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13.3103Pa,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98.7X03Pa。解：真空度=大气压一绝压p绝压=PtmP空度498.7-13.33)Pia)表压=真空度=-13.3103Pa2 .在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960kg/m3的油品，油面高于罐底9.6m,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760mm的圆孔，其中心距罐底800mm,孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23106Pa,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p=：

2、；g：z609.81(9.-60=8)用麦压)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Ap=82874Pa作用在孔盖上的净压力为二2:二24pfpd=82575(一0.76)=3.7610N44每个螺钉能承受的最大力为：6、23F钉=322310-父0.014父4.396104螺钉的个数为3.76父104/4.96父103=7.58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Ri=400mm,R2=50mm,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B两处的表压强。习班3附图大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3=50mm。

3、试求A、解：U管压差计连接管中是气体。若以Pg,Ph2o,PHg分别表示气体、水与水银的密度，因为pg=pHg,故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为pA%pC,Pb之Pd。由静力学基本方程式知Pa:pc=：；h20g&pgR?二10009.810:05136009.=7161Pa（表压）Pb%Pd=Pa中H&R7161+136009.将10.4%.P5104.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=1m,U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820kg/m3。试求当压差计读数R=68m时，相界面与油层的吹气管出

4、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Hu则Pa=P1P"P2Pa=P油g（H/h）+P7Kg（H-h）（表压）Pb=%gH（表压）U管压差计中，P1-P2=PHggR（忽略吹气管内的气柱压力）Pa-Pb=P1-P2=：gR分别代入Pa与Pb的表达式，整理可得:油gh5g(H-h)=，gHh二以H一口:水一油10001.0-136000.0681000-820=0.418m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

5、压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U管压差计的指示液为水银，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：h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及h4=1.4m。锅中水面与基准面间的垂直距离h5=3m。大气压强Pa=99.3X03Pa。试求锅炉上方水以P琲口kgf/cm2来计量）。习题5时图解：如图所示标记等压面2,P2=PapHgg(h1一h13,4,大气压记为paP3=P2-：H20g(h3-h)2P4P0PP4-：H20g(h5-h)4将以上四式相加并代入已知量Pa=99.3103Pa1Tl=2.mh2=1.mh3=2.mh4=1.mh5=1.3mP0=Pa(h

6、戈h3-1%)：Hgg-什5-1%!-1)20g1.=99.310+(2.31.22.5父1.4)父136009.8+(23)610104&.=3.645104Pa=3.72kgf/cm26.根据本题附图所示的微差压差计的t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920kg/m3及998kg/m3,U管中油、水交界面高度差R=300mm。两扩大室的内径D均为60mm,U管内径d为6mm。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Ah与R的关系可用下式计算:当R=3

7、00mm时，Ah=()2R=0.3()2=0.003mD60根据静力学基本方程：p=(p水-p油)gR+p油9加u(998920)9,810.39209.8=257Pa(表压)7.列管换热器的管束由121根425mmM2.5mm的铜管组成。空气以9m/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98.7X03Pa。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）的计算结果换算为标准状况下空气的体积流量。解：(1)ws=uAnu=9m/sn=121A=1nd2=工兀一(252.5父2)父10-312=0.000314m

8、244-_pM_(19698.4)103(29103)RT8.314(273500)=3.182kg/m3ws=90.0003143.182121=1.09kg/s(2)VS=uAn=90.000314121-0.342m3/s(3)p1V1_p0V0)T1一T0VPViT。（19698.7）0,34227308637Vo=二二0.863m/ST1p02735098.78.高位槽内的水面高于地面8m,水从型08mmM4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按工hf=6,5u2计算（不包括出口阻力损失），其中u为水在管内的流速m/so试计算：（l）A-A

9、'截面处水的流速；（2）水的流量，以m3/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2-21,如图所示，那么Z|=8m,z2=2m（基准水平面为地面）U1%0,P1=P2=0表压），A-A1处的流速与管路出口处的流速相同，Ua=U2（管径不变，密度相同）在截面1-11和2-21间列柏努利方程方程，得2g：z=M、h,其中hf=6.5u22U2代入数据+6.5u=9.81父（82）解得u=uA=2.9m/s232_3（2）Vh=uA=2,9-（108-42）103600=82m/h9.20c的水以2.5m/s的流速流经438mmM2,5mm的水平管，此管以锥形管

10、与另一453mmM3mm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1.5J/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AA'和B-B1,如图所示，并取管路中心线所在的水平面为基准面，那么Za=Zb=0,uA=2.5m/sdA238-2.522uB-uA()=2.5()=1.23m/sdB53-32在截面AA'和B-B间列柏努利方程:UaPaUbPbx.xhf,A上22：2222ua_Ub2.5一1.23

11、pBpA=(ABhfA_B)：=(-1.5)1000=868.5Pa2,2查表得到1Pa=0.102mmH2O,那么8685=88.5mmH2O0.102p2-p1>0,所以A点的压力大于B点的压力，即B管水柱比A管高88.5mm10.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。管路的直径均为泵入口处真空表的读数为24.06103Pa；水流经吸八管与排出管量损失可分别按£hf,1=2u2与工hf,2=10u2工试求泵或排出管的流速m/So排水管与喷头连接处的压强力解：取水槽中水面所在的平面为截面1的有效功率。么有表连接处垂直于管子的截面为2-20水洗塔出口处为截捕习题10附图4=0z2=1.mz3=14mu1上0u2=u3=ur=0(表压)P2=-24.6631RDa(表压)p3=98.0731田&表压)P=1000kg/m3在截面1-1'和2-2间列柏努利方程，得22旦g乙U半gz2£%hj"hf=2u2代入以上数值解得u