工程流體力學(xué)課后習(xí)題答案1-3

1、可編輯修改WORD版本可編輯修改WORD版本 29/29可編輯修改WORD版本工程流體力學(xué)課后習(xí)題答案1-3 第一章 流體及其主要物理性質(zhì) 1-1. 輕柴油在溫度15oC 時相對密度為0.83，求它的密度和重度。 解：4oC 時 所以，3 3/8134980083.083.0/830100083.083.0m N m kg =?=?=水水 1-2. 甘油在溫度0oC 時密度為1.26g/cm 3，求以國際單位表示的密度和重度。 333/123488.91260/1260/26.1m N g m kg cm g =?=?= 1-3. 水的體積彈性系數(shù)為1.96109N/m 2，問壓強(qiáng)改變多少時，

2、它的體積相對壓縮1？ MPa Pa E E V V V V p p 6.191096.101.07=?=?= ?=? 1-4. 容積4m 3的水，溫度不變，當(dāng)壓強(qiáng)增加105N/m 2時容積減少1000cm 3，求該水的體積壓縮系數(shù)p 和體積彈性系數(shù)E 。 解：1956 105.210 4101000?=?-=?-=Pa p V V p Pa E p 89 10410 5.21 1 ?=?= = - 1-5. 用200L 汽油桶裝相對密度為0.70的汽油，罐裝時液面上壓強(qiáng)為1個大氣壓，封閉后由于溫度變化升高了20oC ，此時汽油的蒸氣壓為0.18大氣壓。若汽油的膨脹系數(shù)為0.0006oC 1，彈

3、性系數(shù)為14000kg/cm 2。試計算由于壓力及溫度變化所增減的體積？問灌桶時每桶最多不超過多少公斤為宜？ 解：E E g 140009.8104 Pa p 0.18at dp p V dT T V dV ?+?= 00V T V T V V T T =?= 00V p V p V V p p -=?-= 所以，dp V dT V dp p V dT T V dV p T 00-=?+?= 從初始狀態(tài)積分到最終狀態(tài)得： L L L V p p E V T T V V dp V dT V dV T p p p T T T V V 4.21057.24.2200 108.914000108.91

4、8.020*.0)(1 )(34 4 00000000 ?-=?-?=- -=-=-? ? 即 ()kg V V M 32.1381000 4 .220010007.0=-? ?=?-= 另解：設(shè)灌桶時每桶最多不超過V 升，則 200=+p t dV dV V V dt V dV t t 2000061.0?=?= V dp V dV p p 18.014000 1 ?- =?-=（1大氣壓1Kg/cm 2） V 197.6升 dV t 2.41升 dV p 2.5210-3升 G 0.1976700138Kg 1352.4N 1-6. 石油相對密度0.9，粘度28cP ，求運(yùn)動粘度為多少m

5、2/s? 解：s Pa P s Pa s mPa P cP ?=?=?=-1.0110110132 ()cSt St s m 3131.0/101.310009.01028253 =?=?= =- 1-7. 相對密度0.89的石油，溫度20oC 時的運(yùn)動粘度為40cSt ，求動力粘度為多少？ 解：89.0= 水 d 40cSt 0.4St 0.410-4m 2/s 0.410-48903.5610-2 Pa s 1-8. 圖示一平板在油面上作水平運(yùn)動，已知運(yùn)動速度u=1m/s ，板與固定邊界的距離=1，油的動力粘度1.147Pa s ，由平板所帶動的油層的運(yùn)動速度呈直線分布，求作用在平板單位面

6、積上的粘性阻力為多少？ 解：233/10147.110 11147.1m N dy du ?=?=- 1-9. 如圖所示活塞油缸，其直徑D 12cm ，活塞直徑d 11.96cm ，活塞長度L 14cm ，油的0.65P ，當(dāng)活塞移動速度為0.5m/s 時，試求拉回活塞所需的力F=？ 解：A dL , 0.65P 0.065 Pa s , u 0.5m/s , y=(D-d)/2 ()N dy du A F 55.82 1096.11125.010141096.1114.3065.0222=?-?= 第二章 流體靜力學(xué) 2-1. 如圖所示的U 形管中裝有水銀與水，試求： （1）A 、C 兩點的

