流体流动习题(计算题)解答
习题解答
1-41一敞口贮槽中装有油（密度为917kg/m 3）和水，液体总深度为3.66m ，其中油深为3m 。试计算油水分界处及贮槽底面的压力，分别用绝压和表压表示。（当地大气压为101.3kPa ）
解：油水分界处：
表压：kPa gh p 0.27381.9917111=??==ρ 绝压：kPa p 12810013.1107.2541=?+?= 贮槽底面的压力：
表压：kPa gh p p 5.3366.081.91000107.242212=??+?=+=ρ 绝压：kPa p 13510013.110347.3542=?+?=
1-42用U 形压力计测量容器内液面上方的压力，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3，h 1=0.3m ，h 2=0.4m ，R=0.4m 。试求： （1）容器内的表压；
（2）若容器内的表压增大一倍，压力计的读数R ‘。 解：（1）如图，1-2为等压面。
)(211h h g p p ++=ρ gR p p a 02ρ+= gR p h h g p a 021)(ρρ+=++ 则容器内表压：
k P a h h g gR p p a 2.4781.97.090081.94.013600)(210=??-??=+-=-ρρ
（2）当容器内的表压增大一倍时，此时
2
'
2'
2
R R h h -+
=
)
2
()('
21'
02
'1'
0'R R h h g gR h
h g gR p -+
+-=+-=ρρρρ表
整理得
2
/)
2/(021'
g g R h h g p R ρρρ--++=
‘
表
m
77.02
/81.990081.913600)
2/4.07.0(81.990010
2.4723
=?-?-??+??=
1-43如图所示，用复式压差计测量某蒸汽锅炉液面上方的压力，指示液为水银，两U 形压差计间充满水。相对于某一基准面，各指示液界面高度分别为z 0=2.0m, z 2=0.7m, z 4=1.8m, z 6=0.6m, z 7=2.4m 。试计算锅炉内水面上方的蒸汽压力。
习题1-42 附图
h 1 h 2
解：等压面：654321,,p p p p p p === )(10012z z g p p p a -+==ρ
)
(23234z z g p p p --==ρ )
(540456z z g p p p -+==ρ
)(676z z g p p --=ρ
整理得
)()()()(6723540100z z g z z g z z g z z g p p a -----+-+=ρρρρ
蒸汽表压为
kPa
Pa z z z z g z z z z g p p a 3051005.3)6.04.27.08.1(81.91000)6.08.17.00.2(81.913600)
()(5
672354100=?=-+-??--+-??=-+---+-=-ρρ
1-44精馏塔底部用蛇管加热使液体汽化，液体的饱和蒸汽压为1.093×105
Pa ，液体密度为950 kg/m 3
。采用Π形管出料，Π形管顶部与塔内蒸汽空间用一细管AB 连通（见附图）。试求：
（1）为保证塔底液面高度不低于1m ，Π形管高度H 应为多
少？
（2）为防止塔内蒸汽由连通管逸出，Π形管出口液封高度H ′
至少应为多少？
解：(1) 因A 、B 连通，所以m
H
1=
(2) 'gH p p p p p a v C B A ρ+==== 所以，m
g
p p H a
v 86.081
.995010
013.110
093.1'5
5
=??-?=
-=ρ
1-45如图所示，两直径相同的密闭容器中均装有乙醇（密度为800kg/m 3），底部用一连通器相连。容器1液面上方的表压为104kPa ，液面高度为5m ；容器2液面上方的表压为126kPa ，液面高度为3m ；试判断阀门开启后乙醇的流向，并计算平衡后两容器新的液面高度。
解：比较两容器液面处总势能的大小。
水
p a
习题1-43 附图
习题1-45 附图
习题1-44 附图
'
贮罐1： kg
J g z p /7.30581.95800
10
10410
013.13
5
11
=?+?+?=
+ρ 贮罐2： kg
J g z p /6.31381.93800
10
12610
013.13
5
22
=?+?+?=
+ρ
因
g
z p g z p 22
11
+<
+ρ
ρ
故阀门开启后乙醇将从容器2向容器1流动。
设平衡时，容器1的液位上升了h 米，因两容器直径相同，故同时容器2的液位也下降了h 米 。平衡时，两贮罐液面处势能应相等，即
g
h z p g h z p )()(22
11
-+=
++ρ
ρ
m
g
g z z p p h 4.081
.9281
.9)53(800
10
104101262)(3
3
121
2=??-+?-?=
-+-=
ρ
故平衡时两容器液面高度分别为
m
h z z m
h z z 6.34.044.54.051'
2
1'
1
=-=-==+=+=
1-46 附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa （表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa （表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m ，管内径为140mm ，丙烯密度为600kg/m 3。现要求输送量为40×103
kg/h ，管路的全部能量损失为150J/kg （不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。
解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口内侧2-2’间列柏努利方
程，并以1-1’面为基准面:
f
e W
u p g z W u p g z ∑++
+=++
+
22
2
221
1
12
12
1ρ
ρ
简化:
f
e W
u p g z W p ∑++
+
=+2
22
21
2
1ρ
ρ
f
e W
g z u p p W ∑+++
-=22
21
22
1ρ
()
s
m d
q u m /2.114
.0785.0600
3600/10
40785.0/2
3
2
2=???=
=
ρ 150
81.9302.12
1600
10
)0.23.1(2
6
+?+?+
?-=
∴e
W
kg J /6.721-=
∴
不需要泵, 液体在压力差的作用下可自动回流至塔中。
习题1-46 附图
1-47如附图所示，水由高位槽经管道从喷嘴流入大气，水槽中水位恒定。已知d 1=125mm ，d 2=100mm ，喷嘴内径d 3=75mm ，U 形压差计的读数R ＝80mmHg 。若忽略水在管路中的流动阻力，求水槽的高度H 及喷嘴前压力表读数。
解：在1－2截面间列柏努利方程
2
2
2
22
11
12
12
1u p g z u p g z +
+=+
+
ρ
ρ
)(2
1)(2
12
22
121u u p p g z z -=
-+
-ρ
即
)(2
1)
(2
12
20u u Rg -=-ρ
ρρ
（1）
由连续性方程
112
12
212
56.1100125u u u d d u =??? ??=???
? ??= （2）
将（2）代入（1）中，
2
1
21212072.0)56.1(2
1)
(u u u Rg =-=
-ρ
ρρ
s
m Rg u /7.31000
72.0)
100013600(81.908.072.0)(01=?-??=
-=
ρ
ρρ
s
m u u /78.57.356.156.112=?==
喷嘴处流速：
s m u u d d u /28.107.39257512512
12
313
=?=???
??=???
