第一章流體流動習題卡答案

1、第一章流體流動習題卡答案 第一章流體流動 第一章習題1： 某設備的真空表讀數(shù)為500mmHg，設備外環(huán)境大氣壓強為640mmHg，則它的絕對壓強為_Pa。 該設備的絕對壓強=640-500=140mmHg140133.321.866104Pa。（2分） 第一章習題2： 流體在圓形直管內作滯流（層流）流動時，其速度分布呈_形曲線，中心最大速度為平均速度的_倍。此時摩擦系數(shù)與_無關，只隨_加大而_。 拋物線，2，/d，Re，減小。（每個空1分，共5分）。 第一章習題3： 牛頓粘性定律表達式為_，它只適用于_型流體。 ? ?y 或d（2分） dy 牛頓 （1分） （共3分） 第一章習題4： 內摩擦力

2、是流體_的表現(xiàn)，所以又稱為_力或者_力。 粘性， 粘滯，粘性摩擦（每空1分，共3分） 第一章習題5： 流體在圓形直管內流動時，在湍流區(qū)則摩擦系數(shù)與_及_有關。在完全湍流區(qū)則與雷諾系數(shù)的關系線趨近于_線。 Re，/d，水平 （每空1分，共3分） 第一章習題6： 粘度的物理意義是_。 促使流體流動產生單位速度梯度的剪應力。（2分） 第一章習題7： 邊長為a的正方形管道，其當量直徑de為_。 a2 ?a （2分） de?4rH?4?4a 第一章習題8： 在定態(tài)流動系統(tǒng)中，水連續(xù)地從粗圓管流入細圓管，粗管內徑為細管的2倍。則細管內水的流速為粗管內流速的_倍。 據(jù)2du1d?(2)2（1）2(2)2=4

3、 (2分) u2d1d1 第一章習題9： 流體在圓管內流動時的摩擦阻力可分為_和_兩種。局部阻力的計算方法有_法和_法。 直管阻力，局部阻力，阻力系數(shù)，當量長度。（每個空1分，共4分） 第一章習題10： 在靜止的同一種連續(xù)流體的內部，各截面上_能與_能之和為常數(shù)。 位，靜壓。（每個空1分，共2分） 第一章習題11： 法定單位制中，粘度的單位為_,在cgs制中粘度的單位為_，他們之間的關系是_。 PaS； p或cp； 1cp1102 p1103PaS （每空1分，共3分） 第一章習題12： 開口U型管壓差計是基于_原理的測壓裝置，它可以測量管路中_上的_或_。 流體靜力學 任意截面 表壓強 真空

4、度 （每個空1分，共4分） 第一章習題13： 流體在管內作湍流流動時，在管壁處速度為_,鄰近管壁處存在_層，且Re值越大，則該層厚度越_。 零， 滯流（或層流）內 ?。ɑ蛐。?第一章習題14： 實際流體在直管內流過時，各截面上的總機械能_守恒。因實際流體流動時有_。 不， 摩擦阻力。（每空1分，共2分） 第一章習題15： 流體在一段裝有若干個管件的直管l中流過的總能量損失的通式為_，它的單位為_。 l?leu2?hf?d.2 （2分） J/Kg (1分) 共3分 第一章習題16： 定態(tài)流動時，不可壓縮理想流體在管道中流過時各截面上_相等。它們是_之和，每一種能量_，但可以_。 總機械能（1分）

5、； 位能、動能和靜壓能（2分） 不一定相等（1分）； 互相轉換（1分） 第一章習題17： 柏努利方程是以1Kg不可壓縮流體為基準推導出的，若用于可壓縮流體時必須符合_的條件。 p1?p2100 ? 20%. 要求式中分母p1 用絕壓。（2分） p1 第一章習題18： 判斷流體流動類型的是（ ） （A） Eu準數(shù) （B） Re準數(shù) （C） /d （D） Pf （B）（1分） 第一章習題19： 流體在圓形直管內作定態(tài)流動，雷諾準數(shù)Re1500，則其摩擦系數(shù)應為 （ ） （A） 0.032 （B）0.0427 （C）0.0267 （D）無法確定 由?6464?0.0427 應選（B） （2分） Re

