一流體流動考研練習

1、14一流體流動一填空題1 .流體在圓形直管內(nèi)作層流流動時的速度分布是拋物線形曲線，摩擦阻力系數(shù)人只與Re 有關;作湍流流動時，入是 £ /d及Re 的函數(shù)；若流動在阻力平方區(qū)，入只與 & /d 有關2 .在大氣壓為101.3X l03Pa的地區(qū)，某真空蒸鐳塔塔頂真空 表讀數(shù)為9.81 x 104Pao若在大氣壓為 8.73 x 104Pa的地區(qū)使 塔內(nèi)絕對壓強維持相同的數(shù)值，則真空表讀數(shù)應為8.41 X104 Pci,相當于 0.8576 kgf/cm2。3 .某設備上，真空表的讀數(shù)為80mmHg ,其絕壓=0.87720mmHg。kgf/cm2 = 85305 Pa、該地區(qū)

2、大氣壓強為4 .如題圖所示U形管密閉容器，內(nèi)裝有密 度為600kg/m3的液體，兩側(cè)液面高度差為 0.25m,則兩側(cè)液面上方壓力差P2-P1為1.471kPa。則摩擦阻力增加5 .某流體在圓形光滑管內(nèi)作湍流流動，若 管長和管徑不變，流量增加為原來的2倍，為原來的 3.36倍.若管長和流量不變，管徑減小為原來的 2倍，則摩擦阻力增加為原來的26.9倍。二.計算題1.如圖所示，用離心泵將密度p =900kg/m3的液體由一液面維持恒定的敞口儲罐 G輸送至容器K中，容器K液面上的壓 強為150kPa （表壓），各管段的內(nèi)徑 d、摩擦因數(shù) 人及總管 長（l+匯）（包括直管長度及所有管件、閥件的當量長度

3、）如下表:AE管段FB管段支路1支路2d (mm)60504030入0.020.020.030.03l+U (m)90303645A、B處的局部阻力及二支路進、在支路2中閥門前后接一個水銀U型管壓差計，此閥門的局部阻力系數(shù)（=4/支路2中的流量為4.68m3/h o計算時可忽略出口處的局部阻力。試求:水銀U型管壓差計讀數(shù)R, mm；支路1及總管路中的液體流量，kg/h ;泵的壓頭及軸功率（設泵的效率為50%）kW解：設支路1和支路2中液體流速分別為ui、則:4VU2-2d24 4.68T20.0336001.839m/s2U22g4.11.839213.62g0.9R 0.05010m 50.

4、10mm支路1和支路2為并聯(lián)管路，故有:21 u1d12gl l 2 u22 d2 2g0.03236 Ui0.04 2g0.03245 1.8392003 2gViU1A1u12.374m/s2.374 0.042 2.984 10 3m3/s或 10.74m3/h 合 0.9666 X 4104kg/h ;V Vi V2 10.74 4.68 15.42m3/h合 1.388 X104kg/h °UAE4VdAE15.42/36000.0621.515m/ s,22UFBUae -AE 1.515 02.182m/sd；B0.05取地面為基準面，取儲罐液面為1面,容器液面為2面。

5、1-2面間列柏努利方程:5 900 9.807 00 He g 10150 103900 9.807H f1 2其中：Hf12c- 90 1.51520.020.06 2g45 0.031.83920.020.03 2g30 2.1822 14.18m0.05 2gHe 36.18m1368WNe gHeVs 900 9.807 36.18 15.42/3600帥由=n71368/0.5 2736W2.736kWPa （表壓）?2 .如圖一冷凍鹽水的循環(huán)系統(tǒng)。鹽水的循環(huán)量為45m3/h,流 體流經(jīng)管路的壓頭損失，自 A至B的一段為9m,自B至A 的一段為12m。鹽水的密度為 1100kg/m3

6、,求：(1)泵的功 率為若干kw?設其效率為0.65。(2)若A處的壓力表讀數(shù)為 1.5 kgf/m2,則B處的壓力表讀數(shù)應為多少B解：(1)整個管路的壓頭損失為:H f 12 9 21m一 Ne HQ g 45 1100 9.81 21N 3600 0.654358W 4.358kW(2)從A至B截面列柏努利方程,Pa U2 Pg 2g g2Ub2gZbhf ABPb Pa ( hfAB Zb)1.5 104 (9 7) 11002600kgf/m225497Pa (表)3 .如圖所示，貯槽內(nèi)水位不變，槽底與內(nèi)徑為 100mm的鋼質(zhì)放水管相連，管路上裝一閘閥和 U型管壓差計，其內(nèi)指示液為水銀