7、絕對壓力及表壓各為多少？ （2）A 、B 兩點的高度差為多少？ 解： p A 表h 水0.3mH 2O 0.03at 0.39800Pa 2940Pa p A 絕p a + p A 表（10+0.3）mH 2O 1.03at 10.39800Pa 100940Pa p C 表hg h hg + p A 表0.113.6m H 2O+0.3mH 2O 1.66mH 2O 0.166at 1.669800Pa 16268Pa p C 絕p a + p C 表（10+1.66）mH 2O 11.66 mH 2O 1.166at 11.669800Pa 114268Pa 30c mH 2O 13.6h

8、 cmH 2O ?h 30/13.6cm=2.2cm 題2-2 題2-3 2-2. 水銀壓力計裝置如圖。求管中心A 處絕對壓力及表壓力？（設(shè)油品相對密度為0.9） 解：p A 表1513.610+350.9cm H 2O 225.5cmH 2O 0.2255at 2.2099104Pa p A 絕p a + p A 表（10+2.255）mH 2O 1.2255at 120099Pa 2-3. 今有U 形管，內(nèi)裝水和四氯化碳（CCl 4），如圖所示。試求四氯化碳的相對密度。 解：列等壓面方程： 30.6cmH 2O 17.8cmH 2O+8.04ccl d 6.18 8 .176.304=-=

9、 ? ccl d 2-4. 圖示水罐中氣體絕對壓強(qiáng)p 11.5104Pa ，高度 H 1m 。當(dāng)時的大氣壓強(qiáng)相當(dāng)于745mm 水銀柱高。試求玻璃管中水銀的上升高度h 為多少？ 解：絕對壓強(qiáng)p 11.5104Pa p 1+H p a hg h hg h 74510-3 13.69800-1.5 104 -98001 9.929104-1.5104-0.981047.449104Pa h 7.449104/(13.69800)=0.56m 題2-4 2-5. 油罐內(nèi)裝相對密度0.8的油品，下有底水，為測定油深及油面上的壓力，裝置如圖所示的U 形管水銀壓力計，測得各液面位置如圖。試確定油面高度H 及

10、液面壓力p 0。 解：13.60.5-0.86mH 2O 6-1.66-0.4d 油H H （1.6-0.4）/d 油1.5m P 06-1.6mH 2O 4.4mH 2O 0.44at 4.312104Pa （表壓） 題2-5圖 2-6. 油罐內(nèi)裝相對密度0.70的汽油，為測定油面高度，利用連通器原理，把U 形管內(nèi)裝上相對密度為1.26的甘油，一端接通油罐頂部空間，一端接壓氣管。同時，壓氣管的另一支引入油罐底以上0.40m 處，壓氣后，當(dāng)液面有氣逸出時，根據(jù)U 形管內(nèi)油面高差h 0.70m 來推算油罐內(nèi)的油深H 為多少？ 解：p 甘油h p 汽油（H-0.4） H 甘油h/汽油+0.4=1.

11、260.7/0.70+0.4=1.66m 2-7. 為測定油品重度，用如下裝置，經(jīng)過1管或2管輸入氣體，直至罐內(nèi)油面出現(xiàn)氣泡為止。用U 形管水銀壓力計分別量出1管通氣時的h 1，及2管通氣時的h 2。試根據(jù)1、2兩管的沉沒深度H 1和H 2以及h 1和h 2，推求油品重度的表達(dá)式。 解：?=?=?-=?-=?-202 1 012022210111H h H h H p h p H p h p Hg Hg Hg Hg ()()() 2 121021021H H h h H H h h Hg Hg -?-?=?-=?-? 2-8. 如圖所示熱水鍋爐，h 250mm ，問鍋爐內(nèi)液面在何處？（要求作圖