6、1500 第一章習題20： 在法定單位制中，粘度的單位為（ ） （A）cp （B）p （C）g/( cm.s ) （D）Pa.s （D） (1分) 第一章習題21： 在靜止流體內部各點的靜壓強相等的必要條件是（ ） （A） 同一種流體內部 （B） 連通著的兩種流體 （C） 同一種連續(xù)流體 （D） 同一水平面上，同一種連續(xù)的流體 （D） （2 分） 第一章習題22： 在一水平變徑管道上，細管截面A及粗管截面B與U管壓差計相連，當流體流過時，U管壓差計測量的是（ ） （A）A、B兩截面間的總能量損失 （B）A、B兩截面間的動能差 （C）A、B兩截面間的壓強差 （D）A、B兩截面間的局部阻力 （ C

7、 ） （2分） 第一章習題23： 管路由直徑為573.5mm的細管，逐漸擴大到1084mm的粗管，若流體在細管內的流速為4m/s。則在粗管內的流速為（ ） （A） 2m/s （B）1m/s （C） 0.5m/s （D） 0.25m/s 由u粗 u細11d細25021u?u?()?()? 得 粗4細4?4?1 m/s d粗1004 應選( B) （2分） 第一章習題24： 氣體在直徑不變的圓形管道內作等溫定態(tài)流動，則各截面上的（ ） （A） 速度相等 （B） 體積流量相等 （C） 速度逐漸減小 （D） 質量流速相等 （D） （ 2分） 第一章習題25： 湍流與滯流的本質區(qū)別是（ ） （A）湍流的

8、流速大于滯流的 （B） 湍流的Re值大于滯流的 （C） 滯流無徑向脈動，湍流有徑向脈動 （D） 湍流時邊界層較薄 （ C ） （ 2分 ） 第一章習題26： 在阻力平方區(qū)內，摩擦系數(shù)（ ） (A) 為常數(shù)，與Re，/d 均無關 (B) 隨Re值加大而減小 (C) 與Re值無關，是/d的函數(shù) (D) 是Re值與/d的函數(shù) （C） （2分） 第一章習題27： 流體在圓形直管中作滯流流動時，其直管阻力損失與流速u的關系為（ ） （A） 與u2成正比 （B） 與u成正比 （C） 與u1.75成正比 （D） 與u0.55成正比 lu6464hf?.?代入可得: ， 當流體作滯流時，?dud2Re2 ?

9、64?lu264u?l32u?lhf?.?2du?d22d2?d? 應選（B） （2分） 第一章習題28： (判斷題) 在計算突然擴大及突然縮小的局部阻力時，公式中的流速應該用小管中的流速。（ ） （） （1分） 第一章習題29： (判斷題) 氣體在圓管內作定態(tài)流動時，其流速與管內徑的平方成反比。（ ） （ ） （1分） 第一章習題30： (判斷題) 不可壓縮的理想流體在管道內作定態(tài)流動，若無外功加入時，則流體在任一截面上的總壓頭為一常數(shù)。（ ） （ ） （1分） 第一章習題31： (判斷題) 流體在管道任意截面徑向上各點的速度都是相同的，我們把它稱為平均流速。（ ） （ ） （1分） 第一章

10、習題32： (判斷題) 在同一種連續(xù)流體內，處于同一水平面上各點的壓強都相等。（ ） （） （1分） 第一章習題33： (判斷題) 某定態(tài)流動系統(tǒng)中，若管路上安裝有若干個管件、閥門和若干臺泵，則此管路就不能運用連續(xù)性方程式進行計算（ ）。 （） （1分） 第一章習題34： 用U管壓力計測量管路中兩點的壓強差，其壓差值只與讀數(shù)R和兩流體的密度差有關，而與U管的粗細、長短無關（ ）。 （）（ 1分） 第一章習題35： （簡答題） 流體的絕對壓強（實際壓強）、表壓強、真空度三者之間有什么關系？用一個公式表示。 表壓強絕對壓強當?shù)赝饨绱髿鈮簭娬婵斩?。?分） 第一章習題36： （簡答題） 如何判斷靜止

11、流體內部兩點的壓強相等？ 在靜止的同一種連續(xù)流體內部，處于同一水平面上各點的壓強都相等。（3分） 第一章習題37：（簡答題） 質量流量ws、體積流量vs與流速u三者之間的關系如何？ 三者之間可以用一個公式表示為： ws=s=uA （3分） 第一章習題38：（簡答題） 氣體在管道中流過時常采用質量速度G來表達其流動情況。問：（1）其原因是什么？（2）G的表達式如何？ （1）由于氣體的密度是溫度和壓強的函數(shù)，因此對氣體常采用質量速度G來表達其流動情況。（3分） （2）G=wsVs=u. Kg/(m2s) (2分) AA 共5分 第一章習題39：（簡答題） 何謂定態(tài)流動？ 在流動過程中，若系統(tǒng)的參變