? ??=
在水槽与喷嘴出口处列柏努利方程，并简化
m
u g
H 39.528
.1081
.921212
2
3=??=
=
在喷嘴前后列柏努利方程，并简化 2
2
2
32
44
u u p =
+
ρ
喷嘴处压力：
kPa
u u p 1.36)78.528
.10(2
1000)(2
2
2
2
42
34=-?=
-=
ρ
（表压）
习题1-47附图
1-48如附图所示，水从倾斜直管中流过，在A 与B 截面间接一空气压差计，其读数R=10mm ，A 、B 间距离为1m 。试求： （1）A 、B 两点的压力差；
（2）若管路水平放置而流量不变，则压差计读数及两点的压差有何变化？
解：（1）等压面 21p p =
而 11gh p p A ρ-=，()g R h g R p p B ρρ---=202 所以 ()g R h g R p gh p B A ρρρ---=-201 整理得：
()()kPa
g h h Rg p p B A 5100081.930sin 181.901.01000210=???+??=-+-=-
ρ
ρρ
（2）对于等径管路，U 形压差计读数实际反映流体流经该段的能量损失。因流量不变， 流动阻力不变，故U 形压差计的读数没有变化，即R 大小与管路放置方式无关。 水平放置时，
()Pa
Rg Rg p p B A 1.98100081.901.00=??=≈-=-ρρρ
1-49 欲测定液体的粘度，通常可采用测量其通过毛细管的流速与压降的方法。已知待测液体的密度为912kg/m 3，毛细管内径为2.22mm ，长为0.1585m ，测得液体的流量为5.33×10-7m 3/s 时，其压力损失为131mmH 2O （水的密度为996kg/m 3
）。不计端效应，试计算液体的粘度。
解：设液体的流动为层流。 液体的流速
s
m d
q u V /138.0)
1022.2(785.010
33.5785.02
3
7
2
=???=
=
--
由哈根-泊谡叶方程
2
32d
ul p μ=
?
得 s
Pa ul p d ??=???????=
?=
---3
3
23
2
10
01.91585
.0138.03281
.999610
131)1022.2(32μ
校核雷诺数
2000
0.3110
01.9912
138.010
22.2Re 3
3
<=????=
=
--μ
ρ
du
所以层流流动成立，以上计算正确，该液体的粘度为9.06×10-3Pa·s 。
习题1-48 附图
h 1
1
1-50如图所示，水在φ57×3mm 的倾斜管路中流过，管路中装有U 型压差计，其读数为94mmHg 。AB 段管长为5m ，阀门的局部阻力系数为5，管内摩擦系数为0.025。试求：
（1） AB 两截面间的压力差； （2） 水在管中的流量；
（3） 若保证水的流量及其它条件不变，而将管路水平放
置，则U 形压差计的读数及AB 两截面间的压力差有何变化？
解：（1）U 形压差计读数直接反映两截面静压能与位能总和之差，即
gR
gz p gz p B B A A )()()(0ρρρρ-=+-+ （1）
则A 、B 两截面间的压力差
k P a
gR
z z g p p A B B A 56.14094.081.9)100013600(3.081.91000)()(0=??-+??=-+-=-ρρρ
（2）对于均匀的管路，U 形压差计读数实际反映流体流动阻力的大小，即
B
A f W gR -∑=-,0)(ρρρ （2）
将阻力计算式代入， 2
)
()(2
0u
d l gR ρζλ
ρρ+=-
即
2
1000
)5051
.05
025.0(094.081.9)100013600(2
u ?
+?
=??-
水流速 s
m u /77.1=
则水的流量
h
m
s m
u d q V /13/10
61.377.1051
.0785.04
3
3
3
2
2
=?=??==
-π
（3）当水流量及其它条件不变而将管路水平放置时，由于水的流动阻力未发生变化，而U 形压差计读数又仅反映流体流动阻力的大小，因此其读数不变，仍为94mmHg 。
由式（1），此时B A z z =，则两截面的压力差
kPa
gR
p p B A 62.11094.081.9)100013600()(0=??-=-=-ρρ
1-51用压缩空气将密度为1200 kg/m 3的碱液自低位槽送至高位槽，两槽的液面维持恒定。管子规格为φ60×3.5mm ，各管段的能量损失分别为=∑AB
f W
,2
,u W CD f =∑，2
,5.1u
W
BC
f =∑（J/k
g ）（u
为碱液在管内的流速）。两U 形压差计中的指示液均为水银，R 1=60mm, h=100mm 。试求（1）压缩
0.3m
习题1-50 附图
空气的压力p 1；（2）U 形压差计读数R 2。
解：（1）2
01,5.1)
(u
g R W BC
f =-=
∑ρ
ρρ
05
.41100
5.1)
120013600(81.906.018.1)(012
=?-??=
-=
ρ
ρρg R u
s m u /01.2=∴
在低位槽1与高位槽2间列柏努利方程
2
12
2
2
21
2
112
12
1-∑++
+
=+
+f W
p u g z p u g z ρ
ρ
86
.13101.25.381.9125.12
2
2
2
22121
=?+?=+++==∑+=-u u u g z W g z p f ρ
kPa
p 2.1581=∴
（表压）
（2）在低位槽1与B 处3间列柏努利方程
3
13
2
3
31
2
112
121-∑++
+
=+
+
f W
p u g z p u g z ρρ
2
3
2
2
31
,2
31
3
01
.22
381.941200
102.1582
12
1?-?-?=
--
-=
∑--
-=
u
u g z p W u g z p p AB f ρ
ρ
ρ
kPa
p 5.863=∴
（表压）
由静力学方程
2
03gR p gh p a ρρ+=-
m
g
gh
p p R a 64.081
.9136001
.081.91200105.863
032=???-?=
--=
ρρ
1-52如图所示的输水管路系统，测得A 、B 两点的表压分别为0.2MPa 和0.15MPa 。已知管子的规格为φ89×4.5mm ，A 、B 间管长为40m ，A 、B 间全部局部阻力的当量长度为20m 。设输送条件下水的密度为1000kg/m 3，粘度为1cP ，摩擦系数与雷诺数的关系为25
.0Re
3164.0=λ
。试求：
（1）A 、B 间的压头损失；
（2）若在A 、B 间连接一U 形压差计，指示液为汞，则其读
习题1-51 附图
4m
12m
数为多少？
（3）管路中水的流量。
解：（1）在A 、B 间列柏努利方程
fAB
B
B
B A
A
A h g
p u g
z g
p u g
z ∑++
+=+
+
ρρ2
2
2121
m
g
p p u u g
z z h B
A B A B A fAB 10.481
.9100010)5.12(1)(21)(5
2
2
=??-+
-=-+
-+
-=∑ρ
（2）U 形压差计
m
h R h g Rg fAB fAB 325.010.41000
136001000)(00=?-=
∑-=
∑=-ρ
ρρρρρ
（3）()
g
u d
l l g
u d
l l du g
u d
l l h e e e fAB
2)
(
3164.02/3164
.0275.125
.125
.02
25
.02
∑+=∑+=
∑+=∑ρ
μμρλ
81
.9208
.02040)
1000
10
1(
3164.01.475
.125
.125
.03
?+??=-u
解得 s m u /70.2=
流量 h
m
s m
u d q V /9.48/0136.070.208.0785.04
3
3
22==??==
π
1-53 某厂有一蒸汽锅炉，每小时产生烟道气360000m 3
，通过烟囱排至大气中。烟囱底部气体压强较地面上的大气压强低25mmH 2O 。设烟囱是由钢板铆接而成的圆筒，内径为3.5m ，烟囱中气体的平均温度为260℃，在此温度下烟道气的平均密度为0.6 kg/m 3，平均粘度为0.028cP 。大气的温度为20℃，在此温度下，在烟囱高度范围内，大气的平均密度为1.15 kg/m 3。问此烟囱需多少米高？（设相对粗糙度0004
.0/=d ε
）
解：烟囱内气体流速为：s
m A q u
V /4.105
.3785.036003600002
=??=
=
5
3
10
8.710
028.06.04.105.3Re ?=???=
=
-μ
ρ
du ，湍流
0004
.0/=d ε，由摩擦系数图查得0165
.0=λ
设烟囱底部为1-1’截面，且为基准水平面，烟囱顶部内侧为2-2’截面，在1-1’与2-2’截面间列柏努利方程
2
122
2
2
12
1
1
22-∑+++
=
++f h z g
u g
p z g
u g p ρρ
式中，Pa
O mmH p 245100081.910
25253
21
-=???-=-=-（表压），
u
u u ==21，01=z ，H z =2
烟囱内侧烟气压力 2p 等于烟囱外侧空气压力
空气
2p ，而空气看作静止，根据静力学基本方程
H
gH p p air air 81.915.122?-=-==ρ（表压）
将各已知条件代入柏努利方程
81
.924
.105
.30165.081
.96.081.915.181
.96.02452
???