12、表示不必計算）液面上蒸汽壓力為多少？右側(cè)兩管的液面差h 1應(yīng)為多少？ 解： C D p 0hg h 2 13.698005010-3p a 6664Pa p 0hg h 2水h 1 mm m h h Hg 68068. 010506. 133 21=?=-水 水水 題28圖 題29圖 題210圖 2-9. 圖示兩水管以U 形壓力計相連，A 、B 兩點高差1m ，U 形管內(nèi)裝水銀，若讀數(shù)h 0.50m ， 求A 、B 兩點的壓差為多少？ 解：H A H B 1h 1-0.500.50m ()at Pa h H p h H H p p h H p H p Hg BA Hg B A A B Hg A

13、 A B B 73.0715405.098006.135.09800=?+?=+?=?+-=-?+=+水水水水 2-10. 欲測輸油管上A 、B 兩點的壓差，使用U 形管壓差計，內(nèi)裝水銀，若讀數(shù)h 360mm ， 油的相對密度0.78，則p A p B ？ 解： ()()at Pa h h h h p p h h h p p h h p h p Hg B A A B Hg B A Hg B B A A 46.096.4522810360980078.06.1378.06.133=?-=?-?=?-?=?=-?+-=-水水油油油油 2-11. 為測水管上微小壓差，使用倒U 形管，上部充以相對密

14、度0.92的油，若h 125mm ，求p A p B ？ 解： ()Pa h h h p p h h p h p B A D B A 9810125980008.092.013C 水油水油水水-?-?-?=-?-=- 2-12. 圖示為校正壓力表的壓擠機(jī)，密閉室內(nèi)油的容積V 300cm 3，圓柱塞直徑d 10mm ， 柱的螺距t 2mm ，搖柄半徑r 150mm ，求獲得250大氣壓時所需的手搖輪的轉(zhuǎn)數(shù)？（根據(jù)油的壓縮性找出體積平衡關(guān)系，p 4.7510-10Pa -1） 解： 圈 2324.2201.014.310210 8.9250103001075.4444 2 34 62 002 10

15、 =?= ?= ?=D t p V n p V D nt p p 2-13. 用水銀測壓計測量容器中的壓力，測得水銀柱高差為h ， 如圖所示。若將測壓管下移到虛線位置，左側(cè)水銀面下降z ，如果容器內(nèi)壓力不變，問水銀柱高差h 是否改變？改變多少？若容器內(nèi)是空氣，重度a 11.82N/m 3，結(jié)果又如何？ 解：p +水z Hg h ? h=p+水(z+z)/Hg h= h-h=p+水(z+z)-p-水z /Hg =(水/Hg ) z =z /13.60.07353z 所以，水銀柱高度差h 變大。 若容器中是空氣a 11.82N/m 3 p=Hg h ?h=p/Hg 與z 無關(guān)，h 不變 2-14.

16、 利用裝有液體并與物體一起運(yùn)動的U 形管量測物體的加速度，如圖所示。U 形管直 徑很小，L 30cm ，h 5cm 。求物體加速度a 為多少？ 解：自由液面方程：x g a z s - = ? ? -=-=2211x g a z x g a z s s 其中，x 115cm ，x 215cm ，z s1z s2h 5cm z s1z s2a （x 2x 1）/g ?a gh/L=9.80.05/0.3=1.63m/s 2 2-15. 盛水容器，試求其中深度H 1m 處的液體壓力。 （1） 容器以6m/s 2的勻加速度垂直上升時； （2） 容器以6m/s 2的勻加速度垂直下降時； （3） 自由下

17、落時； （4） 容器以15m/s 2的勻加速度下降時； 解：如圖建立直角坐標(biāo)系，則在dp (Xdx+Ydy+Zdz )中有： X 0，Y 0，Z g a 所以，dp -(g+a) dz 積分上式：p -(g+a) z+C 代入邊界條件：z 0時，p 0（表壓） 得C 0 所以：p -(g+a) z ，令z H 得：p (g +a ) H （1） 容器以6m/s 2的勻加速度垂直上升時：a 6m/s 2 p (g +a )H （9.8+6）1000115800Pa 0.16at （2） 容器以6m/s 2的勻加速度垂直下降時：a 6m/s 2 p (g +a )H （9.86）100013800