12、量不隨時間改變僅隨所在空間位置而變的流動稱為定態(tài)流動。（4分） 第一章習題40：（簡答題） （1）流體在管道中流動時，涉及哪些機械能？（2）何謂流體的總機械能？ （1）涉及的機械能有位能、動能和靜壓能。（3分） （2）以上三者之和稱為總機械能。 (2分) （共5分） 第一章習題41：（簡答題） （1） 什么是理想流體？ （2） 引入理想流體的概念有什么意義？ （1） 流動時沒有阻力的流體，即總能量損失為零，稱這種流體為理想氣體。 （3分） （2） 自然界中不存在理想流體，但引入這個概念可使復雜的流體流動問題得以 簡化。（3分） （共6分） 第一章習題42：（簡答題） 何謂（1）有效功（凈功）？

13、 （2） 有效功率？ （3） 軸功率？ （1） 在流動過程中，輸送機械對1Kg流體所做的功稱為有效功（凈功）。以 We表示，單位為J/Kg。（2分） （2） 單位時間內輸送機械對流體所做的有效功稱為有效功率。以Ne表示，單 位為W。而Ne=We.ws（2分） （3） 有效功率Ne與輸送機械的效率的比值稱為軸功率。以N表示，單位為 W。即N=Ne (2分) 共6分 第一章習題43：（簡答題） 何謂總能量損失h? ？ 1Kg流體在1-1/與2-2/兩截面之間流動過程中，因克服摩擦阻力而損失的能量稱為總能量損失。（3分） 第一章習題44：（簡答題） 化工廠哪些計算要應用流體靜力學基本方程式？ 主要應

14、用與以下三個方面：（1） 壓強差與壓強的測量。 （2） 測量容器內的液面位置（3）計算液封高度。（每問1分，共3分） 第一章習題45：（簡答題） 扼要說明柏努利方程式和流體靜力學基本方程式的關系。 靜止流體u1=u2=0,We=0,hf1-2=0。此時柏努利方程式即可化簡為靜力學基 本方程式。所以，靜力學基本方程式是柏努利方程式的一個特例。（5分） 第一章習題46：（簡答題） 應用柏努利方程式時，衡算系統(tǒng)上、下游截面的選取原則？ 答：選取原則為： 1、兩截面一定要與流動方向相垂直。（1分） 2、流體必須充滿兩個截面間的空間（1分） 3、所選的截面上各物理量除待求的外，必須是已知或可以算出的。（

15、2分） 4、計算輸送機械有效功時，兩個截面應選在輸送機械的兩側范圍內。（2分） 第一章習題47：（簡答題） 在化工廠中，柏努利方程主要應用于哪些方面？ 1、確定管道中流體的流量 2、確定設備間的相對位置 3、確定輸送機械的功率 4、確定管路中的壓強或壓強差 5、簡單管路、分支管路、并聯(lián)管路的計算。 （每個“方面”給1分，共5分） 第一章習題48：（簡答題） 液體及氣體的粘度隨溫度、壓強的變化情況如何？ 1、液體粘度隨溫度升高而減小，氣體則相反。（2分） 2、液體粘度基本上不隨壓強而變，除了極高及極低的壓強外，氣體粘度幾乎不 隨壓強而變。（2分） 第一章習題49：（簡答題） 滯流和湍流在內部質點

16、運動方式上有何本質區(qū)別？ （1） 滯流時流體質點作平行于管軸的直線運動，各質點互不干擾，（2分）， （2） 湍流時流體質點作不規(guī)則的雜亂運動、遷移和碰撞，沿管軸向前運動的同 時還有附加的脈動運動。（3分） 第一章習題50：（簡答題） 何謂滯流內層？ 答：由于在管壁附近流體速度很小，且湍流時管壁處速度也為零，故離管壁很近的一薄層流體運動必然是滯流，這層流體稱為滯流內層。（5分） 第一章習題51：（簡答題） 何謂閥門或管件的當量長度？ 答：將流體流經閥門、管件等處的局部阻力折合為相當于le長度的等徑的直管阻力，把le稱為閥門或管件的當量長度。(4分) 第一章習題52：（計算題） 空氣中各組分的摩爾

17、分數(shù)為：0.21 O2、0.78 N2、0.01 Ar。 （1）求標準狀況下空氣的平均密度0； （2）求絕對壓強為3.8104Pa、溫度為20時空氣的平均密度；比較兩者的結果。 解： （1）求空氣的0： 已知MO2=32，MN2=28，MAr=40。單位均為kg/kmol。 先求出標準狀況下空氣的平均密度Mm： Mm= MO2?O2+ MN2?N2+ MAr?Ar=320.21+280.78+400.01 =28.96kg/kmol（2分） 0=P0Mm101.33?28.96=1.293kg/m3（2分） RT08.315?273 （2）求3.8104Pa、20時空氣的平均密度： PT03.

