流体流动习题答案

1、11.本题附图所示的贮槽内径D为2 m,槽底与内径do为32 mm1勺钢管相连, 槽内无液体补充，其液面高度hi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hf 20u2习题H的图计算，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-D2dh -d2ud取管中心线所在的水平面位能基准面，在瞬时截面1 1'与管路出口截面2 2间列柏努利方程,包gz12U1P2gz22U2hf,1 2其中，z1hZ2P1P20（表压）W 02hf ,1 220u解得 u

2、 0.692, z20.0692/h将（2）式代入（1）式，并在下列边界条件下积分hi 2mh2 1m12(2000)322 dh0.692 h4644s 1.29h31100 kg/m ,南环重为E率为70%寸，泵的轴功率为若干kW（2）若12.本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为36 m3/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）若泵的效丹翘12时图1橄地器2装A处的压强表读数为245.2 103 Pa时，现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，

3、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 ws VS1100kg/m3 36m3/3600s 11kg/sWehf A Bhf B A 98.1 49 147.1J/kg,Ne Wews 147,1 11 1618.1J /sN Ne/ 1618.1/ 0.7 2.31kW22PauAPb5uBgzAgzB22其中，Za 0, Zb 7m, uA uB , Pa(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。hf,A B245.2 kPa,hf,A B 98.1J/kg将以上数据代入前式，解得Pb(拦 gZBhf,A b)6,2

4、104Pa(表压)13.用压缩空气将密度为1100 kg/m3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60mm 3.5mm,其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为 hf,ABhf,cD u2 ,hf,Bc 1.18u2。两压差计中的指示液均为水银。试求当R=45 mm h=200 mm寸：(1)压缩空气的压强P1为若干(2) U 管压差计读用数为多少解：求解本题的关键为流体在管中的流速(1) 在R C间列柏努利方程，得2PcucgZC2hf,B CZB)hf,B C(1)gR1g(Zc Zb)31100) 9,81 45 101100 9.81 5Pb gZB2 uBP

5、bPcg(ZcPbPcHg(1360059473Pa代入(1)式，同时已知 1100kg/m3 zC zB 5m2hf,B C 1.18u解彳# u 2.06m/s在低位才©液面1 1'与高位槽液面22'之间列柏努利方程，并以低位槽为位能基准面，得P1gz12U1P2gZ22U2hf,1 2其中Z10z2 10mU1U20 P2 0（表压）hf ,1 2hf, A B hf,B ChfCD 3.18u2 3.18 2.062 13.5J/kg代入上式可得包 gZ2 hf,1 2r (gz2 hf,12) 1100 (9.81 10 13.5) 122760Pa(表压)

6、(2)若求R2关键在于Pb,通过Pb可列出一个含h的静力学基本方程HggR2ghPb为此在低位槽液面1 1与截面B之间列柏努利方程，以低位槽为位能基准 面，得2PiUiPb一gZ1 金其中，Zi 0 , Zb22 Ub.gZB 2hf ,1 B10 7 3m , u1 0 , uB 2.06m/s, p1 123kPa (表压)/PiUbPb (gZBhf ,1 b)21.2276011009.81 31.5 2.062） 110083385Pa （表压）代入式：R283385 1100 9.81 0.29.81 136000.610m 610mm14.在实验室中，用玻璃管输送 20c的70%

7、昔酸。管内径为1.5 cm,流量为10 kg/min 。用SI和物理单位各算一次雷诺数，并指出流型31069kg/m ,解：(1)用SI制计算从本教材附录中查得70%昔酸在20c时的物理性质:32.5 10 3 Pa s, d 1.5cm 0.015m0.882m/s4ws4 10/602 T2-2d 3.14 (1.5 10 )1069Re 1.5 10 2 0.882 1069/ 2.5 10 3 5657流动类型为湍流。(2)用物理单位计算31069g / cm ,0.025g/(cm s) , d 1.5cm, u 88.2cm/s3Re 1.5 88.2 1069/ 2.5 10 3

8、 565715.在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U®压差计，以测量两截面之间的压强差。当水的流量为 10 800 kg/h时，Ut压差汁 读数的100 mm粗、细管的直径分别为 60mm 3.5mm与42mm 3mm。计算：1 1) 1 kg水流经两截面间的能量损失；(2)与该能量损失相当的压强降为若干解：(1)取接入管路的U型管管线所在的平面与管截面垂直的平为面1 1'和2 2,并取管路中心线所在的平面为基准面，那么4 Z2 0在截面1 1'和2 2'间列Bernouli方程：2 2P1u1P2u2一gZ1-2gZ2hf,1 2hf

9、于是对U型管压计：p1 p2gR对水在水平管中的流动：u VS方对粗管：d2 60 3.5 253mm;对细管：d1 42 3 2 36 mm于是U110800kg2.95m/s(3600s) 1000kg / m3 (36 10 3)24d1 236 2u2 u1( 1)2 2.95 ( )2 1.36m/s d253Ui2 uf2.952 1.362hf,12 gR - 9.81 0.1 4.41J /kg3 (2)pfhf 1000 4.407 4.41 10 Pa16.密度为850 kg/m3、黏度为8X10-3 Pa s的液体在内径为14 mnm勺铜管内 流动，溶液的流速为1 m/so试计算：(1)雷诺准数，并指出属于何种流型；(2) 局部速度等于平均速度处与管轴的距离；(3)该管路为水平管，若上游压强为147X 103 Pa,液体流经多长的管子，其压强才下降到x103 Pa3解：(1) Re 虹 巴013-850 1487.5流动类型属层流8 10(2)对层流流动的流体，其瞬时速度和半径之间的关系如下：Pf 22、ur(R r )4 l而平均速度uR2于是当局部速度等于平均速度时，有R21 cR；r2,即当r唬时，管路中8的瞬时速度和平均速度相同O