18、Pa 0.039at （3）自由下落時：a 9.8 m/s 2 p (g +a )H （9.8-9.8）100010 （4）容器以15m/s 2的勻加速度下降時：a 15 m/s 2 p (g +a )H （9.815）10001-5200Pa 0.053at 2-16. 在一直徑D 300mm 、高H 500mm 的圓柱形容器 中注入水至高度h 1300mm ，然后使容器繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)。試決定能使水的自由液面到達(dá)容器上部邊緣時的轉(zhuǎn)數(shù)n 1。 當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)超過n 1時，水開始溢出容器邊緣，而拋物面的頂端將向底部接近。試求能使拋物面頂端碰到容器底時的轉(zhuǎn)數(shù)n 2，在容器靜止后水面高度h 2將為多少？ 解

19、：自由液面方程：g r z s 22 2= 注：拋物體的體積是同底同高圓柱體體積的一半 g R R g R V 4221422 22=?=拋 ()12122h H R V h R V H R -=?=-拋拋 ()()111124 21244n R h H g h H R g R =-= ?-= () ()min /34.178/97.210 15014.3103005008.93 311r s r R h H g n =?-?=-= - 2/2H R V =拋 ()min /4.199/323.310 15014.32105008.92 2 423 322 4 22r s r R gH n H

20、 R g R n =?= ?=- mm H h 2502 50022= 附證明：拋物體的體積是同底同高圓柱體體積的一半 g R R g R V 4221422 22=?=拋 ? ? ? ?= = = ? ? ?=? ? ?=? ? ?g r g r r z r V V g r r g dr r g dr g r r g r d r dz r V r r r z z 222 144 2224 022* 020 4 23 2 2 202 220 2 00 柱柱 拋 2-17. 木制提升式閘板，寬度B 1.5m ，水深H 1.5m ， 閘板與導(dǎo)槽間的摩擦系數(shù)為0.7，求提升閘板需力多少？ 解：N B

21、H H A p N c 5.165375.198002 1 23=?=水 N N f T 25.115765.165377.0=?=?= 2-18. 圖示油罐發(fā)油裝置，將直徑d 的圓管伸進(jìn)罐內(nèi)， 端部切成45o角，用蓋板蓋住，蓋板可繞管端上面的鉸鏈旋轉(zhuǎn)，借助繩系上提來開啟。若油深H 5m ，圓管直徑d 600mm ，油品相對密度0.85，不計蓋板重及鉸鏈的摩擦力，求提升此蓋板所需的力的大小。（提示：蓋板為橢圓形，要先算出長軸2b 和短軸2a ，就可算出蓋板面積A ab ） 解：由題意 d b d a 22, 2 = 4 3b a J c = 24.06.02 226.014.3m ab A =

22、? = N HA P 166604.059800=?= 對軸求矩： Td d T b T y y b P C D =? ?=?=-+2 222245sin 2)( m H H y C 07.752245sin =?= ()() KN N T m d d A y J y y c c c D 8687 . 11 7. 11868 6.0 00318 .0 6.0 2 2 16660 00318 .0 4.0 07 .7 2 3.0 3.0 4 4.0 07 .7 2 2 2 4 3 3 = = ? ? ? ? ? ? + ? ? = = ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? =

23、= - 2-19.25m3臥式圓筒形油罐，長4.15m，內(nèi)徑2.54m，油品相對密度 0.70，油面高度在頂部以上0.20m，求端部圓面積上所受的液 體總壓力的大小和壓力中心位置？ 解： N D y A p P c c 5. 51071 4 54 .2 14 .3 2 54 .2 2.0 9800 7.0 4 2 2 = ? ? ? ? ? ? ? + ? ? = ? = ? = 水 () m D D A y J e c c274 .0 4 27 .1 2.0 64 2 4 = ? + = = m e y y c D 744 .1 274 .0 47 .1= + = + = 2-20.1000