++??-=
?-
H H H
解得：m
H 8.46=
1-54 密度为800 kg/m 3的油在水平管中作层流流动。已知管内径为50mm ，管长为120m （包括所有局部阻力的当量长度），管段两端的压力分别为MPa p 11=，MPa p 95.02=（均为表压）。已测得距管中心 r=0.5R （R 为管子的内半径）处的点速度为0.8m/s ，试确定该油品的粘度。
解：根据圆形管内流体层流流动时的速度分布方程，???
?
?
?-=?
2
21R r
u u c
当R
r
5.0=时，8
.0=?
u
m/s ，
代入 ()25.018.0-=c u 解得 s m u c /07.1=
平均流速 s m u u c /53.007.15.05.0=?==
根据哈根-泊谡叶方程，层流时压力损失 2
32d
ul p μ=
?
则 s
Pa ul
pd
?=????-=
?=061.0120
53.03205
.010
)95.01(322
6
2
μ
1-55附图所示为溶液的循环系统，循环量为3m 3/h ，溶液的密度为900kg/m 3。输送管内径为25mm ，容器内液面至泵入口的垂直距离为3m ，压头损失为1.8m ，离心泵出口至容器内液面的压头损失为2.6m 。试求：
（1）管路系统需要离心泵提供的压头；
（2）泵入口处压力表读数。
解：（1）对于循环流动系统，泵所提供的压头完全用于克服管路阻力，即
习题1-55 附图
3m
m h H f e 4.46.28.1=+=∑=
（2）在容器液面1与泵入口处2间列柏努利方程
2
122
2
2
12
1
1
22-∑+++
=
++f h z g
u g
p z g
u g p ρρ
s
m d
q u V /7.1025.0785.03600/3785.02
2
2=?==
kPa
h g
u z g p f 29.9)8.181
.927
.13(81.9900)
2(2
212
2
12=-?-
??=∑--
=-ρ
1-56 如附图所示，将密度为920 kg/m 3，粘度为 0.015Pa?s 的液体利用位差从贮槽A 送入贮槽B ，A 、B 槽中气相压力分别为57kPa 、60kPa 。管路为222?φmm 的钢管，其长度（包括所有局部阻力的当量长度）为25m 。试求管内液体流量。
解： 在高位槽液面1-1’与管出口外侧2-2’间列柏努利方程：
2122
2
2
12
1
1
,22-∑+++
=
++f h z g
u g
p z g
u g p ρρ
简化
2
1,12
1-∑=+-f h z g
p p ρ （1）
其中 g
u d
l l h e f 22
21,∑+=∑-λ
设流动为层流，则Re
64=λ
，()g d l l u h e f ρμ2
2
1,32∑+=
∑-
代入（1）式
()g
d l l u z g
p p e ρμρ212
132∑+=
+- （2）
()()s m l l d g z p p u e /89.025015.032920018.081.9492010605732232121=??????
??????+?-=∑+????? ??+-=μρ
ρ
校核：2000
983015
.089
.0920018.0Re
=
μ
ρ
du
故假设成立，以上计算有效 流量 h
m
s m
u d q V /81.0/10
26.289.0018
.0785.04
3
3
4
2
2=?=??==
-π
1-57 1000
=ρ
kg/m 3、31
.1=μ
cP 的冷却水由高位槽送往常压冷却塔喷淋（见附图），输送管尺
B
寸为5.489?φmm ，直管及全部局部阻力当量长度之和为120m ，设湍流时摩擦系数可按25
.0Re
3164.0=
λ计
算，试求冷却水流量。
解：在高位槽液面1与喷嘴出口2面间列柏努利方程，且以2面为基准面
f
h z g
u g
p z g
u g p ∑+++
=
++22
2
2
12
1
1
22ρρ
式中，0,0,0,10221211======z p p u u m z 简化 f h z ∑=1
即 g
u d l l z e 22
1∑+=λ
131
.0120
08
.01081.92212
=???=
∑+=
e
l l d gz u
λ
设流动为湍流，则 25
.0Re
3164.0=
λ 有
131
.0Re
3164.02
25
.0=u
51.61031.1100008.03164.0131.03164.0131.025
.03
25
.075
.1=?
?
? ????=???
?
??=-μρ
d u
得 s m u /92.2=
验证：5
3
10
78.110
31.11000
92.208.0Re
?=???=
=
-μ
ρ
du 为湍流，以上计算正确。
冷却水流量
h
m
s m
u d q V /9.52/0147.092.208.0785.04
3
3
2
2==??==
π
1-58从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。气体流量为3600m 3/h ，废气的物理性质与50℃的空气相近，在鼓风机吸入管路上装有U 形压差计，指示液为水，其读数为60mm 。输气管与放空管的内径均为250mm ，管长与管件、阀门的当量长度之和为55m （不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为15m ，已估计气体通过洗
涤塔填料层的压力损失为2.45kPa 。管壁的绝对粗糙度取为0.15mm ，大气压力为101.3 kPa 。试求鼓风机的有效功率。
习题1-58 附图
习题1-57 附图
解: 以吸入管测压处为1-1’面,洗涤塔管出口内侧为2-2’面,列柏努力方程:
f
e W
u p g z W u p g z ∑++
+
=++
+2
22
22
11
12
12
1ρ
ρ
简化:
f
e W
g z W p ∑+=+21
ρ
其中: a O H p gR p 6.58806.081.9100021=??==ρ
s
m d
q u V /38.2025
.0785.03600/3600785.02
2
=?=
?=
50℃空气物性: s p m kg a ??==-63106.19,/093.1μρ 5
6
10
84.210
6.1938
.20093.125.0Re ?=???=
=
-μ
ρ
du
又
0006
.0250
15.0==d
ε
查得 018.0=λ
塔
出进f e
f W u d l l W +++∑+=∑∴2
)(2
ξξλ
ρξξλ
'
2)
(2
p u
d
l l e
?+
++∑+=出进
093
.11045.22
38.20)5.125
.055018.0(3
2
?+
?
+?
=
kg J /3375= ρ/12p W g z We f -∑+=∴
kg J /2984093.1/6.588337581.915=-+?=
kW We q We q Ne V m 26.32984093.136003600=??===∴ρ
1-59 如附图所示，高位槽中水分别从BC 与BD 两支路排出，其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为10m 。AB 管段的内径为38mm 、长为28m ；BC 与BD 支管的内径相同，均为32mm ，长度分别为12m 、 15m （以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度）。各段摩擦系数均可取为0.03。试求：
（1）BC 支路阀门全关而BD 支路阀门全开时的流量； （2）BC 支路与BD 支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。
习题1-59 附图
10
解：（1）在高位槽液面与BD 管出口外侧列柏努利方程：
f
W
u g z p u g z p ∑++
+=
+
+2
222
2
111
2
12
1ρ
ρ
简化 ： fABD W zg ∑=?