18、8?104?2733 =0kg/m（2分） =1.293?=0.4523P0T101.33?10?(273+20) 由計算結果可看出：空氣在標準狀況下的密度與其在3.8104Pa、20狀態(tài)下的密度相差很多，故氣體的密度一定要標明狀態(tài)。（1分） （共7分） 試題： 苯和甲苯混合液中含苯0.4（摩爾分數(shù)），試求該混合液在20時的平均密度m（從手冊中已查出時苯和甲苯的密度分別為苯879kg/m3及甲苯867kg/m3） 解： （1）先將已知的摩爾分數(shù)換算成質量分數(shù) 苯0.4 可得 甲苯1-0.40.6 （1分） 兩組分的摩爾質量分別為：M苯78kg/kmol，M甲苯92kg/kmol 可得 苯=x苯

19、M苯x苯M苯+x甲苯M甲苯=0.4?78=0.36（12分） 0.4?78+0.6?92 甲苯=1-苯=1-0.361=0.639（1分） （2）求m m=1 苯甲苯+苯甲苯=10.3610.639+879867（共6分） =871.29kg/m3（2分） 第一章習題53： 水在附圖所示的水平管內流動，在管壁A處連接一U形管壓差計，指示液為汞，密度為13600kg/m3，U形管開口右支管的汞面上注入一小段水（此小段水的壓強可忽略不計），當?shù)卮髿鈮篜a為101.33Pa，水的密度取1000kg/m3，其它數(shù)據(jù)見附圖，求A處的絕對壓強為多少Pa？ 解： （1）取U形管中處于同一水平面上的B、C、D

20、三點，根據(jù)等壓點的判定條件可得到PB=PC，PC=PD，于是可得PB=PC=PD （2分） （2）根據(jù)靜力學基本方程式可得： PD=Pa+RHgg=Pa+0.25Hgg=PB （2分） PA=PB+hH2Og=PD+ hH2Og = Pa+0.25Hgg+0.20H2Og （2分） 于是A處的絕對壓強： PA=101330+0.25136009.81+0.2010009.81 =136646Pa=136.646kPa （2分） （共8分） 第一章習題54： 在蘭州操作的苯乙烯精餾塔塔頂?shù)恼婵斩葹?.26104Pa，問在天津操作時，如果維持相同的絕對壓強，真空表的讀數(shù)應為多少？已知蘭州地區(qū)的大氣

21、壓強為 48.5310Pa，天津地區(qū)的大氣壓強為101.33kPa。 解： （1）根據(jù)蘭州地區(qū)的條件，先求出操作時塔頂?shù)慕^對壓強 絕對壓強=當?shù)卮髿鈮?真空度 =8.53104-8.26104=0.27104Pa （2分） （2）在天津操作時，要維持相同的絕壓，則 真空度=當?shù)卮髿鈮?絕對壓強 =101.33103-0.27104=98.63103Pa （2分） （共4分） 第一章習題55： 右圖所示的開口容器內盛有油和水，油層高度h1=700mm，密度1=800kg/m3，油水交界面至底部測壓口中心的距離h2=600mm，密度2=1000kg/m3，圖中B與B、A與A在同一水平面上。 （1）

22、判斷下列兩關系是否成立：PA=PA，PB=PB，為什么？ （2）求玻璃管內水的高度h。 解： （1）PA=PA可以成立。因A與A兩點在靜止的、連通的同一流體內，并且在同一水平面上。（2分） 而PBPB，因B與B兩點雖在靜止流體的同一水平面上，但不是連通的同一種流體中。（2分） （2）求h。 在測壓口處平面找出C與C兩點（見附圖），很明顯PC=PC（符合等壓點的四個條件）（1分） Pc=Pa+ h11g+ h22g （1分） 而PC= Pa+h2g （1分） 因PC=PC故可得：Pa+ h11g+ h22g = Pa+h2g 代入已知數(shù)據(jù)可得： 0.7800+0.61000=1000h h=1.