24、m3半地下罐，所裝油品相對密度為0.8，油面上壓力0.08大氣壓。鋼板的容許應(yīng)力為1.176108Pa，求最下圈鋼板所需厚度？（提示：參考工程力學(xué)薄壁筒計算原理） 解：m D V H H D V5 16 1000 4 4 42 2 2 = ? ? = = ? = m D P e m N H p P 0032 .0 10 176 .1 2 16 47040 2 / 47040 5 9800 8.0 9800 08 .0 8 2 = ? ? ? = ? = = ? ? + ? = ? = 油 2-21.某處裝置一安全閘門，門寬B為0.6米，門高H 為1.0米。距底0.4米處裝有閘門橫軸，閘門可繞

25、軸旋轉(zhuǎn)。問門前水深h為若干時，閘門即可自行開 放？（不計各處的摩擦力） 解：法一：hh D 0.4 m ()BH h BH h A h J h h c c c D 5.0125.03 -+-=+= h 1.33 m 法二： ()()7.035286.06.07.0980011111-=?-?=?=?=h h BH y A p P c c ()()7.023524.06.02.0980022222-=?-?=?=?=h h BH y A p P c c ()()7.003.06.06.07.0126.06.03 1111-=?-?=h h A y J e c c ()() 2.0304.04.0

26、6.02.0124.06.03 2222-=?-?=h h A y J e c c 由題意：P 1（0.3e 1） P 2（0.2 + e 2） 解得：h 1.33m 2-22. 圖示兩個半圓球形殼，以螺釘相連接。下半球固定于地面，其 底部接以測壓管，球內(nèi)裝滿水，測壓管內(nèi)水面高出球頂1m ，球直徑2m ，試求螺釘所受的總張力。 解：螺釘所受的總張力等于上半球所受到的靜水壓力F ()N R R h D V F 3.41029114.332 )11(4214.3980032432 32=? ?-+?=? ? ? ?-+=壓力體 2-23. 臥式油罐直徑2.2m ，長9.6m ，油面高出頂部0.2m

27、 。密閉時， 油面蒸汽壓力為368mm 水銀柱，油品相對密度0.72，求AA 及BB 斷面處的拉力？ 解：368mmHg 5004.8mmH 2O 6951.1mmOil 6.95mOil A A 斷面： N L D DLH V P AA 321.11007562.2414.3211.115.72.26.9980072.0421980072.02=? ? ?-+?=? ? ?-?=壓力體油B B 斷面： ()()m A y J e N HL H A p P c c c c c BB 049.06 .92.21.115.72.26.9121 44.12294376.92.215.71.19800

28、72.03 =?+?=?+?=油 2-24. 在盛有汽油的容器的底上有一直徑d 220mm 的圓閥，該閥 用繩系于直徑d 1100mm 的圓柱形浮子上。設(shè)浮子及圓閥的總質(zhì)量m 100g ，汽油相對密度0.75，繩長Z 150mm ，問圓閥將在油面高度H 為多少時開啟？ 解：由題：P G F +浮 臨界狀態(tài) P G F +浮 2o P HA V F o 排 浮 ()()( ) () m d d z d d d mg H z d H mg d d H d H mg z H d 174.015625.00177.002.01.015 .01.002.01.0980075.014.38.91.0444

29、 44 4 2 222222212122212 122 2 1 2 22 1=+=-?+ -?=-+-=+=-?+=-? 即 H 0.174m 2-25. 圖示水泵吸水管內(nèi)的圓球形吸入閥，管內(nèi)液面高H 15m ，管外液面高H 2=2m 。實心 鋼球直徑D=150毫米，材料相對密度8.5，安裝在一個直徑d=100mm 的閥座上。問吸水管內(nèi)AB 液面上需有多大的真空度時，才能將球閥升起？（提示：先分清球閥在垂直方向上受哪些力的作用，再根據(jù)壓力體去解） 解：由題意：PG ，設(shè)真空度為h 壓力體疊加后只剩V 柱()和 V 球(),產(chǎn)生的向上壓力P 上 h H H d D P -212 3 4 6 水