而 2
2
2
222
11
u d l u d l W W W BD AB fBD fAB fABD λ
λ
+=∑+∑=∑
∴
2
032
.015
03.02
038
.02803.081.9102
22
1u u ?
?
+??=?
化简 1.9803.705.112221=+u u
又由连续性方程：
112
12
2
1241.1)32
38(
)(
u u u d d u ===
代入上式：
1.9841.103.705.1121221=?+u u 解得：s m u /98.11= 流量：h
m s m u d q V /08.8/10
244.298.1038
.0785.04
3
33
2
12
1=?=??==
-π
（2）当 BD ，BC 支路阀均全开时：
C ，
D 出口状态完全相同，分支管路形如并联管路，
fBD
fBC
W
W
∑=∑∴
2
2
2
22
233
u d l u d l BD BC λ
λ
=
2
2
2
31512u u =∴
2
3118.1u u =∴ (1)
又 321V V V q q q +=
32
322
212
14
4
4u d u d u d π
π
π
+
=
32
22
12
323238u u u +==22
118.232u ?
21502.1u u =∴ (2)
在高位槽液面与BD 出口列柏努利方程：
f B D f A B f W W W z
g ∑+∑=∑=?
2
032
.01503
.02
038.028
03
.081.9102
22
1
u u +=?
1.9803.705.112
221=+u u (3)
将（2）代入（3）式中：
1.9803.750
2.105.112
2222=+?u u
解得：s
m u s
m u s m u /96.1/63.2/752.1312===
流量：h
m s m u d q V /73.10/1098.263.2038
.0785.04
3
3
3
2
12
11=?=??==-π
h m s m u d q V /07.5/10
408.1752.1032.0785.04
3
3
3
2
22
22=?=??==-π
h
m s m u d q V /67.5/10
576.196.1032
.0785.04
3
3
3
2
32
33=?=??==-π
1-60 一锐孔直径为0.06m 的孔板流量计，安装在直径为0.154m 的管道中。密度为878 kg/m 3
、粘度为4.1cP 的石油流过此管道，测得锐孔两侧的压力差为93.2kPa 。试计算石油的流量。
解：
151
.0)
154
.006.0(
2
1
0==A A
设ec e R R >，查得 61.00=C
h
m
s m
p
A C q V /4.90/0251.0878
10
2.93206
.0785.061.023
3
3
2
0==????=?=ρ
s m d q u V
/35.1154
.0785.00251.0785.02
2
1
=?=
=
4
4
3
110
210
45.410
1.4878
35.1154.0?=>?=???=
=
-ec e R u d R μ
ρ
∴假设正确，以上计算有效。
1-61用离心泵将常温水从蓄水池送至常压高位槽（如附图所示）。管路的尺寸为5.357?φmm ，直管长度与所有局部阻力的当量长度之和为240m ，其中水池面到A 点的长度为60m ，摩擦系数取为0.022。输水量用孔板流量计测量，孔板孔径为20mm ，流量系数为0.63，读数为0.48m ，两U 形压差计的指示液均为汞。试求：
（1）每kg 水从泵所获得的净功；
（2）A 截面处U 形压差计读数1R ；
（3）若将常压高位槽改为高压高位槽，则U 形压差计读数R 1、R 2如何变化？
解：（1）每kg 水从泵所获得的净功即为有效功e W 。
在水池1-1′与高位槽2-2′间列柏努利方程，且以
1-1′截面为基准面，有
f
e W
p
u zg W ∑+?+
?+
?=ρ
2
2
式中，021==u u ，021==p p （表压），01=z ，m z 152= 流量：
/s
m 10
15.21000
)
100013600(81.948.0202
.0785.063.0)
(23
3
2
020
0-?=-?????=-=ρ
ρρg R A C q V
s
m A
V u S /1.105
.0785.010
15.22
3=??=
=-
kg
J u d
l l W e f
/9.632
1.105
.0240022.02
2
2
=??=∑+=∑λ
代入，得 kg J W g z W f e /2119.6381.9152=+?=∑+= （2）A 截面U 形管压差计读数1R ：
在A-A′与2-2′间列柏努利方程，并简化
2
,22
2
-∑+=+
A f A
W
g z u
p ρ
∑
=?-?
=-kg
J W A f /9.472
1.105
.060240022.02
2,
kPa
u
W
g z p A f A 1.57)2
1.19.4781.91(1000)2
(2
2
2
,2=-+??=-
∑+=-ρ（表压）
对于U 形压差计 ()g R g R p A 0111ρρ=++
()()m
g
g
p R A 54.081
.910001360081
.9100010
71.54
1=?-?+?=
-+=
ρρρ
（3）当将常压高位槽改为高压高位槽时，管路特性曲线发生变化，新工作点如图所示，流量减少，故R 2降低；
Q ↓→ u ↓→ W f 1-A ↓, 同时W e↑→ p A ↑→ R 1↑
Q
习题1-61 附图
1-62 如图所示的输水实验装置，已知泵进、出管路直径相同，内径均为65mm ，两水池液面间的垂直距离为15m ，孔板流量计的孔径为25mm ，流量系数为0.62。已测得孔板流量计U 形压差计R 1＝0.4m ，泵进、出口间U 形压差计R 2＝1.5m
指示液均为汞。试求：
（1）泵的有效功率；
（2）管路系统的总压头损失； （3）写出此管路特性方程。
解：（1）在泵进、出口间列柏努利方程，简化得
m
R g g R z z g p p H e 9.181000
)
100013600(5.1)
()
()(0202121
2=-?=
-=
-=
-+-=
ρ
ρρρρρρ
流量：
/s
m 10
025.31000
)
100013600(81.94.02025.0785.062.0)
(23
3
2
010
0-?=-?????=-=ρ
ρρg R A C Q
有效功率：W g QH N e 56181.910009.1810025.33=????==-ρ
（2）在两液面间列柏努利方程，简化得
f
e h H H ∑+=0
m
H H h e f 9.3159.180=-=-=∑
（3）设管路特性方程为 2215BQ BQ A H e +=+= 将18.9m
H /s,
m 10
025.3e 3
3
=?=-Q
代入，
2
3)
10025.3(159.18-??+=B
得 510262.4?=B
所以管路特性方程为 2510262.415Q H e ?+=
1-63 用离心泵将水从敞口贮槽送至密闭高位槽。高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差10m ，且维持恒定。已知该泵的特性方程为24102.740Q H ?-=（H —m ，Q —m 3/s ），当管路中阀
门全开时，输水量为0.01 m 3
/s ，且流动已进入阻力平方区。试求：
（1）管路特性方程；
（2）若阀门开度及管路其它条件等均不变，而改为输送密度为1200 kg/m 3的碱液，求碱液的输送量。
解：（1）设输送水时管路特性方程为 2BQ A H e += 其中，20
81
.9100010
1.98103
=??+
=?+
?=g p
z A
ρ
当输水量为0.01 m 3
/s 时，由泵特性方程与管路特性方程联立： 22401.02001.0102.740?+=??-B 得 51028.1?=B
即此时管路特性方程为 251028.120Q H e ?+=
（2）当改送密度为1200 kg/m 3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程
3.1881
.9120010
1.98103
'
'
=??+
=?+
?=g
p
z A ρ
流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则B 不变。因此管路特性方程变为
2
5
1028.13.18Q
H e ?+=
将该方程与泵特性方程联立，
2
52
4
1028.13.18102.740Q
Q
?+=?-
可得碱液输送量 s m Q /0104.03=
1-64 将河水用两台型号相同的离心泵串联输送至高位槽，流程如图所示。管内径均为100mm ，吸入管路长为45m （包括所有局部阻力的当量长度），摩擦系数取为0.024，泵入口处真空表读数为40kPa 。已知单泵的特性方程为2520Q H -=（H —m ，Q —m 3/min ），试求：
（1）输水量；
（2）串联泵的有效功率。
解：（1）以水池液面为1－1面，泵入口处为2－2截面，在二者间列柏努利方程：
∑+
+
+=+
+f
W
u g z p u g z p 2
222
2
111
2
12
1ρ
ρ
简化
∑+
++=
f
W
u g z p 2
222
2
10ρ
2
2
2
4.52
1
.045024.02
u
u
u d
l l W e f
=?
