01流体流动习题答案

1、第一章 流体流动习题解答1. 某设备上真空表的读数为XlO3Pa,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x103Pa。解：真空度=大气压-绝压3P绝压PatmP真空度(98.7 13.3) 10 Pa表压二真空度=103Pa2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为 960 kg/m3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 勺圆孔，其中心距 罐底 800 mm 孔盖用 14 m 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为x106Pa, 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

2、P g z 960 9.81 (9.6 0.8)82874 Pa(表压)作用在孔盖外侧的是大气压Pa，故孔盖内外所受的压强差为p 82874Pa作用在孔盖上的净压力为p pd282575(一0.762)3.76 104N44每个螺钉能承受的最大力为：F钉32.23 106 0.01424.96 103N钉4螺钉的个数为3.76 104/4.96 1037.58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，如本题附图所示。测得 R=400 mmR=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 F3=50mm

3、试求AB 两处1000 9.81 0.05 13600 9.81 0.057161Pa（表压）4pBpDpAHggR 7161 13600 9.81 0.4 6.05 10 Pa4.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=1mU管压差计的指示液为水银，煤油的密度为 820 kg/m3。试求当压差计读数 R=68m时， 相界面与油层的吹气管出口距离 h0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 管到的表压强。解：U 管压差计连接管中是气体。若以别表示气体、水与水银的密度，因为g高度所产生的压强差可以忽略。

4、由此可以认为PBPD。由静力学基本方程式知PAPCH2OgR3HggR2液气界面的高度为 H。则PaP1PbP2Pa油g(H1h)水g(H h)(表压)Pb油gHi（表压）U 管压差计中，PiP2HggR（忽略吹气管内的气柱压力）PaPbPiP2gR分别代入Pa与Pb的表达式，整理可得:油gh水g(Hh)HggH水HHgRh水油1000 1.0 13600 0.0680.418m1000 820根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。5.用本题附图中串联 U 管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U 管压差

5、计的指示液为水银，两 U 管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距 离分别为：hi=2.3 m、h2=1.2 m、ha=2.5 m 及 h4=1.4 m。锅中水面与基准面间的垂 直距离h5=3 m。大气压强pa=xio3Pa。试求锅炉上方水蒸气的压强 P。（分别以习题，附图习题方阳團Pa 和 kgf/cm2来计量）。解：如图所示标记等压面 2， 3， 4，大气压记为pa将以上四式相加并代入已知量3Pa99.3 10 Pa hi 2.3mh21.2m馆2.5mh41.4mh51.3mPoPa(h1h2h3h4)Hgg他h?h?)H2Og399.3 10(2.3 1.2 2.5 1.4)1

6、3600 9.8(3.0 1.4 2.51.2)1000 9.8423.645 10 Pa 3.72kgf /cm6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数， 计算管路中气体的表压强 P。压 差计中以油和水为指示液，其密度分别为 920 kg/m3及 998 kg/m3，U 管中油、水交 界面高度差 R=300 mm 两扩大室的内径 D 均为 60 mm U 管内径 d 为 6 mm当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。解：可以知道当微差压差计的读数p pa时，两扩大室液面相齐。那么当压 力不同时，扩大室液面差 h 与 R 的关系可用下式计算：-D2h -d2R44当 R 300mm

7、时，h ()2R 0.3 ()20.003mD60根据静力学基本方程：p (水 油)gR油g h(998 920) 9.81 0.3 920 9.81 0.0003257Pa(表压)7. 列管换热器的管束由 121 根25mm 2.5mm的铜管组成。空气以 9 m/s 速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为 50C、压强为 196X103Pa(表压)，当地大气压为x103Pa0试求：(1)空气的质量流量；(2)操作条件下空气的体 积流量；(3)将(2)P2PaPHgggh2)(1)P3P2H2Og(h3h2)P4P3Hgg(h3h4)PoP4H2Og(d h4)的计算结果换算为标准状况下空气

8、的体积流量。解：wsuA nu 9m/s n 121121322A d2(25 2.5 2) 1030.000314m2442pM (196 98.4) 103(29 1 03)33.182kg/m RT8.314 (273 500)ws9 0.000314 3.182 1211.09kg/s3(2)VSuAn 9 0.000314 1210.342m /sp0V08.咼位槽内的水面咼于地面 8 m,水从108mm 4mm的管道中流出，管路出口高于地面 2 m 在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按hf6.5u2计算（不包括出口阻力损失），其中 u 为水在管内的流速 m/s。试计算:（I）

9、 A A截面处水的流速；（2）水的流量，以 m/h 计。解：（1）取高位槽水面为上游截面 1 1，管路出口内侧为下游截面 2 2， 如图所示，那么z 8m, z22m（基准水平面为地面）U10, 5 P20（表压），A A处的流速与管路出口处的流速相同，UAU2（管径不变，密度相同）在截面 1 1和 2 2间列柏努利方程方程，得2g zhf，其中 hf6.5u222代入数据6.5u29.81 (8 2)解得uUA2.9m/spV1gT0T p0(196 98.7) 0.342273273 5098.70.863m3/s习JS8附圈323(2) VhuA 2.9 (108 4 2) 103360

10、0 82m3/h49. 20C 的水以 2.5 m/s 的流速流经38mm 2.5mm的水平管，此管以锥形管 与另一53mm 3mm的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧 A、B 处各插 入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经 A、B 两截面间的能量损失为 kg， 求两玻璃管的水面差(以 m 计)，并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置 。解：取A,B两点处所在的与管路垂直的平面分别为上游和下游截面A A和B B，如图所示，并取管路中心线所在的水平面为基准面，那么ZAZB0，uA2.5m/sUBUA(字)2dB2.5 (38 2.52)21.23m/s53 3 22UA2PA2PB

11、hf,A B22_ 2“ 一:2PBPA(UAUB2hf,A B)(2.51.232-1.5) 1000868.5Pa查表得到1Pa0.102mmH2O，那么868.588.5mmH2。0.102在截面 A A和 B B间列柏努利方程:P2P10，所以 A 点的压力大于 B 点的压力，即 B 管水柱比 A 管高mm10.用离心泵把 20C 的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为76mm2.5mm，在操作下,泵入口处真空表的读数为x103Pa；水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按h 2u2与 hf,210u2计算，由于管径不变，故式中 u 为吸入或排出管的流速 m/s。排水管与喷头连接处的压强为效功率。试求泵103Pa(的有解：取水槽中水面所在的平面为截面 1 1，并定为基准水平面。泵入口真空表连接处垂直于管子的截面为 2 2。水洗塔出口瞬为截誌韓如图所示，那NeWews261.3 7.912.26kW么有Z 0 z21.5m z 14m50 u2u3u 50（表压）33P224.66 10 Pa（表压）p398.07 10 Pa（表压）在截面 1 1和 2 2间列柏努利方程