30、水上 向下的力為球閥自重G 球 6 3 D G P 上G 時，閥門可啟動，相等為臨界狀態(tài) o mH h 269.4= （p 0h 4.59104Pa ） 2-26. 玻璃制比重計，管下端小球中裝有彈丸，管外徑2.0cm ，小球體 積V 010cm 3；比重計的重量m 25g ，汽油相對密度為0.70。求比重計淹沒在汽油中的深度h ？ 解：G F 浮 ? ? ?+=h d V mg 4 102 排汽 2.59.80.79.8（10+3.1422h/4） h 8.2cm 2-27. 一木排由直徑250毫米，長10米的圓木結(jié)成。用以輸送1000牛頓的重物通過河道。 設(shè)木頭的相對密度為0.8，過河時圓

31、木頂面與水面平齊。問至少需要圓木多少根？ 解：至少需要圓木x 根 G F 浮 ()4.101025.014.398002.040000 10000100004 2 2 =?= ?+=?x x V x V x L D 木木 所以，至少11根。 第三章 流體運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)基礎(chǔ) 3-1 已知流場的速度分布為 k xy j y i xy u +-=32 3 1 (1) 屬幾元流動？ (2) 求（x ，y ，z ）（1，2，3）點的加速度。 解：（1）屬二元流動。 （2）xy u y u xy u z y x =-=,3 1 , 32 33.53 16 31023104322=?+?-?+=?+?+?+

32、?= xy xy xy y y xy z u u y u u x u u t u a x z x y x x x x () 67 .10332 31031005232=+-?- ?+=?+?+?+?= y y y xy z u u y u u x u u t u a y z y y y x y y 33.53 16320310332=?+?-?+=?+?+?+?=xy xy x y y xy z u u y u u x u u t u a z z z y z x z z 3-2 已知平面流動的速度分布規(guī)律為 ()() j y x x B i y x y B u 2 22222+= 解：() (

33、) 2 22 22,2y x x B u y x y B u y x += += 代入得： ()() 2 22 222y x x B dy y x y B dx += + C y x ydy xdx x dy y dx =-?=-?=220 3-3 用直徑200mm 的管子輸送相對密度0.7的汽油，使流速不超過1.2m/s ，問每小時最多輸送多少噸？ 解：h t s kg VA Q M /95.94/376.262.04 14 .32.110007.02=? ?= 3-4 油管輸送相對密度0.8的煤油，設(shè)計輸送量為50t/h ，限制流速不超過0.8m/s ，需多大 管徑？ 解：V M d A

34、VA Q M = = ?=4 2 mm m V M d 166166.08 .010008.014.33600 /10005044=?= 3-5 一離心泵吸入管直徑150mm ，排出管直徑100mm ，若限制吸入管流速不超過0.7m/s ，求流 量及排出管流速各為多少？ 解：s m VA Q /0124.04 15.014.37.032 =? = s m V d d A A V V /575.17.015.12 2 =? ?=? ? ?= 吸排吸排 吸吸排 3-6 自水箱接出一個水龍頭，龍頭前有壓力表。當(dāng)龍頭關(guān)閉時，壓力表讀數(shù)為0.8大氣壓； 當(dāng)龍頭開啟時，壓力表讀數(shù)降為0.6大氣壓。如果管子

35、直徑為12毫米，問此時的流量為多少? 解： p 00.8at 8mH 2O 對11、22列伯努利方程: ()s m A V Q s m g V g V /1008.74 012.014.326.6/26.668229800980006.00008342 222 2-?=?=-=+ ?+=+ 3-7 水從井A 利用虹吸管引到井B 中，設(shè)已知體積流量Q=100米/時，H 1=3米，Z=6米，不計 虹吸管中的水頭損失，試求虹吸管的管徑d 及上端管中的負(fù)壓值p 。 解： 列1、2的伯努利方程： mm m V Q d d V Q s m gH V g V H 68068.067 .714.33600 /

36、100444/67.738.922200002 2 2 122 21=?= =?=+ +=+ 列1、3的伯努利方程： ()()KPa Pa g V H z p g V p H z 8.58108.58698002200032121-=?-=?-=? ? ?+ -=+ + -=+ 另解：列2、3的伯努利方程： 1 1 2 2 8mH 2O 1 2 3 at KPa Pa z p g V p z g V 6.08.58108.58698002200322=-=?-=?-=-=+ + =+ + 3-8 為測管路軸線處的流速，裝置如圖所示的測速管。左管接于水管壁，量出不受流速影響 的動壓強(qiáng)；右管為90