?=∑+=∑λ
代入 2
2
2
24.52
181.931000
400000u u ++
?+-=
解得 s m u /34.12= 输水量 h m s m u d Q /9.37/10
05.134.11.0785.04
3
32
2
22
=?=??==
-π
（2）串联泵特性方程
2
2
1040)520(2Q
Q H -=-=
当min /63.0/1005.1332m s m Q =?=-时，压头
m
H 03.3663
.010402
=?-=
有效功率 kW g QH N e 71.381.9100003.361005.12=????==-ρ
1-65 如附图所示，用离心泵将某减压精馏塔塔底的釜液送至贮槽，泵位于塔底液面以下2m 处。已知塔内液面上方的真空度为500mmHg ，且液体处于沸腾状态。吸入管路全部压头损失为0.8m ，釜液的密度为890kg/m 3，所用泵的必需汽蚀余量为2.0m ，问此泵能否正常操作？ 解：因塔内液体处于沸腾状态，则液面上方的压力即为溶液的饱和蒸汽压，即V p p =0
该泵的允许安装高度：
∑-
--=
吸入
允
f r V
g h
NPSH g
p p H
)(0ρ
m 8.28.00.2-=--=
而实际安装高度允
实＝g g H
H >-m
0.2，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生汽蚀现象。
1-66用离心泵将密度为1200kg/m 3的溶液，从一敞口贮槽送至表压为 57 kPa 的高位槽中。贮
习题1-65 附图
槽与容器的液位恒定。输液量用孔径为20mm 、流量系数为0.65的孔板流量计测量，水银U 型压差计的读数为460mm 。已知输送条件下离心泵的特性方程为H=40－0.031Q 2（Q 的单位为m 3/h ，H 的单位为m ）。试求：
（1）离心泵的输液量（m 3
/h ）； （2）管路特性方程；
（3）若泵的转速提高5%，此泵的有效功率为多少（kW ）？ 解：（1）输液量：
/h
7.09m /s m 10
97.11200
)
120013600(81.946.0202.0785.065.0)
(23
33
2
00
0=?=-?????=-=-ρ
ρρRg A C Q
（2）设管路特性方程为 2BQ A H e += 84
.1481
.9120010
57103
=??+
=?+
?=g
p
z A ρ
当流量h m Q /09.73=时，压头
m Q H 4.3809.7031.040031.04022=?-=-=
将h m Q /09.73=，m
H
4.38=代入管路特性方程
2
09
.784.144.38?+=B
得 B=0.469
2469.084.14Q H e +=∴
（3）转速增加5%，则n ′=1.05n
05
.1'
'
==
n n
Q Q Q=0.952Q ′；
2
2
'
'
05
.1)
(
==n
n
H
H H=0.907H ′
代入泵原特性方程中，2'')952.0(031.040907.0Q H ?-=
得新转速下泵特性方程 2
'
'031.01.44Q H -=
与管路特性 2
469
.084.14Q H e += 联立， 得 H ′=42.3m ， Q ′=7.65 m 3/h
kW
g H Q N e 06.11000
81
.912003.423600/65.71000
'
'=???=
=
∴ρ
1-67 用离心泵将20℃的清水从一敞口贮槽送到某设备中，泵入口及出口分别装有真空表和压力表。已知泵吸入管路的压头损失为2.4m ，动压头为0.25m ，水面与泵吸入口中心线之间的垂直距离为2.5m ，操作条件下泵的必需汽蚀余量为4.5m 。试求：
（1）真空表的读数，kPa ；
（2）当水温从20℃升至50℃（此时水的饱和蒸汽压为12.34 kPa ，密度为988.1kg/m 3）时，发现真空表和压力表的读数跳动，流量骤然下降，试判断出了什么故障，并提出排除措施。（当地大气压为101.3 kPa ）
解：（1）20℃水密度为998.2kg/m 3。
在贮槽液面0-0‘与泵吸入口1-1‘间列柏努利方程： ∑+
+
+=
+
+f
h
u g
z g
p u g
z g
p 2
111
2
000
2121ρρ
简化：
kPa h z u g g p f
43.50)4.25.225.0(81.92.9982112
11-=++??-=???
?
?
