AB 段的压力差；（2）若泵的轴功率为 800W，效率为 62%，求 AB 管段消耗的功
率为泵的有效功率的百分率，已知：操作条件下液体密度为 870kg/m3，U 管指示液为汞，其密度为
22944hswdukgs在截面1截面2间列柏努利方ll????222212?2fupupzgzg212fzgzgh?22eud??60157544380052m?????2a2b22ababfabupupzgzghp?23151000758438102abfabppphpa???2gr?汞水r2006826m6mm3在12两截面间列柏努利方2211221212?22fupupzgzgh21212?fzgzgh?2ellud??????下游阻力增大2934因高位槽水位不变流量减必引起上游a点压强pa增大
7. 40℃水由高位槽经异径收缩管向下流动，40℃水的密度为 992kg/m3，饱和蒸汽压 pv=7.38kPa，当地大气 压为 97kPa。现拟 d0 取 135mm，试问：当不计阻力损失，水在流经收缩管时会不会汽化？
解： 在截面 1 截面 2 间列柏努利方程：
Z1 g
u12 2
P1
Z2g
u22 2
2 1 1.2
1.09m
u 266 1.09 2 19.7m / s ws 3600uA 360019.7 1.21 0.543 46210kg / h 0.05 30
15.已知输水量为 15 m3/h，管径 53 mm，总机械能损失为 40 J/kg，泵的效率 0.6。求：泵的轴
8. 如图所示，水从槽底部沿内径为 100mm 的管子流出，槽中水位稳定。阀门关闭时测得 R=50cm，h=1.8m。
求：（1）阀门全开时的流量
（2）阀门全开时 B 处的表压（阀全开时 Le/d=15，入管口及出管口的阻力系数分别为 0.5 及 1.0，设摩
擦系数λ=0.018）
解： 根据流体静力学基本方程： P P0 gh
400℃的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持 49pa 的真空度。
2
在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为 20℃，地面处的大气压强为
101.33×103pa。流体流经烟囱时的摩擦系数可取为 0.05，试求烟道气的流量为若干？
解 烟囱底端为上游截面 1—1’、顶端内侧为下游截面 2—2’，并以截面 1—1’为基
d=45mm，现测得流量 V 为 12m3/h，摩擦系数 λ 可按 0.02 计，试计算所有局部阻力当量管长 Le 之值。
L= 50 m
基准 面
V=12 L
mλ=30/h. e
02 = ?
解 1-1.2-2 截面列伯努利方程
：
Z1g
u12 2
P1
Z2g
u22 2
P2
hf ,12
9. 8 m
Hg u2 2
解得：P2/ρg=-3.16 mH2O=232 mmHg（真空度）
P1
u12 2
gZ2
P2
u22 2
hf ,12
（2）h 碱 ρ 碱＝ρ 水 h h
l+le=60 m
的阻力系数 ζ 变为多少? （4）阀门前的压强 Pa 如何变化?为什么?
解（1）管路中的质量流量及两槽液wS
：面的Z1位g 差u△212
Z；P1
Z2g
u22 2
P2
4
h
d 2u
f ,12
2.94(kg / Z1g Z2g
s)
在截面 1 截面 2 间列柏努利方
h程f ：
解 ： 主 管 道 流 u Vs / A (8 / 3600) /[( / 4) 0.0512 ] 1.09m / s
（速1：）文丘里喉部 M 处的流速u2 Vs / A2 (8 / 3600) /[( / 4) 0.0142 ] 14.4m / s
在高位水槽上面与
M
处截面间的列柏努利方程得： gZ1
hf ,AC
hf
l
d
le
u2 2
解出：u=3.02m/s
V
4
0.12 3.02 3600
85.34(m3
/
h)gZ
A
u
2 A
2
PA
gZ B
u2 2
PB
hf ,AB
PB 1.75104 (Pa（) 表压）
（2）阀全开：在 A-A 截面和 B-B 截面列伯努利方程：
hf ,AB
hf ,12
Re gz1
du h
0.3 1.7565 800
73103
5775
f 12
( l d
) u2 2
解得：
14.3
0.316
0.036
Re0.25
u2
le
u2
2 d2
17.右图，有一直径为 Φ38×2.5mm，长为 30m 的水平直管段 AB，在其中装有孔径为 16.4mm 的标准孔板流
hf V 1 d 2u u 2.1(m / s) 4
hf
l le d
u2 2
Hg u2 l le u2
2
d2
le
2 9.81 9.8 2.12
1
0.045 0.02
50
45.85m
12.有一内径 d＝50mm 的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板内孔直径 d0=25mm，U 形压差计的
少？
（2）若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？
按解该：g（z管11折 Z算1g的h当f 1u量2122 长 度P1又dl是uZ222多g少 ？u22层2 流P：2 λ=64/hRfe,1；2 湍流 λ=0.316/Re
计算 λ 需要流型，先按一种计算，然后进行验证，假设湍流R：e
功解率：。取池内水面为截面 1，作为基准面；输水管出口为截面 2，
则Z有1g：
u12 2
P1
We
Z2g
u22 2
P2
hf
u2
15 3600 0.0532
1.89m / s
2
We
9.81 20 1.892 2
500 103 1000
40
738J
/ kg
ws
4
Vs
15 1000 3600
（3 在 1、2 两截面间列柏努利方Z1g
） 程：
Z1g Z2g
hf
,12
l
le d
u12 P1 2
u2 2
Z2g
u22 2
29.3
P2
hf ,12
（4）因高位槽水位不变，流量减
下游阻力增
必引起上游 a 点压强 Pa 增
11.水塔供小水系统如附图所示。管路总长 50m（大不包括局部阻力当量大长。度），水塔内水位高 9.8m，管内径
：
准hf 水平P1面。P2在两g截Z2面间烟列道柏g气Z式1的密u21度2 ：
p1
gZ 2
u22 2
p2
hf
pM
1.033105 30
RT 8.314103 273 400
Baidu Nhomakorabea
1
0.543kg
/ m3
pa1、pa2 分别表示烟囱底端与顶端大气压强P1= pa1—49(Pa )
P2 pa2 pa1 (大气密度）gZ2 因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强
标准状况下空气的密度为 1.293kg/m3，所以 1.0133×105Pa、20℃时的密度 ' 1.293 273 1.2kg / m3
为: hf
pa,1 49 pa,1 353 9.81 30 266J / kg 0.543
hf
l de
u2 2
273 20
de
4
11.2
1.75(m / s)
hf
P2
l d
u2 2
Re
du
0.045 1.75 1000 103
78750
0.3164 187500.25
0.019
P2 8.3104 P（a 表压）
14.内截面为 1000mm×1200mm 的矩形烟囱的高度为 30m。平均摩尔质量为 30kg/kmol，平均温度为
0.018
30 0.1
0.5
3.022 2
9. 在图示装置中，水管直径为 Φ57×3.5 mm。当阀门全闭时，压力表读数为 0.3 大气压，而在阀门 开启后，压力表读数降至 0.2 大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mH2O，求水的流 量为若干 m3/h？
Z1g
u12 2
P1
抽吸入管内混合成稀碱液送入 C 槽，各部分标高如附图所示；输水管规格为 Φ57×3 mm，自 A 至文丘里喉
部 M 处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在内）为 20 m，摩擦系数可取 0.025。
（1）当水流量为 8 m3/h 时，试计算文丘里喉部 M 处的真空度为多少 mm Hg； （2）判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据）。如果能被吸入， 吸入量的大小与哪些因素有关？