37、彎管，量出受流速影響的總壓強(qiáng)。把兩管連于U 形管水銀壓差計上。若h=200毫米，求管軸處的流速? 解： 0 2 2p p g u A -= ()s m h g p p g u Hg A /03.79800 2 .0980016.138.92220 =?-?= ?-=-= 注：? ?=-=?+-h z z z p h z p Hg 212 211 3-9 相對密度為0.85的柴油，由容器A 經(jīng)管路壓送到容器B 。容器A 中液面的表壓力為3.6 大氣壓，容器B 中液面的表壓力為0.3大氣壓。兩容器液面差為20米。試求從容器A 輸送到容器B 的水頭損失? 解：列A 、B 兩液面的伯努利方程： ()m

38、 p p h h p p B A B wA B wA B A 8.18209800 85.0980003.06.320020000000=-?-= -= +=+ -油 油 油 3-10 為測量輸油管內(nèi)流量，安裝了圓錐式流量計。若油的相對密度為0.8，管線直徑D=100 毫米，喉道直徑d=50毫米，水銀壓差計讀數(shù) h=40厘米。流量系數(shù)0.9，問每小時流量為若干噸? 解： p g A Q ?=2 ()h t h t s kg h g d Q M Hg /57/1000 3600 8256.15/8256.154.09800 8.098008.06.138.92405.014.39.010008.

39、024 2 2 =?= =?-?=?-=油 油 Z 1 Z 2 2 2 1 1 3-11 為了在直徑D 160mm 的管線上自動摻入另一種油品，安裝了如下裝置：自錐管喉道處 引出一個小支管通入油池內(nèi)。若壓力表讀數(shù)2.4at ，喉道直徑d 40mm ，T 管流量Q 30L/s ，油品相對密度0.9，欲摻入的油品相對密度為0.8，油池油面距喉道高度H 1.5m ，如果摻入油量為原輸送量的10%，B 管水頭損失設(shè)為0.5m 油柱，試決定B 管直徑以多大為宜？ 解： 列11、22的伯努利方程： g V p g V p 222 22211 +=+ s m s L A V A V Q /03.0/3032

40、211= 22 2 1020096.0416.014.34m D A =?= 22 2 2001256.04 04.014.34m d A =?= s m A Q V s m A Q V /89.23001256 .003.0/493.1020096 .003.02211= = 代入伯努利方程： at Pa g V V p g V V p p 21.037.206268 .9289 .23493.198009.0980004.2222 2222112 22112-=-=?-?+?=-+=? ? ?-+= 列33、44的伯努利方程： m V Q d s m V d V A Q Q s m h p

41、 H g V p p h g V p H B B B wB wB 033.0517.314.3003 .044/003.04 %10/517.3366.125.05.198008.037.206268.92220004 2342412442 42 414 =?= =? ?-?=? ?=+=+ 3-12 圖示水箱在水深H 3m 處接一水平管線。管線由兩種直徑串聯(lián) 已知：H 3m ，d 120mm ，d 210mm ，L 1L 210m ，h w10.6mH 2O ，h w21mH 2O 求： Q ； i 1，i 2； 繪制水頭線 解： 對00、22兩液面列伯努利方程： )( 2g V 00002

42、12 2w w h h H +=+ m h h H w w 4.1)6.01(3)(2g V 212 2=+-=+-= s m V /24.52= s m V A Q /10112.44 01.014.324.5342 22-?=?= 粗管段：06.0106 .0111= L h i w 細(xì)管段：1.010 1222= L h i w s m V d d /31.124.52010V 2 22 1 2 1=? ?=? ? ?= m g V 09.022 1= 3-13 圖示輸水管路d 1d 2d 3，若忽略管件處的局部阻力，試?yán)L制其總水頭線和測壓管水頭 線的示意圖。 3-14 用80KW 的水

43、泵抽水，泵的效率為90%，管徑為30cm ，全管路的水頭損失為1m ，吸水管 水頭損失為0.2m ，試求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空表的讀數(shù)。 解：KW N N 729.080=?=泵軸泵 泵的揚(yáng)程：H=z 2-z 1+h 1-2=29+h w =30mH 2O s m d Q V s m H N Q QH N /47.33.014.3245 .044/245.030 98001000 722 23=?= =?= =?泵 泵 對11、22兩液面列伯努利方程： KPa Pa g V p g V p 58.2745.275808.9247.32.2980022.022 .022000222=-=?

