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習(xí)題H附圖m,槽底與內(nèi)徑do為32 mm勺鋼管相連， 槽內(nèi)無液體補充，其液面高度hi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hf 20u2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d時間內(nèi)，槽內(nèi)由于液面下降dh而減少的液體量均由管路出口流出，于是有_ 22-D2dh -d2ud(1)441 1,與管路出口截面取管中心線所在的水平面位能基準(zhǔn)面，在瞬時截面2 2,間列柏努利方程，得go2U122艮 zU2gz2-2hf,1 22hf ,1 220u其中，z1hz2 0p1P20(表

2、壓)u1 0解得 u 0.692 , z2 0.0692 . h(2)將(2)式代入(1)式，并在下列邊界條件下積分10h12mh2 1m1(2000： dh2 320.692 h4644s 1.29h司題12時圖1橫攜器2一裝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。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%寸，泵的軸功率為若干kW (2)若頌的壓強表讀數(shù)為245.2 103 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

3、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。33(1)質(zhì)量流量 ws Vs1100kg/m 36m /3600s 11kg/sWe hfAB hfBA 98.1 49 147.1J/kg,Ne Wews 147.1 11 1618.1J /sN Ne/ 1618.1/ 0.7 2.31kW(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。22PaUaPbUb.一gzAgzBhf,Ab其中，zA 0, zB 7m, uA uB, pA 245.2 kPa,hf,A B 98.1J/kg將以上數(shù)據(jù)代入前式，解得pB

4、 (匹 gzBhf,AB)6.2 104Pa(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，兩槽的液面維持恒定。管路直徑均為60mm 3.5mm,其他尺寸見本題附圖。各管段的能量損失為hfABhf CD u2 ,hfBC 1.18u2。兩壓差計中的指示液I ,ABI ,CDI , BC均為水銀。試求當(dāng) R=45 mm h=200 mnW: (1)壓縮空氣的壓強p1為若干(2) U管壓差計讀R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R C間列柏努利方程，得PbgzB2 Ub2Pcgzc2 Uc2hf,B CPb Pcg(Zc Zb)hf ,B C

5、PbPc( Hg)gRig(Zc Zb)3(13600 1100) 9,81 45 101100 9.81 559473Pa代入(1)式，同時已知3L1100kg / mzC zB 5m2hf,B C 1.18u解彳# u 2.06m/s在低位才©液面1 1'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(zhǔn)面，得22P1U1P2U2gz1gz2 hf,1222其中 40 z2 10m u1 u20 p20(表壓)22hf,12 hf,A Bhf,B chf,c d3.18u3.182.0613.5J / kg代入上式可得agz2hf,12R (gz2 hf,1

6、2) 1100 (9.81 10 13.5) 122760Pa(表壓)(2)若求R2關(guān)鍵在于Pb,通過Pb可列出一個含h的靜力學(xué)基本方程HggR2ghPb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(zhǔn)面，得gz12U1PbgzB2Ub2hf ,1 b其中，z1 0, Zb 10 7 3m , U1 0 , uB2.06m/s, p1 123kPa (表壓)/ PipB( gZB2 Ub2hf ,1 B)(簾 9.81 31.5 2.062) 110083385Pa (表壓)83385 1100 9.81 0.29.81 13600代入式：R2 0.610m 610m

7、m14.在實驗室中，用玻璃管輸送 20c的70湖酸。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1069kg/m3 ,從本教材附錄中查得70洲酸在20c時的物理性質(zhì):32.5 10 Pa s, d 1.5cm 0.015m0.882m/s4ws4 10/60d23.14 (1.5 10 2)2 1069_23Re 1.5 100.882 1069/ 2.5 105657流動類型為湍流。(2)用物理單位計算 .3 、.,一 , 1069g / cm ,0.025g/(cm s) , d 1.5cm, u 88.2cm/sRe

8、 1.5 88.2 1069/ 2.5 10 3 565715.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®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，Ut壓差汁 讀數(shù)的100 mm粗、細(xì)管的直徑分別為 60mm 3.5mm與42mm 3mm 0計算：1 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)膲簭娊禐槿舾山猓?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1 1'和2 2,并取管路中心線所在的平面為基準(zhǔn)面，那么乙Z2 0在截面1 1'和2 2'間列Bernouli方程：2p1u

9、1p2 agz1- gz22U2hf ,1 22于是 hf32U12U22對U型管壓計：P1P2gR對水在水平管中的流動:VsWsu A A對粗管：d2 60 3.5 253mm;對細(xì)管：d142 3 2 36 mm于是 u1 (3600s)10800kg2.95m/s1000kg/m3 - (36 10 3)2d1、2U2U1()d22.9536 2()1.36m/s 53hf,12 gR2Ui2武9.81 0.1經(jīng)史互24.41J /kg2(2) Pf3_hf 1000 4.407 4.41 103Pa16.密度為850 kg/m3、黏度為8X10-3 Pa s的液體在內(nèi)徑為14 mM勺銅管內(nèi)流動，溶液的流速為1 m/so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 147X 103 Pa,液體流經(jīng)多長的管子，其壓強才下降到x 103 Pa3解：（1） Re虹14 ： J,1487.5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:pf 22、U好（R）而平均速度u -PfR2管路中于是當(dāng)局部速度等于平均速度時，有R2 r2 -R2,即當(dāng)r R時, 2.2的瞬時速度和