23、16m （2分） （共9分） 第一章習題56： 本題附圖所示，流動條件下平均密度為1.1kg/m3的某種氣體在水平管中流過，1-1截面處測壓口與右臂開口的U管壓差計相連，指示液為水，圖中，R=0.17m，h=0.3m。求1-1截面處絕對壓強P1（當?shù)卮髿鈮篜a為101.33kP） 解：取圖中等壓面A-A 則有：PA=PA （1分） 而PA=P1+（h+R）氣g （1分） PA=Pa+R水g （1分） 聯(lián)立兩式并整理可得： P1= Pa +R（水-氣）g -h氣g （1分） 因氣<<水，故上式可以簡化為： P1Pa +R水g =101.33103+0.1710009.81 =1029

24、98 Pa（絕對壓強） （2分） （共6分） 第一章習題57： 如附圖所示，減壓下的水蒸氣送入冷凝器1中，與由上方進入的冷水相遇而冷凝，因水處于減壓狀態(tài)，必須靠重力作用才能自動通過氣壓管3排出。氣壓管3應插在水封槽4中，在排出冷凝水的同時，又可防止外界空氣漏入設備內。已知真空表2上的讀數(shù)為7.8104Pa，圖中P1為冷凝管內的絕對壓強。求：氣壓管中水上升的高度h 。 解： 以水封槽4的水面作參考面。于其上取點2及點2。點2取在水封槽水面上，點2取在氣壓管內與水封槽水面等高處。故P2=P2 （1分） 而P2=Pa（1分） P2=P1+ h水g（1分） 聯(lián)立可得： Pa=P1+ h水g（1分） 而

25、P1=Pa-7.8104 （1分）代入后可得： Pa=Pa- 7.8104+h水g =Pa-7.8104+h10009.81 可求出h=7.8104/1000/9.81=7.951m（2分） （共7分） 第一章習題58： 某車間輸水管路為603.5mm的鋼管，流速為4m/s，因生產情況有變動，預使流速減至2.5m/s左右，而用水量不變。擬采用兩個改進方案：（1）換一根粗管；（2）增加一根管子。求兩種方案各應選用管子的型號。 解： （1）換一根粗管。體積流量Vs不變，vs=u1A1=u2A2= （1分） 體積流量為：vs= 4(0.053)2?4= 4d粗?2.5 （1分） 2 所換一根粗管的直

26、徑d粗4?(0.053)2=0.067m?？蛇x用附錄23中（一）2.5 無縫熱軋鋼管，規(guī)格為763.5mm （2分） （2）增加一根管子。 Vs不變，總體積流量為兩根管子內體積流量之和，用d增表示所增加管子的 內徑。（1分） 2vs=?(0.053)2?4=?(0.053)2?2.5+d增?2.5 （2分） 444 可解出 d增4?(0.053)2-2.5?(0.053)2可選用附錄23中（一）=0.041m。2.5 無縫熱軋鋼管，規(guī)格為503.5mm。（2分） （共9分） 第一章習題59： 溫度為27的氮氣流過內徑為150mm的管道，入口處壓強為150kPa；出口處壓強為120kPa，其流速

27、為20m/s。求質量流速G kg/（m2s）和入口處流速u（氮氣在管道內的流動可按等溫流動處理） 入。 解：由于氣體的密度是溫度和壓強的函數(shù)，所以要分別求入口和出口的密度。（1）求質量流速G。 入口處N2： PM150?28=1.684kg/m3 （2分） 入=150kPa， 入=RT8.315?300 出口處N2： PM120?28=1.348 kg/m3 （1分） 出=150kPa，出=RT8.315?300 質量流速G。 （2分） G=u出出=20?1.34826.96kg（/m2?） （2）求u uG=26.96=16.01m/s （1分） （共6分） 1.684 第一章習題60： 實

28、驗室為了控制流動為定態(tài)流動，采用帶溢流裝置的高位槽。（如本題附圖）槽內水經893.5mm的管子送至密閉設備內。在水平管路上裝有壓強表，讀數(shù) 45為610Pa。已知由高位槽至壓強表安裝的截面間總能量損失10/kg。 每小時需要水2.85104kg。求高位槽液面至壓強表安裝處的垂直距離h。 解：（1）取高位槽水液面為1-1截面，壓強表安裝位置為2-2截面，以水平管的中心線為基準水平面，如圖中所示。（3分） （2）可列出柏努利方程： uPuPz1g+1+1+we=z2g+2+2+hf1-2 （2分） 22 各量確定如下： z1=h（待求值），z2=0，P1=0（表壓），P26104Pa（表壓），u1