?∑++-=ρ（表）
（2）20℃水，饱和蒸汽压kPa p V 33.2=
m
h
NPSH g
p p H f r V
g
19.34.25.481
.92.99810
)33.23.101()(3
0=--??-=
-
--=
∑吸入
允
ρ
允
实
g g H
m H
<=5.2，不发生汽蚀。
50℃水，饱和蒸汽压kPa p V 34.12=，密度988.1kg/m 3
m
h
NPSH g
p p H f r V
g
28.24.25.481
.91.98810
)34.123.101()(3
0=--??-=
-
--=
∑吸入
允
ρ
允
实
g g H
m H
>=5.2，发生汽蚀现象。
解决办法：（1）泵下移或贮槽上移（2.5-2.28+0.5）=0.7m
（2）减小吸入管路阻力，如减小管长，增大管径，或减少弯头等局部阻力。
1-68 用内径为120mm 的钢管将河水送至一蓄水池中，要求输送量为60～100m 3/h 。水由池底部进入，池中水面高出河面25m 。管路的总长度为80m ，其中吸入管路为24m （均包括所有局部阻力的当量长度），设摩擦系数λ为0.028。试选用一台合适的泵，并确定安装高度。设水温为20℃，
化工原理流体流动练习题
化工原理流体流动练习题 一、填空题： 1.牛顿粘性定律用内摩擦力的表达式为_____________. 用剪应力的表达式为____________. 答案：F=μAdu/dy;τ=μdu/dy 2.当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为50mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg, 真空度为_______mmHg. 答案：00; -50 3.计算流体局部阻力损失的方法有:_______________,_________________,其相应的阻力损失计算公式为_______________,____________________。答案：当量长度法; 阻力系数法; 2 hf =λ; hf =ζ ; 4.理想流体是指________________________________；而实际流体是指___________________________。答案：没有粘性、没有摩擦阻力、液体不可压缩；具有粘性、有摩擦力、液体可压缩、受热膨胀、消耗 能量。 5.牛顿粘性定律表达式为______________，其比例系数的物理意义是_____________________。答案：τ＝F/A ＝μdu/dy；在单位接触面积上，速度梯度为1时，流体层
间的内摩擦力。 6. 流体流动的型态用_____来判断，当________时为湍流，当________时为滞流，当______时为过渡流。答案：雷诺准数，Re≥4000，Re≤2000，Re在2000-4000之间。 7.化工生产中，物料衡算的理论依据是_________________，热量衡算的理论基础是________________。答案：质量守恒定律，能量守恒定律。 8.当流体的体积流量一定时,流动截面扩大,则流速__________,动压头___________,静压头___________。答案：减少，减少，增加。 9.流体的粘度指______________________________________。粘度随温度变化而变化,液体的粘度随温度升高而________；气体的粘度则随温度升高而________。 答案：流体流动时,相邻流体层间,在单位接触面上,速度梯度为1时,所产生的内摩擦力 减少增大 10.液柱压力计量是基于______________原理的测压装置,用U形管压强计测压时,当压强计一端与大气相通时,读数R表示的是_________或___________。答案：流体静力学；表压；真空度 11.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件
流体流动习题答案
23. 10℃的水以500 L/min 的流量流过一根长为300 m 的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm 。有6 m 的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。 解：这是关于试差法的应用。 10C o 的水，3999.7/kg m ρ= 5130.7710Pa s μ-=?? 在管路两端端列柏努利方程，以管子中心线所在的水平面为基准面，得 6f A B h p p m g g ρ-==∑ 由范宁公式 f h g =∑22l u d g λ (1) (1) 在该题中，假设λ不是最好的选择，因为管径不知道，不好由/d ε 反查'λ，且假设λ后由于不知道d ，也不能求u 和Re 。 (2) 假设管径为待求量，但若假设d ，由于实际生产中管子的规格多样，范围太广，不易得到准确范围。 (3) 可假设u 根据本教材表11-，选择合适的流速代入计算。自来水的流速为1~1.5m/s 。 取水的流速为 /m s 。根据给出的ε也可判断，所计算的阻力损失和管子的粗糙度有关，必定为湍流。且流体黏度比较大，必须使u 在较大值时保证水是湍流的。 0.090490.4d m mm ==== 此时由(1)式计算的262129.810.09040.0210300 1.32gd lu λ???= ==? 450.0904 1.3999.7Re 8.991013.7510 du ρμ-??===??，/0.05/(0.09041000)0.00055d ε=?= 查摩擦系数图，'0.021λ=，两者之间一致，假设合理。 管子的直径为90.4mm 。 24. 某油品的密度为800 kg/m 3、黏度为41 cP ，由附图中所示的A 槽送至B 槽，A 槽的液面比B 槽的液面高1.5 m 。输送管径为89 3.5mm mm φ?、长50 m(包括阀门
01流体流动习题答案
第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强和表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-?绝压真空度 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底 9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉? 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 2282575(0.76) 3.7644p p d N ππ =?=??=?410 每个螺钉能承受的最大力为： 62332.23100.014 4.96104F N π=???=?钉 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附p C D
图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管和大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。试求 A 、 B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水和水 银的密度，因为g Hg ρρ，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认 为A C p p ≈，B D p p ≈。 由静力学基本方程式知 232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+ 10009.810.05136009.810.05=??+?? 7161Pa =(表压) 417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+??=? 4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数 R=68 m 时，相界面和油层的吹气管出口距 离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ， 煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气 管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压) 1b p gH ρ=油(表压) H 1 压缩空气 p
流体力学习题解答
流体力学习题解答一、填 空 题 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为290K ，压强为760mmHg 时的密度和容重分别为 1.2a ρ= kg/m 3和11.77a γ=N/m 3。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m 水柱高，等于735.6毫米汞柱高。 10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。 11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。= 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 15．在微压计测量气体压强时，其倾角为?=30α，测得20l =cm 则h=10cm 。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 19．静压、动压和位压之和以z p 表示，称为总压。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其
流体流动习题答案
流体流动习题 1. 雷诺准数的表达式为_________。当密度ρ＝1000kg/m3,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m/s 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______. 答案：Re=d ｕρ/μ ; 105； 湍流 2. 某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s,此时管内的平均流速为_________. 答案： 1m/s 3. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为s/,其体积流量为______.平均流速为_______.答案：s ；s 4. 管出口的局部阻力系数等于,管入口的局部阻力系数等于. 5. 流体在园直管内流动，当Re≥4000时的流型称为＿＿＿， 其平均速度与最大流速的关系为＿＿＿，而Re≤2000的流型称为＿＿＿，平均速度与最大流速的关系为＿＿＿。 答案：湍流； ≈； 层流； ＝ umax 6. 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=____mH2O= _____Pa. （该地区的大气压为720mmHg) 答案： ； ×104pa 7. 应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________。 8．流体静压强P 的作用方向为（ B ） A ．指向受压面 B ．垂直指向受压面 C ．垂直受压面 D ．平行受压面 9. 层流与湍流的本质区别是 ( D ) A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 10. 在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（ C ）倍 A. 2 B. 8 C. 4 11. 某液体在一等径直管中作稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则层流时，流动阻力变为原来的（ C ） 2 22322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ= ??=??=
化工原理第1章流体流动习题与答案
一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（）。 D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。4．气体是（）的流体。 B A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。
10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心 的最大流速的关系为（）。B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 13.层流底层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。 16.层流与湍流的本质区别是：( )。 D A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。B A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则
