02流體流動習(xí)題答案

1、.11. 本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑D為2 m，槽底與內(nèi)徑d0為32 mm的鋼管相連，槽內(nèi)無液體補充，其液面高度h1為2 m(以管子中心線為基準(zhǔn))。液體在本題管內(nèi)流動時的全部能量損失可按計算，式中u為液體在管內(nèi)的流速。試求當(dāng)槽內(nèi)液面下降1 m時所需的時間。解：根據(jù)物料衡算，在時間內(nèi)，槽內(nèi)由于液面下降而減少的液體量均由管路出口流出，于是有 (1) 取管中心線所在的水平面位能基準(zhǔn)面，在瞬時截面 與管路出口截面間列柏努利方程，得其中， (表壓) 解得 (2) 將(2)式代入(1)式，并在下列邊界條件下積分 12. 本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。

2、管路的直徑相同，鹽水由A流經(jīng)兩個換熱器而至B的能量損失為98.1 J/kg，由B流至A的能量損失為49 J/kg，試計算：(1) 若泵的效率為70%時，泵的軸功率為若干kW? (2) 若A處的壓強表讀數(shù)為103 Pa時，B處的壓強表讀數(shù)為若干?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動阻力損失。(1) 質(zhì)量流量 (2) 在兩壓力表所處的截面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(zhǔn)面。 其中，kPa， 將以上數(shù)據(jù)代入前式，解得(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

3、液面維持恒定。管路直徑均為，其他尺寸見本題附圖。各管段的能量損失為，。兩壓差計中的指示液均為水銀。試求當(dāng)R1=45 mm，h=200 mm時：(1) 壓縮空氣的壓強p1為若干? (2) U管壓差計讀R2數(shù)為多少?解：求解本題的關(guān)鍵為流體在管中的流速 (1)在B、C間列柏努利方程，得 (1) 代入(1)式，同時已知 解得在低位槽液面與高位槽液面之間列柏努利方程，并以低位槽為位能基準(zhǔn)面，得其中 (表壓)代入上式可得 (表壓)(2) 若求關(guān)鍵在于，通過可列出一個含的靜力學(xué)基本方程 (2)為此在低位槽液面與截面B之間列柏努利方程，以低位槽為位能基準(zhǔn)面，得其中，(表壓) (表壓)代入(2)式： 14.

4、在實驗室中，用玻璃管輸送20的70%醋酸。管內(nèi)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(shù)，并指出流型。解：(1) 用SI制計算從本教材附錄中查得70%醋酸在20時的物理性質(zhì)：， 流動類型為湍流。(2) 用物理單位計算，15. 在本題附圖所示的實驗裝置中，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(dāng)水的流量為10 800 kg/h時，U管壓差汁讀數(shù)R為100 mm。粗、細(xì)管的直徑分別為與。計算：(1) 1 kg水流經(jīng)兩截面間的能量損失；(2) 與該能量損失相當(dāng)?shù)膲簭娊禐槿舾?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

5、和，并取管路中心線所在的平面為基準(zhǔn)面，那么在截面和間列Bernouli方程： 于是 對U型管壓計： 對水在水平管中的流動：對粗管：；對細(xì)管：于是 (2) 16. 密度為850 kg/m3、黏度為810-3 Pas的液體在內(nèi)徑為14 mm的銅管內(nèi)流動，溶液的流速為1 m/s。試計算：(1) 雷諾準(zhǔn)數(shù)，并指出屬于何種流型；(2) 局部速度等于平均速度處與管軸的距離；(3) 該管路為水平管，若上游壓強為147103 Pa，液體流經(jīng)多長的管子，其壓強才下降到127.5103 Pa? 解：(1) 流動類型屬層流 (2) 對層流流動的流體，其瞬時速度和半徑之間的關(guān)系如下： 而平均速度 于是當(dāng)局部速度等于平均