29、0， u2可求出，we0 （2分） （3）求u2： 取水1000kg/m3，而d2=89-2?3.582mm=0.082m 22 2.85?104 /u2=s=s=1.5m/s （2分） A2(d2)2(0.082)2 44 （4）將以上各值代入柏式，可求出z1： (1.5)26?104 9.81z1+0+0+0=0+10?？傻脄1=7.250m （2分） 21000 （共11分） 第一章習題61： 某車間的輸水系統(tǒng)如右圖中（1）所示，已知出口處管徑為442mm，圖中所示管段部分的壓頭損失為3.2u出2/2g，其它尺寸見圖。（1）求水的體積流量 vh；（2）欲使水的體積流量增加20%，應將高位

30、槽水面升高多少米？（假設管路總阻力仍不變）已知管出口處及液面上方均為大氣壓，且假設液面保持恒定。 解：（1）求vh 取高位槽水面為1-1截面，水管出口為2-2截面，以地面為基準水平面。（3分） 在兩截面間列1N流體為基準的柏努利方程： uPuPz1+1+1+He=z2+2+2+Hf （2分） 2gg2gg 各量確定如下： z1=8m，z2=3m，u10，u2可求出（待求量） 22 uP1=P2=0（表壓），He=0，Hf=3.2?2 （2分） 2g 求u2及vh。將以上各值代入柏式可求出u2（即u出） u2u28+0+0+0=3+0+3.2? 可得：u22=23.36， 2?9.812?9.8

31、1222 u=4.83m/s （2分）而vh= 4 （2）當總阻力不變時，要是水量增加20%，（管徑也不變），實際上是增大水 的流速，即 u2=1.2u2=1.24.83=5.8m/s。設a-a截面與1-1截面的高差為h。圖中（2）所示在a-a與2-2截面間列出柏式：（2分） ?(0.04)2?4.83?3600=21.84m3/h （1分） )2(u2(z1+h)=z2+Hf 代入各值可得： 2g )2(u2(5.8)2 8+h=3+(1+3.2)?=3+4.2? 2?9.812?9.81 解出h=2.20m （2分） (共14分) 第一章習題62： 附圖所示，密度與水相同的稀溶液在水平管中

32、作定態(tài)流動，管子由382.5mm 逐漸擴至543.5mm。細管與粗管上各有一測壓口與U型管壓差計相連，已知兩測壓口間的能量損失為2J/kg。溶液在細管的流速為2.5m/s，壓差計指示液密度為1594kg/m3。求（1）U管兩側的指示液面哪側較高？（2）壓差計讀數(shù)R。 解：（1）要判斷U管兩側的指示液面高低，實質上是求（P1P2）或（P2P1）值。 （1分） 取兩測壓口截面分別為1-1及2-2截面，以管中心線為基準水平面，如圖中所示。（3分） 在兩截面間列出柏式： uPuPz1g+1+1+we=z2g+2+2+hf1-2 （2分） 22 各量確定如下： z1=z2=0，we0，u12.5m/s，

33、hf1-22J/kg，u2可求出， 22 =1000kg/m3，P1P2 待求。 （1分） 求u2，可用連續(xù)性方程： u2=u1(d120.0332)=2.5()=1.23m/s （2分） d20.047 將已知量代入柏式，可求出P1P2。 u2-u1(1.23)2-(2.5)2 P1-P2=(+hf1-2)=1000(+2)=-368.6Pa 2222 P1P2為負值，即P2> P1說明壓差計左側的指示液面高于右側（如圖所示）（2 分） （2）求R ，代入已知值可得： P2-P1=(示-)Rg （1分） 368.6=(1594-1000)?9.81R 求得R=0.0633m=63.3m

34、m，即兩側的指示液面相差63.3mm （2分） （共14分） 第一章習題63： 用泵將出水池中常溫的水送至吸收塔頂部，水面維持恒定，各部分相對位置如圖所示。輸水管為763mm鋼管，排水管出口與噴頭連接處的壓強為 6.15104Pa（表壓），送水量為34.5m3/h，水流經全部管道（不包括噴頭）的能量損失為160J/kg。水的密度取1000kg/m3。 求：（1）水在管內的流速（2）泵的有效功率（kw） 解：（1）求u：u=vs 4=d2434.5(0.070)2=2.49 m/s（1分） （2）求Ne。 取水池液面為1-1截面，且定為基準水平面，取排水管出口與噴頭連接處為2-2截面，如圖所示。