最新流体流动习题答案
流体流动习题 1. 雷诺准数的表达式为 _________ 。当密度p = 1000kg/m3,粘度卩=1厘泊的水，在内径为 d=100mm以流速为1m/s在管中流动时,其雷诺准数等于 ________________ ,其流动类型为_____ . 答案：Re=d u p /卩;105 ; 湍流 2. 某流体在圆管中呈层流流动，今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s，此时管内的平 均流速为 _________ .答案：1m/s 3. 圆管中有常温下的水流动，管内径d=100mm测得其中的质量流量为11.8kg/s/,其体积 流量为 ______ .平均流速为________ .答案：0.0118m3/s ; 1.5m/s 4. 管出口的局部阻力系数等于_1.0—,管入口的局部阻力系数等于__0.5__. 5. 流体在园直管内流动，当Re>4000时的流型称为______ , 其平均速度与最大流速的 关系为 _____ ,而Re< 2000的流型称为_______ ,平均速度与最大流速的关系为_______ 。 答案：湍流； ~ 0.8umax; 层流； =0.5 umax 6. 某设备上，真空度的读数为80mmHg其绝压= ____ m H2O= ____ Pa.（该地区的大气压 为720mmHg）答案：8.7mH2O ; 8.53 x 104pa 7. 应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是____________________ 。 &流体静压强P的作用方向为（B ） A. 指向受压面 B.垂直指向受压面 C.垂直受压面 D.平行受压面 9. 层流与湍流的本质区别是（D ） A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 10. 在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（C ）倍 A. 2 B. 8 C. 4 11. 某液体在一等径直管中作稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则层流时，流动阻力变为原来的（ C ） l_ u264 l_ ul 一32% h f d 2 业 d 2 ;?d2
流体力学习题解答
2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。 8．压缩系数β的倒数称为流体的弹性模量 ，以E 来表示 12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。 13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。 14．测压管是一根玻璃直管或U 形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。 16．作用于曲面上的水静压力P 的铅直分力z P 等于其压力体内的水重。 17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。 18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。 20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。 21．由紊流转变为层流的临界流速k v 小于 由层流转变为紊流的临界流速k v '，其中k v '称为上临界速度，k v 称为下临界速度。 23．圆管层流的沿程阻力系数仅与雷诺数有关，且成反比，而和管壁粗糙无关。
25．紊流过渡区的阿里特苏里公式为25.0)Re 68 (11.0+=d k λ。 26．速度的大小、方向或分布发生变化而引起的能量损失，称为局部损失。 29．湿周是指过流断面上流体和固体壁面接触的周界。 31．串联管路总的综合阻力系数S 等于各管段的阻抗叠加。 32．并联管路总的综合阻力系数S 与各分支管综合阻力系数的关系为 3 2 1 1111s s s s + + = 。管嘴与孔口比较,如果水头H 和直径d 相同，其流速比 V 孔口/V 管嘴等于 82.097.0,流量比Q 孔口/Q 管嘴等于82 .060 .0。 33．不可压缩流体的空间三维的连续性微分方程是0=??+??+??z u y u x u z y x 。 34．1=M 即气流速度与当地音速相等，此时称气体处于临界状态。 36．气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。 37．有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。 38．几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例 。 39．因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程式的因次和谐性为基础的。 二、判 断 题 3．静止液体自由表面的压强，一定是大气压。错 4．静止液体的自由表面是一个水平面，也是等压面。对 6．当相对压强为零时，称为绝对真空。错
流体流动习题答案
第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-?绝压真空度 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉? 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 2282575(0.76) 3.7644 p p d N π π =?=??=?410 每个螺钉能承受的最大力为： 62332.23100.014 4.96104 F N π =?? ?=?钉 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 p
所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱 高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈， B D p p ≈。 由静力学基本方程式知 232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+ 10009.810.05136009.810.05=??+?? 7161Pa =(表压) 417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+??=? 4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ，煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中，12Hg p p gR ρ-= (忽略吹气管内的气柱压力) 12a b p p p p gR ρ-=-= C D H 1 压缩空气 p
第一章.流体流动习题及答案
一、单选题 1．单位体积流体所具有的（ A ）称为流体的密度。 A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（ A ）。 A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（ D ）。 A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 4．气体是（ B ）的流体。 A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（ C ）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（ A ）。 A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（ D ）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（ A ）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（ A ）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（ D ）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（ B ）。 A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( A )。 A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关；
第一章流体流动习题
第一章 流体流动 静压强及其应用 1-1. 用习题1-1附图所示的U 形压差计测量管道A 点的压强，U 形压差计与管道的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数R =120mm ，当地大气压p a 为101.3kPa ，试求：(1) A 点的绝对压强，Pa ；(2) A 点的表压，Pa 。 解：(1) ()R g gR p p Hg a A -++=2.1ρρ ()531028.112.02.181.9100012.081.913600103.101?=-??+??+?=A p kPa (2) 4 3 5 1067.2103.1011028.1?=?-?=表A p kPa 1-2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。今测得U 形压差计读数为R=130mm ，通气管距贮槽底面h=20cm ，贮槽直径为2m ，液体密度为980kg/m 3。试求贮槽内液体的储存量为多少吨？ 答：80.1980 13 .0136001=?== ρρR H m 14.34 214.342 2 ?==D S πm 2 28.6214.3=?=V m 3 储存量为：4.615498028.6=?kg=6.15t 1-3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m 3。液面距槽底9m ，槽底侧面有一直径为500mm 的人孔，其中心距槽底600mm ，人孔覆以孔盖，试求：(1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以N 表示；(2) 槽底面所受的压强是多少Pa ？ 解：(1) ()()421042.15.04 6.0981.9880?=?? -??=-==π ρA h H g pA F N (2) 4 4 1077.71042.1981.9880?=?=??==gH p ρPa 1-4. 附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒置的U 形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H s =500mm ，油的密度为780kg/m 3，水的密度为1000kg/m 3。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒置的U 形出口管顶部距分界面的垂直距离H 应为多少？ 因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。 解：gH gH s ρρ=油 3901000 500 780=?= H mm 1-5. 用习题1-5附图所示复式U 形压差计测定水管A 、B 两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得h 1=1.20m ，h 2=0.3m ，h 3 =1.30m ，h 4 =0.25m ，试以Pa 为单位表示A 、B 两点的压差Δp 。 解：()21211h h g P gh P P i A -+=+=ρρ ()2112h h g gh P P i A --+=ρρ(1) ()()4342323h h g gh P h h g P P i B i -++=-+=ρρρ(2) (1)代入（2） ()()()43423211h h g gh P h h g h h g gh P i B i i A -++=-+--+ρρρρρ
流体流动_练习题(用)
流体流动练习题 一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（）。 D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 4．气体是（）的流体。 B A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。 B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 13. 层流层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.圆直管流动流体，滞流时雷诺准数围是（）。 A A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 15. 圆直管流动流体，湍流时雷诺准数是（）。 B