44、?+?-=? ? ?=+ + =+ 3-15 圖示一管路系統(tǒng)，欲維持其出口流速為20m/s ，問需多少功率的水泵？設(shè)全管路的水頭 損失為2m ，泵的效率為80%，若壓水管路的水頭損失為1.7m ，則壓力表上的讀數(shù)為多少？ 解：s m A V Q /1057.14 01.014.320332 22-?=?= = 泵的揚(yáng)程：H=z 2-z 1+h w +g V 22 2=20+2+8.92202 ?=42.41m W N N W QH N 65.8158 .052 .65252.65241.421057.198003=?=-泵 泵 軸泵 對11、33兩液面列伯努利方程： KPa Pa h g V

45、H p s m V d d V h g V p H w w 3904.3903583.08.925141.42980021/52021210002 1232 22 3231 2 3=? ?-?-?=? ?=? ?=? ?=+=+ 另：對33、22兩液面列伯努利方程： KPa Pa p g g p h g V p g V p w 3903903607.1198.9252098007.12200192502192022222 32 2223=? ? ?+?-?=+ +=+ + +=+- 3-16 圖示離心泵以20m 3/h 的流量將相對密度0.8的油品從地下罐送到山上洞庫油罐。地下 罐油面壓力0.

46、2大氣壓，洞庫油罐油面壓力0.3大氣壓。設(shè)泵的效率0.8，電動機(jī)的效率0.9，兩罐液面差H 40m ，全管路水頭損失設(shè)為5m ，求泵及電動機(jī)的額定功率（即輸入功率）應(yīng)為多少？ 解： 對11、22兩液面列伯努利方程： 212 1 04000-+ =+ w o o h p H p ()m p p H o 25.46459800 8.0108.92.03.05404 1 2=+?-= +-= W N N W N N W QH N 84.27979 .006.25188.04.201425.463600 20 98008.0= =?=軸電泵軸泵 3-17 用8kW 的水泵抽水，泵的效率為90%，管徑3

47、00mm ，全管路水頭損失設(shè)為3m 水柱，吸入 管線的水頭損失設(shè)為0.8m 水柱。求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空度？（提示：因流量是未知數(shù)，能量方程將為一元三次方程，可用試算法求解） 解：KW N N 2.79.08=?=泵軸泵 由11、22兩液面列伯努利方程得： ? ? ? ? ? ?=+=22222423V D A V Q h g V H QH N w 泵 s m V Q s m V i i V V V /1195.007065.0/6921.16921.19429.108461.09429.108461.00 84.2036.1173222232=? ?-+-=-+ 對11、3兩液面列伯努

48、利方程： Pa g h g V p h g V p w w o 6.1907126921 .18.01980021210002 2 2 =? ? ? ?+?-=? ?=+=+吸吸 3-18 輸油管上水平90o轉(zhuǎn)彎處，設(shè)固定支座。所輸油品相對密度為0.8，管徑300mm ，通過 流量100L/s ，斷面1處壓力2.23大氣壓，斷面2處壓力2.11大氣壓。求支座受壓力大小和方向？ 解：Q 100L/s 0.1m 3/s AV 1AV 2 s m A Q V V m A /4154.13 .014.34 1.007065.043.014.32 212 2=?=?= 2 2 1 1 3 Pa at p Pa at p 5 251100678.211.2101854.223.2?=?= x 方向動量方程：()110V Q R A p x -=- N QV A p R x 083.155534154.11.010008.007065.0101854.2511=?+?=+= y 方向動量方程：()022-=-V Q A p R y N QV A p R y 239.147224154.11.010008.007065.0100678.2522=?+?=+= N R R R y x 945.21415239.14722083.15553222 2 =+=+= 43.43=x