35、（3分） 在兩截面間列出柏努利方程： uPuPz1g+1+1+we=z2g+2+2+hf1-2 （2分） 22 各量確定如下：z1=0，z2=26m，u10，u2=u=2.49m/s，P1表=0，P2表=6.15104Pa，hf1-2=160J/kg （1分） 將已知量代入柏式，可求出we 2P2表u2(2.49)26.15?104 we=z2g+hf1-2=26?9.81+160=479.66J/kg22100022 （2分） 求Ne。 s=vs=34.5?1000=9.583kg/s （1分） 3600 而Ne=we?s=479.66?9.583=4596.7w 4.597kw （2分）

36、（共12分） 第一章習題64： 質量濃度為16200kg/h的25%氯化鈉（NaCl）水溶液在503mm的鋼管中流過。已知水溶液的密度為1186kg/m3，粘度為2.310-3Pas。求（1）判斷該水溶液的流動類型。（2）計算在滯流時的最大流速umax滯。 解： （1）算出Re準數(shù)后即可判斷流動類型 16200 s3600u=2.4972.5m/s（1分） A(0.044)2?11864 Re=du =0.044?2.5?1186=56722 (2分) 流型為滯流 (1分) -32.3?10 （2）求umax滯 滯流時，Re準數(shù)最大值為2000，相應的流速即為umax滯 （1分） Re=dum

37、ax滯 （1分）代入已知值后 0.044?1186?umax滯 2.3?10-3=2000，解得umax滯=0.088m/s （1分）（共7分） 第一章習題65： 粘度為0.075Pas，密度為900kg/m3的某種油品，以36000kg/h的流量在1144.5mm的鋼管中作等穩(wěn)定態(tài)流動。求（1）該油品流過15m管長時因摩擦阻力而引起的壓強降?Pf為多少？（2）若流量加大為原來的3倍，其它條件不變，在求直管阻力hf，并與（1）的結果進行比較。取鋼管壁面絕對粗糙度為0.15mm。 解：（1）求?Pf。必須先求Re，確定流型后才能選用計算公式。 求u及Re。 36000 vu=s=1.284m/s

38、 （1分） A(0.105)2 4 Re=du =0.105?1.284?900=1617.8<2000 屬滯流 （2分） 0.075 求，hf及求?Pf。 =6464=0.03956 （1分） Re1617.8 lu215(1.284)2 hf=?=0.03956?=4.659J/kg （2分） d20.1052 ?Pf=hf=900?4.659=4193.1Pa （1分） （2）題給流量為原來的3倍而其它條件不變，則u=31.284=3.852m/s（1分） Re=31617.8=4853.4>4000 屬湍流 （1分） 應據(jù)Re值及/d值查莫狄圖求（上冊P44圖1-24） 相

39、對粗糙度/d=0.1510-3/0.105=1.4310-3及Re=4853.4 查出=0.0215 （1分） lu215(3.852)2 hf=?=0.0215?=22.79 J/kg （1分） d20.1052 （2）題阻力與（1）的結果比值為：22.79=4.892 說明對粘度大的流體，不應4.659 選大的流速。（2分） （共13分） 第一章習題66： 用內徑為200mm的管子輸送液體，其Re準數(shù)為1750，流動類型屬滯流。若流體及其流量不變，改用內徑為50mm的管子，求：（1）Re （2）判斷流動類型。 解：求：（1）Re 當液體不變時，、也不變；流量不變但內徑變化，則此時有： 1v

40、s=d2?=常數(shù)，所以u2，引起u、Re均發(fā)生變化。（2分）若原來的量4d 用下標1，改變內徑后的量用下標2 d1u1 Re1duddd501=11=1?2 2=2= （4分） Re2d2u2d2u2d2d1d120042 所以，Re2=4Re1=41750=7000 （1分） （2）7000>4000，流型屬湍流。（1分） （8分） 第一章習題67： 用離心泵將貯水池中的水送到高位槽中水池液面與高位槽液面間的垂直距離為35m，定態(tài)流動。輸水管直徑為1654.5mm，管路中直管總長為1300m，所有局部阻力的當量長度為50m。若泵的流量為100m3/h，泵的效率為65%，摩擦系數(shù)可取為0

41、.02，水的密度取1000kg/m3。求：泵的軸功率N（kw）。 解：（1）取水池液面為1-1截面，且定為基準水平面。取高位槽液面為2-2截面，如圖所示。（3分） （2）在兩截面間列出柏努利方程： uPuPz1g+1+1+we=z2g+2+2+hf1-2 （2分） 22 各量確定：z1=0，z2=35m，u10，u20，P1=P2=0（表壓），we待求，必須先求出hf1-2及u。 （2分） （3）求u及hf1-2 100 vu=s=1.453m/s （1分） A(0.156)2 4 hf1-2l+leu21300+50(1.453)2=?=0.02?=182.7J/kg （2分） d20.15