流体力学习题解答
《流体力学》选择题库 第一章 绪论 1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是： A 、压强、速度和粘度； B 、流体的粘度、切应力与角变形率； C 、切应力、温度、粘度和速度； D 、压强、粘度和角变形。 2．在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为： A 、牛顿流体及非牛顿流体； B 、可压缩流体与不可压缩流体； C 、均质流体与非均质流体； D 、理想流体与实际流体。 3．下面四种有关流体的质量和重量的说法，正确而严格的说法是 。 A 、流体的质量和重量不随位置而变化； B 、流体的质量和重量随位置而变化； C 、流体的质量随位置变化，而重量不变； D 、流体的质量不随位置变化，而重量随位置变化。 4．流体是 一种物质。 A 、不断膨胀直到充满容器的； B 、实际上是不可压缩的； C 、不能承受剪切力的； D 、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。 5．流体的切应力 。 A 、当流体处于静止状态时不会产生； B 、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生； C 、仅仅取决于分子的动量交换； D 、仅仅取决于内聚力。 6．A 、静止液体的动力粘度为0； B 、静止液体的运动粘度为0； C 、静止液体受到的切应力为0； D 、静止液体受到的压应力为0。 7．理想液体的特征是 A 、粘度为常数 B 、无粘性 C 、不可压缩 D 、符合RT p ρ=。 8．水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。 A 、面积 B 、体积 C 、质量 D 、重量 9．单位质量力的量纲是 A 、L*T -2 B 、M*L 2*T C 、M*L*T(-2) D 、L(-1)*T 10.单位体积液体的重量称为液体的______，其单位。 A 、容重N/m 2 B 、容重N/M 3 C 、密度kg/m 3 D 、密度N/m 3 11.不同的液体其粘滞性_____，同一种液体的粘滞性具有随温度______而降低的特性。 A 、相同降低 B 、相同升高 C 、不同降低 D 、不同升高 12.液体黏度随温度的升高而____，气体黏度随温度的升高而_____。 A 、减小，升高； B 、增大，减小； C 、减小，不变； D 、减小，减小 13.运动粘滞系数的量纲是： A 、L/T 2 B 、L/T 3 C 、L 2/T D 、L 3/T 14.动力粘滞系数的单位是： A 、N*s/m B 、N*s/m 2 C 、m 2/s D 、m/s 15.下列说法正确的是： A 、液体不能承受拉力，也不能承受压力。 B 、液体不能承受拉力，但能承受压力。 C 、液体能承受拉力，但不能承受压力。 D 、液体能承受拉力，也能承受压力。
流体流动习题解答
习题解答 1-41一敞口贮槽中装有油（密度为917kg/m 3 ）和水，液体总深度为3.66m ，其中油深为3m 。试计算油水分界处及贮槽底面的压力，分别用绝压和表压表示。（当地大气压为） 解：油水分界处： 表压：kPa gh p 0.27381.9917111=??==ρ 绝压：kPa p 12810013.1107.2541=?+?= 贮槽底面的压力： 表压：kPa gh p p 5.3366.081.91000107.242212=??+?=+=ρ 绝压：kPa p 13510013.110347.3542=?+?= 1-42用U 形压力计测量容器内液面上方的压力，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3 ，h 1=0.3m ，h 2=0.4m ，R=0.4m 。试求： （1）容器内的表压； （2）若容器内的表压增大一倍，压力计的读数R ‘ 。 解：（1）如图，1-2为等压面。 )(211h h g p p ++=ρ gR p p a 02ρ+= gR p h h g p a 021)(ρρ+=++ 则容器内表压： kPa h h g gR p p a 2.4781.97.090081.94.013600)(210=??-??=+-=-ρρ （2）当容器内的表压增大一倍时，此时 2 '2' 2 R R h h -+= )2 ()('21' 02' 1' 0'R R h h g gR h h g gR p -++-=+-=ρρρρ表 整理得 2 /) 2/(021' g g R h h g p R ρρρ--++= ‘表 m 77.02 /81.990081.913600)2/4.07.0(81.9900102.4723=?-?-??+??= 1-43如图所示，用复式压差计测量某蒸汽锅炉液面上方的压力，指示液为水银，两U 形压差计间充满水。相对于某一基准面，各指示液界面高度分别为z 0=2.0m, z 2=0.7m, z 4=1.8m, z 6=0.6m, z 7=2.4m 。试计算锅炉内水面上方的蒸汽压力。 习题1-42 附图
流体流动习题答案
1.雷诺准数的表达式为__________ 。当密度p= 1000kg/m3,粘度卩=1厘泊的水,在 内径为d=100mm以流速为1m/s在管中流动时，其雷诺准数等于______________ ,其流动类型为______ . 答案：Re二dup / 口 ; 105 ; 湍流 2.某流体在圆管中呈层流流动 , 今用皮托管测得管中心的最大流速为 2m/s, 此时管 内的平均流速为_________ . 答案： 1m/s 3.圆管中有常温下的水流动，管内径d=100mm测得其中的质量流量为11.8kg/s/, 其体积流量为______ . 平均流速为______ .答案： 0.0118m3/s ； 1.5m/s 4.管出口的局部阻力系数等于 __1.0___, 管入口的局部阻力系数等于 __0.5__. 5.流体在园直管内流动，当 Re>4000时的流型称为________ , 其平均速度与最大 流速的关系为_____ ，而 Re< 2000的流型称为 _______ ，平均速度与最大流速的关系为_____ 。 答案：湍流； Q 0.8umax; 层流； =0.5 umax 6.某设备上，真空度的读数为80mmH，g 其绝压 = ____ mH2O= ______ Pa. （该地区的 大气压为 720mmHg）答案：8.7mH2O ; 8.53 X 104pa 7.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是___________________ 。 8.流体静压强P的作用方向为（B ） A .指向受压面 B.垂直指向受压面 C .垂直受压面 D .平行受压面 9.层流与湍流的本质区别是（ D ）
流体流动习题及答案
流体流动习题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
一、单选题 1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。 A A 质量； B 粘度； C 位能； D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。 A A 密度； B 粘度； C 位能； D 动能。 3．层流与湍流的本质区别是（）。 D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 4．气体是（）的流体。 B A 可移动； B 可压缩； C 可流动； D 可测量。 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。 A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。 B A. Um＝1/2Umax； B. Um＝； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。 A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 13.层流底层越薄( )。 C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。 C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 恒流速、恒压差； D. 变流速、恒压差。 16.层流与湍流的本质区别是：( )。 D A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 17.圆直管内流动流体，湍流时雷诺准数是（）。 B A. Re ≤ 2000； B. Re ≥ 4000； C. Re = 2000～4000。 18.某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为（）。 A A. ； B. 101kPa； C. 。 19.在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。 C A. 2； B. 8； C. 4。 20.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是（）。 C
流体流动习题答案
11. 本题附图所示的贮槽内径D 为2 m ，槽底与内径d 0为32 mm 的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高度h 1为2 m(以 管子中心线为基准)。液体在本题管内流 动时的全部能量损失可按2 20f h u =∑计算，式中u 为液体在管内的流速。试求 当槽内液面下降1 m 时所需的时间。 解：根据物料衡算，在d θ时间内，槽内由于液面下降dh 而减少的液体量均由管路出口流出，于是有 2244D dh d ud ππθ= (1) 取管中心线所在的水平面位能基准面，在瞬时截面11'- 与管路出口截面22'-间列柏努利方程，得 22112212,1222 f p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中，1z h = 20z = 120p p ==(表压) 10u ≈ 2,1220f h u -=∑ 解得20.6920.0692u z h == (2) 将(2)式代入(1)式，并在下列边界条件下积分 10θ= 12h m = 2θθ= 21h m = 2 122000()4644 1.29320.692s h h θ=-?==? 12. 本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3，循环量为36 m 3/h 。管路的直径相同，盐水由A 流经两 个换热器而至B 的能量损失为 J/kg ，由B 流 至A 的能量损失为49 J/kg ，试计算：(1) 若 泵的效 率为70%时，泵的轴功率为若干kW (2) 若
A 处的压强表读数为245.2?103 Pa 时， B 处的压强表读数为若干 解：对循环系统，在管路中任取一截面同时作上游和下游截面，列柏努利方程，可以证明泵的功率完全用于克服流动阻力损失。 (1) 质量流量 331100/36/360011/s S w V kg m m s kg s ρ==?= ,,98.149147.1/f A B f B A We h h J kg --=+=+=∑∑ 147.1111618.1/e e s N W w J s ==?= /1618.1/0.7 2.31N Ne kW η=== (2) 在两压力表所处的截面A 、B 之间列柏努利方程，以通过截面A 中心的水平面作为位能基准面。 22,22A A B B A B f A B p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中，0A z =，7B z m =，A B u u =，245.2A p =kPa ，,98.1/f A B h J kg -=∑ 将以上数据代入前式，解得4,() 6.210A B B f A B p p gz h Pa ρρ-=--=?∑(表压) 13. 用压缩空气将密度为1100 kg/m 3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液面维持恒定。管路直径均为60 3.5mm mm φ?，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为2,,f AB f CD h h u ==∑∑，2, 1.18f BC h u =∑。两压差计中的指示液均为水银。试求当R 1=45 mm ，h =200 mm 时：(1) 压缩空气的压强p 1为若干 (2) U 管压差计读R 2数为多少 解：求解本题的关键为流体在管中的流速 (1)在B 、C 间列柏努利方程，得 22,22C C B B B C f B C p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ ,()B C C B f B C p p g z z h ρ--=-+∑ (1) 1()()B C Hg C B p p gR g z z ρρρ-=-+- 3(136001100)9.81451011009.815-=-???+??