第二章 流体流动过程

1、第二章 流体流动过程1、由PV=nRT=mRT/M得，P=mRT/MV=RT/M, 所以PM/RT.   即CO2(101.3490.3)×44/8.314×(273.15+25)=10.5(kg/m3).3、设混合前后总体积不变，则1/甘油水w甘油/甘油+ w水/水50/1261+50%/998,所以甘油水1114.2(kg/m3).而1/乙醇水w乙醇/乙醇+ w水/水40/789+60%/998,所以乙醇水902.4 (kg/m3).5、(1)由图：水银gR1.25水gH, 即H水银R/1.25水13.6×103×0.2/1.25

2、×1032.176(m)(2) 设高度为h, 则1.25水gH1.6水gh即h=1.25H/1.61.25×2.176/1.6=1.7(m)7、由图可知：P3P4, PAP6P5.P2P1PaHgg(ha-hd)=100+13.6×9.8×(2.3-1.2)=246.6(Kpa),而P2Hgg(hb-hd)+ H2Og(hc-hb)+ P3=13.6×9.8×(1.4-1.2)+ 1×9.8×(2.5-1.4) + P3        =37.436+ P3

3、0;  所以246.6=37.436+ P3, 即P3P4=209.164(Kpa)   P5Hgg(hc-hd) + P413.6×9.8×(2.5-1.2)+ 209.164=382.4(Kpa)   故PAP6P5=382.4(Kpa)9、依题意,得：qv150Lmin-12.5×10-3(m3/s)   质量流量qm1830 kg/m3×2.5×10-3m3/s=4.575(kg/s).   对小管  A1r12(57-3.5×

4、2)×10-3/221.96×10-3(m2).           平均流速u1qv/ A12.5×10-3/1.96×10-3=1.276(m/s)           质量流速w1u11830×1.276=2.33×103(kgm-2s-1).   对大管  A2r22(76-4×2)×10-3/223.63×10-3(m2).&#

5、160;          平均流速u2qv/ A22.5×10-3/3.63×10-3=0.69(m/s)           质量流速w2u21830×0.69=1.26×103(kgm-2s-1).11、依题意,得：u1qv/ A11700/3600×(219-6×2) ×10-3/2214.04(m/s)，u2qv/ A21700/3600×(159-4.5×2) &#

6、215;10-3/2226.73(m/s)，取水平导管最低平面为基准面，由11和22列伯努利方程，得：    Z1P1/g+ u12/2g= Z2P2/g+ u22/2g其中Z1= Z2，所以P1P2(u22-u12)/2=1.43×(26.732-14.042)/2=369.9(pa)又P1P2水gH，所以H(P1P2)/ 水g=369.9/(1000×9.8)=37.7(mm)13、(1)阀A全关闭时，选取AB所在平面为22截面，在11和22列伯努利方程有：           Z

7、1P1/水g+ u12/2g= Z2P2/水g+ u22/2g因为u1u20，Z1=H，Z2=0，P1= P0， 所以HP1/水g= P2/水g    又P0+HggRP2H2Ogh,即P2=P0+HggR+H2Ogh1.013×105+1.36×104×10×0.551.0×103×10×0.21.781×105(pa)将P2代入求得H7.68(m)阀A打开时，在11和22列伯努利方程有：         Z1P1/水g+ u12/2g= Z2

8、P2/水g+ u22/2ghf    因为u10，Z1=H，Z2=0，P1= P0， 而P0+HggRP2H2Ogh,即P2=P0+HggR+H2Ogh             =1.013×105+1.36×104×10×0.51.0×103×10×0.2+(0.55-0.5)/2=1.716×105(pa)将P2代入，求得u21.87(m/s)所以qvu2×A1.87××0.22/4

9、=5.87×10-2(m3/s)15、水在300C时，0.8007mpas.(1)水在环隙流动时：u=qv/A=4×180/3600×3.14×(625×10-3)261×(38×10-3)2=0.21(m/s)  de=4×(D2/461×d2/4)/ (D+61d)= (D261d2)/(D+61d) = (625261×382)/(625+61×38)=0.103(m)      Re= deu/=0.103×0.21×

10、1000/0.8007×10-3=2.7×1044000,       所以水在环隙流动时为湍流。(2) 水在管内流动时：  u=qv/A=180/3600×3.14×(382×2.5)×10-3/22×610.96(m/s)   d=382×2.50.033(m)Re= du/=0.033×0.96×1000/0.8007×10-3=3.95×1044000,所以水在管内流动时为湍流。17、由伯努利方程有

11、：He=h0(P2P1)/g+ (u22u12)/2ghf其中h0=16m，P2=P1，u1=0u2= qv/A6/3600×3.14×(322×2.5)×10-3/222.91(m/s)(u22u12)/2g=2.912/2×9.81=0.4(m)Re= du2/=(322×2.5)×10-3×2.91×1230/9.5×10-3=1.02×104所以为湍流.由(1.74+2lg(d/2)-2(1.74+2lg(1000/4)-20.0234hf =(l /d+)u22/2g=(0.

12、0234×80/0.027+0.75×6+6.0×4)×2.912/2×9.81=42(m)所以He=h0u22/2ghf160.442.2=58.6(m)19、由已知得C0=0.625, 013600 kgm-3,  876.5 kgm-3通过孔板的流速根据公式可求得      因为u0 A0u1 A1，所以管道中流速为：u1A0u0/ A1d2 u0/D2 0.0532 ×2.98/(0.1140.004×2)20.745(m/s)流量qvA0u02.98×3.14

13、15;0.0532/46.57×10-3 (m3/s)21、在泵进出口处两表间列伯努利方程式，得：He=h0(P2P1)/g+ (u22u12)/2ghf其中h0=0.4m，hf =0，P1=-200×101.325/760=-26.66(kpa)(P2P1)/g(372.65+26.66)×103/1000×9.81=40.07(m)u1qv/ A112/3600×68×10-3/220.92(m/s)，u2qv/ A212/3600×41×10-3/222.53(m/s)，(u22u12)/2g=(2.5320

14、.922)/2×9.81=0.28(m)所以He=0.440.070.2841.38(m)Ne= Heqvg/1000=41.38×1000×9.81×12/3600×10001.35（kw）Ne/N=1.35/2.3=0.5923、在水面与离心泵入口间列伯努利方程式，得：Hg=(PaP1)/gu12/2ghf其中Hg=3m，u12/2g+hf =6(m)，Pa=89.86(kpa)即3=(89.86P1)×103/1000×9.816， P1=1.57(kpa)查表知：200C时，P饱=2.3346kpa,  要

15、泵能正常工作，则P1> P饱.而P1=1.57< P饱=2.3346kpa因此，此泵在水面上3m处无法正常工作。25、在地面与离心泵入口列伯努利方程式，得：Hg=(PaP1)/gu12/2ghf其中Hg=3.6m，u12/2g0，hf =4.5m，Pa=91.81kpa即3.6=(91.81P1) ×103/1000×9.814.5P1=12.349(kpa)查表知：此时最高水温为500C.26、由管路特性曲线方程：He=A+B qv2得，当输水量为1.0×10-2 m3/s时，He=ZP/g+ B qv2=109.81×104/103×9.81+ B(1.0×10-2)2=20B×10-4因为离心泵的特性曲线为He=407.2×104qv2则407.2×104