42、6222 （4）求we、s及N。 把各有關量代入柏式可求出we we=z2g+hf1-2=359.81+182.7=526.05J/kg （1分） s=vs=100/36001000=27.78kg/s （1分） N=Ne =we?s =526.05?27.78=2248322.5kw （1分） （共13分） 0.65 第一章習題68： 每小時將2104kg的某種水溶液用泵從反應器輸送到高位槽（見附圖）。在操作條件下的水溶液的平均密度為1073kg/m3，粘度為0.6310-3pas。反應器液 4面上方保持2.6710pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。管道為764mm 的鋼管，總長為50m

43、，取管壁絕對粗糙度為0.3mm。管路上裝有全開閘閥2個，孔板流量計1個（局部阻力系數(shù)為4），標準彎頭5個，反應器內液面與管路出口的垂直距離為15m。今在庫房里有一臺備用的離心泵，其效率為66%，軸功率為3.71kw，試計算該泵的軸功率能否滿足要求。 解：（1）要驗算（核算）泵的軸功率是否能夠滿足生產要求，應根據(jù)輸送情況計算出we、N，然后再進行比較。（1分） （2）取反應器液面為1-1截面，且定為基準水平面，取管路出口內側截面為2-2，如圖示。（3分） （3）在兩截面間列出柏努利方程： uPuPz1g+1+1+we=z2g+2+2+hf1-2 （2分） 22 各量確定：z1=0，z2=15m，

44、u10，u20，P1表= -2.67104Pa，P2表=0，=1073kg/m3 （2分） 2?104 s求u：u=1.43m/s （1分） 22224d2?4?(0.068)2?1073 （4）求we、hf1-2 先求hf1-2 hf1-2l+leu2=(?+)? (1分) d2 求： Re=du =0.068?1.43?10735=1.66?10 (1分) -30.63?10 0.3=0.0044 (0.5分) d68 由教材P44圖1-24查出摩擦系數(shù)=0.03 （1分） 求各管件、閥門的當量長度Le：查教材上冊P49圖1-27 閘閥（全開）2個： 0.45=0.9m 標準彎頭5個： 2

45、.25=11m （1分） 而=進+孔板=0.5+4=4.5 （0.5分） = 所以hf1-250+0.9+11(1.43)2=(0.03?+4.5)?=32.52J/kg (1分) 0.0682 2把各量代入柏式，可求出we u2P2-P(1.43)22.67?104 1we=z2g+hf1-2=15?9.81+32.52 221073 =205.6J/kg (2分) （5）求N及核算庫存的泵軸功率能否滿足要求 2?104 205.6?we?ws3600=1730.6w=1.73kw<3.71kw，故庫存的泵軸功率能N=0.66 滿足要求。 （2分） （共19分） 第一章習題69： 某工

46、廠從水塔引水至車間，管路為1144mm的鋼管，管路中直管總長度為25m。水塔內液面維持恒定，并高于排水管口12m，水塔液面及管子出口均通大氣，試求水溫為20時管路的輸水量為多少m3/h？20時水的密度為998kg/m3，粘度為1.00510-3Pas，關閉絕對粗糙度為0.1mm。 解：（1）取水塔液面為1-1截面，排水管出口內側為2-2 截面，以水管出口中心線所在平面為基準水平面，如圖所示。（3分） （2）在兩截面間列出柏努利方程： uPuPz1g+1+1+we=z2g+2+2+hf1-2（2分） 22 各量確定：z1=12m，z2=0，u10，u2=u，we=0，P1=P2 =0（表壓），=998kg/m3，hf1-2待求，代入柏式可得：（2分） l+leu2u2? 即 +hf1-2及hf1-2=?（3）12?9.81=d22222 u2125+25u2150u2 12?9.81=+?=(1+?)? 可得： 20.10620.1062 u=12?2?9.81235.44 (A)式 (3分) =1501415+1?+10.106 （4）試差法 在上述（A）式中，有兩個未知數(shù)（u和），一般可用試差法求u。先設一個值（按一般規(guī)律），代入（A）式中，算出u值，再求出Re值，從-Re關系曲線可查出值，若查出的值與所設的值相接近，則假設的值可用。否則應重設一個值，重復上述計算。 管內流體