2022年02流體流動習題答案

1、精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -11. 此題附圖所示的貯槽內徑 D為2 m，槽底與內徑 d0為32 mm的鋼管相連， 槽內無液體補充，其液面高度 h1為2m以管子中心線為基準 ；液體在此題管內流淌時的全部能量缺失可按fh20u 2 運算，式中 u為液體在管內的流速；試求當槽內液面下降1 m時所需的時間；解：依據物料衡算，在 d時間內，槽內由于液面下降dh 而削減的液體量均由管路出口流出，于是有22D dhd ud144取管中心線所在的水平面位能基準面，在瞬時截面11'與管路出口截面22 '間列柏努利方程，得pu2pu21gz112gz2

2、2hf ,1 222其中，z1hz20p1p20 表壓u10hf , 1220u 2解得 u0.692z20.0692h2將2式代入 1式，并在以下邊界條件下積分10h12m2h21m212000dh4644s1.29h2320.692h精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 1 頁，共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -12. 此題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)；鹽水 的密度為 1100 kg/m3，循環(huán)量為 36 m3/h；管路的直徑相同，鹽水由A流經兩個換熱器而至 B 的能量缺失為 9

3、8.1 J/kg，由 B 流至 A 的能量缺失為 49 J/kg，試運算： 1 如泵的效率為70%時，泵的軸功率為如干kW.2 如A 處的壓強表讀數為245.2103Pa時， B處的壓強表讀數為如干 .解：對循環(huán)系統(tǒng)，在管路中任取一截面同時作上游和下游截面，列柏努利方程，可以證明泵的功率完全用于克服流淌阻力缺失；(1) 質量流量wsVS1100kg / m336m3 /3600 s11kg / sWehf , A Bhf , B A98.149147.1J / kgNeWe ws 1 4 7. 11 11 6 1J8. s1NN e/1 6 1 8. 1 / 0. 7k2W. 3(2) 在兩壓

4、力表所處的截面A、B 之間列柏努利方程，以通過截面A 中心的水平面作為位能基準面；pu 2pu2AgzA BgzBh22ABf , A B4其中， zA0 ， zB7m ， uAuB ， pA245.2kPa，hf , A B98.1J / kg將以上數據代入前式，解得pB p AgzBh f , A B 6.210 Pa 表壓13. 用壓縮空氣將密度為1100 kg/m3 的腐蝕性液體自低位槽送到高位槽，兩槽的液面維護恒定；管路直徑均為60mm3.5mm ，其他尺寸見此題附圖；各管精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 2 頁，共 6 頁 - - - - - - - -

5、 - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -段的能量缺失為hf , ABhf ,CDu 2 ，hf ,BC1.18u 2 ；兩壓差計中的指示液均為水銀；試求當 R1=45 mm，h=200 mm 時：1 壓縮空氣的壓強p1 為如干 . 2 U管壓差計讀 R2 數為多少 .解： 求解此題的關鍵為流體在管中的流速1在 B、C 間列柏努利方程，得pu 2pu2BgzB CgzCh22BCf , B CpBpCg zz h1CBf ,B CpBpCH g g1RgzCzB1360011009.814510 311009.81559473Pa代入1式，同時已知110

6、0kg / m3zCzB5mhf , BC1. 1u82解得 u2.06m / s在低位槽液面 11' 與高位槽液面 22 ' 之間列柏努利方程，并以低位槽為位能基準面，得pu2pu2121gz12gz2h22f ,1 2其中 z10z210mu1u20p20 表壓hf ,1 2hf , A Bhf ,B Chf ,C D3.18u23.182.06213.5J / kg代入上式可得p1gz2hf ,1 2p1g z2fh , 1 21 1 0 0 9. 8 11 01 3. 5 P1表a2壓2 7 6 02 如求R2 關鍵在于pB ，通過pB 可列出一個含 h 的靜力學基本方

7、程精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 3 頁，共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -H gg R2g hBp2為此在低位槽液面 11' 與截面 B 之間列柏努利方程，以低位槽為位能基準面，得22p1gzu1pBgzuBh221Bf ,1 B其中， z10 ， zB1073m ， u10 ， uBpu22.06m / s ，p1123kPa表壓p1gzBh2BBf ,1 B1.2276011009.8131.52.06 2 110083385Pa 表壓代入2式：83385110

8、09.810.2R29.81136000 . 6 1m06 m1 m014. 在試驗室中，用玻璃管輸送20 的 70%醋酸；管內徑為 1.5 cm，流量為 10 kg/min；用 SI 和物理單位各算一次雷諾數，并指出流型；解： 1 用 SI 制運算從本教材附錄中查得70%醋酸在20 時的物理性質：1069kg / m3 ，2.5103 Pa s ， d1.5cm0.015mu4ws41 0 / 6 00 . 8 8m2s/d 23 . 1 4 1 . 52 1 201 0 6 9Re1.510 20.8821069/ 2.510 35657流淌類型為湍流；2 用物理單位運算1069g / c

9、m3 ，0.025g / cm s ， d1.5cm ， u88.2cm / sRe1.588.21069/ 2.510 35657精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 4 頁，共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -15. 在此題附圖所示的試驗裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置U管壓差計，以測量兩截面之間的壓強差；當水的流量為10 800 kg/h時， U管壓差汁讀數R為100 mm；粗、細管的直徑分別為60mm3.5mm 與42mm3mm；運算：(1) 1 kg水流經兩截面間的能

10、量缺失；2 與該能量缺失相當的壓強降為如干.解： 1 取接入管路的U 型管管線所在的平面與管截面垂直的平為面11' 和22 '，并取管路中心線所在的平面為基準面，那么z1z20在截面 11' 和 22 ' 間列 Bernouli 方程：pu2pu2121gz12gz2h22f ,1 2ppu2u2于是hf12122對 U 型管壓計： p1p2gRVSws對水在水平管中的流淌：uAA對粗管：d2603.5253mm；對細管：d1423236mm于是u110800kg33 22.95m/ s3600s1000kg / m36104u2u1 d1 2d 22.95 3

11、6 2531.36m / su 2u 22.95 21.36 2hf ,1 2gR129.810.14.41J/ kg(2) p f22fh10004.4074.41 103 Pa16. 密度為 850 kg/m3 、黏度為 8×10-3 Pa ·s的液體在內徑為 14 mm 的銅管內流淌，溶液的流速為 1 m/s；試運算： 1 雷諾準數，并指出屬于何種流型；2 局精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 5 頁，共 6 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結 - - - - - - - - - - - -部速度等于平均速度處與管軸的距離；3該管路為水平管，如上游壓強為147×103 Pa，液體流經多長的管子，其壓強才下降到127.5 ×103 Pa.du1410 31850解： 1Re810 31487.5流淌類型屬層流2 對層流流淌的流體，其瞬時速度和半徑之間的關系如下：rupf R24lr 2 而平均速度up f R2 822于是當局部速度等于平均速度時，有 Rr1 R2 ，即當 r2R 時，管路中2的瞬時速度和平均速度相同；R7 m m所以 rR4.95mm