材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)

第一章 <

第二章 流体的主要物理性质

1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质

答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

2、在图所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水此时管内流速υ2及流量Q 各为若干(注意：管B 端并未接触水面或探入水中) 解：选取过水断面1-1、2-2及水平基准面O-O 1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程 ，

!

再选取水平基准面O ’-O ’，

列过水断面2-2及3-3的贝努利方程

|

(B) 因V2=V3 由式(B)得

|

图 虹吸管

g

p

H g

p

a 2202221

21υ

γ

υ

γ+

+

=+

+

g

p p

a 2222

2

υ

γ

γ

+

+

=g

p g p H H a 202)(232

2

221υγυ

γ+

+=+++g

g

p 2102823

22

2

υ

υγ

+

=+

+

)

(28102

水柱m p

=-=γ

)

(19620981022a p p =⨯=)

/(85.10)410(8.92)2(

22

2s m p p g a

=-⨯=--

=γ

γ

υ

@

)

/

(9.1

)

/

(

0019

.0

85

.

10

4

)

015

.0(3

2

2

2

s

L

s

m

A

Q=

=

⨯

⨯

=

=

π

υ

5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 15cm ，d 2=10cm ，水银差压计液面高差h 20cm 。若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。

—

解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2，则由式

const v p =+22ρ可建立有关此截面的伯努利方程： ρ

ρ22

212122p v p v +=+ 根据连续性方程，截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关系

式为

2211v A v A =

所以 ])(1[)(2212212A A p p v --=

ρ 通过管子的流体流量为 ]

)(1[)

(22

1

2212A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以

074.0))15

.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22

2

2

3332

212'2

=-⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=--∆=πρρρA A h g A Q (m 3/s)

-

式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。

如图6-3—17(a)所示，为一连接水泵出口的压力水管，直径d=500mm，弯管与水平的夹角45°，水流流过弯管时有一水平推力，为了防止弯管发生位移，筑一混凝土镇墩使管道固定。若通过管道的流量s，断面1-1和2-2中心点的压力p1相对=108000N/㎡，p2相对=105000N/㎡。试求作用在镇墩上的力。

[解] 如图6—3—17(b)所示，取弯管前后断面1—1和2-2流体为分离体，现分析分离体上外力和动量变化。

设管壁对流体的作用力R，动量方程在x轴的投影为：

*

则

动量方程在x轴的投影为：

镇墩对流体作用力的合力R的大小及方向为：

流体对镇墩的作用力P与R的大小相等方向相反。

(

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg ／m 3

，试求教重度y 和质量体积v 。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：

)m /(88208.9900g 3N V

G

=*===

ργ ∴质量体积为)/(001.01

3kg m ==

ρ

ν

某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN ／m 2时体积为995cm 3，当压强为1MN ／m 2

时

体积为1000 cm 3

，问它的等温压缩率k T 为多少 解：等温压缩率K T 公式(2-1): T

T P V V K ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡∆∆-=1 ΔV=995-1000=-5*10-6m 3

：

注意：ΔP=2-1=1MN/m 2

=1*106

Pa

将V=1000cm 3代入即可得到K T =5*10-9Pa -1

。 注意：式中V 是指液体变化前的体积

如图所示，在相距h ＝的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v ＝s 被拖动时，每平方米受合力F=29N ，求两种油的粘度各是多少

解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为

Y

A F 0y x ν

ητ==