7、。壓差計一端與管道相連，連接管內(nèi)充滿了水，另一端通大氣。(1)當閘閥關閉時，測得R=600mm , h=1500mm ;當閘閥部分開啟時，測得 R=400mm , h=1400mm。摩擦系數(shù) 入可取為0.025,問每小時管中流量為若干m3/h? (2)當閘閥全開時，其當量長度與管內(nèi)徑之比為15,管路的摩擦系數(shù)入仍可取為0.025,求U型管壓差計測壓點處的壓力為若干Pa (表壓)?(hAB(1)當閘閥關閉時，Pah) g Pa R 0gR 0 h hAB 0 6.66m當閘閥部分開啟時，在 A、B間列能平：21 2ghAB - ( i-)- , Pb R 0g h g ,代入數(shù)據(jù),2d 2i 0

8、.5,0.025,解得：u=3.129m/s, V=88.47m 3/h(2)當閘閥部分開啟時，在A、C間列能平:ghAB ( i 530)1d d 20.025 356.66 9.81 (0.5 0.0250.115解得：u=3.506m/s。在B、C間列能平:Pb解得：Pb=33.05 kPa4.如圖所示，用離心泵將密度=900kg/mi的液體由一液面維持恒定的敞口儲罐G輸送至容器K中，容器K液面上的壓強為50kPa (表壓)，各管段的內(nèi)徑d、摩擦因數(shù) 人及總管長（l+E）（包括直管長度及所有管件、閥件的當量長度）如下表:AE管段FB管段支路1支路2d(mm)60504030入0.020.

9、020.030.025l+ El(m)30202040在如圖支路2中閥門前后接一個U型管壓差計，其讀數(shù)R=50mmHg ,此閥門的局部阻力系數(shù)工=4.1試求：支路2及支路1中液體的流量；泵的壓頭及軸功率（設泵的效率為65%） o注：計算時可忽略 A、B處的局部阻力及二支路進、由口處的局部阻力。解:取地面為基準面，取儲罐液面為1面，容器液面為2面。 設支路1和支路2中液體流速分別為u1、u2 m/s,則:2U22g2巴1 R 即 4.1% 2g13.610.050.9u2 1.84m/s支路1和支路2為并聯(lián)管路,故有:,2l 1 Uid1 2gl2F2l 2 U2一而2即 0.03-20-0.0

10、4 2g40 0.02501.8420.03 2gU12.74m/su1A2.74 0.78520.0423.4510 3m3/s 12.4m3/hV2u2 A21.840.785 0.032 1.30 10 3m3/臧 4.68m3/hUaeUd；u2 d2_222.74 0.042 1.84 0.032U FB1H f1 2dAE20.0621.68m/sdAEUAE ,2 dFB1.6820.062.42m/s0.052面間列柏努利方程:5 1040 He 14 0H f1 2900 9.81其中:-230 1.680.020.06 2g_220 2.740.030.04 2g一 _22

11、0 2.420.02 9.56m0.05 2gHe 24.2mNe gHeVs 900 9.81 24.2 3.45 1.30 10 3 1016W5由='夕 1016/0.65 1563W5.某化工廠吸收塔的操作壓力 P=60kPa償fc）,由水泵或高位 槽向塔頂輸入作為吸收劑的 20 C的清水，流程如圖所示（高 位槽水位恒定）。已知：匯1ab=1003 匯l Ac=200m（均包括局部 阻力當量長度），管線內(nèi)徑均為0.1m,摩擦系數(shù)均為0.03,當 地大氣壓力為100kPa, AD間距H=10m試求：未啟動泵時，高位槽向吸收塔的供水量Q, m3/h ;啟動泵后，AC管路中水量Q為多

12、大時，高位槽將停止 供水？解：（5分）以O-O'為基準，面間列柏努利方程：P 1=100kPa, P 2=60kPaZ 1=10m, Z 2=0u 1=0, u 2 未知100000u；600000 10 0 Hf1000 9.81 2g 1000 9.81其中:290%2g2Hf300 U20.03-0.1 2g2所以：91% 14.08 2gU2=1.742m/s223Q1 d2u2 0.785 0.12 1.742 0.01367m3/s4249.2m3 /h（5分）高位槽停止供水時:P3P2PAD1000001000 9.811020.19mH2。600001000 9.816

13、.12mH2O32面間列柏努利方程:0 20.19 一 0 6.12 一2g2g200 u20.03 -0.1 2gu=2.145m/s6 .如圖所示，一高位槽下接巾33.5x 3.25mm的水管，將水引 向一樓和高于一樓 6m的三樓用戶。已知從水槽到一樓由口處的總長度為為20m,從水槽到三樓由口處的總長度為28m,以上長度包括除球心閥和管由口損失以外的所有局部阻力損失的當量長度在內(nèi)。水槽水面距一樓垂直高度為17m,估計摩擦阻力系數(shù)入為0.027,球心閥半開和全開時的阻力系數(shù)分別為9.5和6.4。試求：當一樓閥半開，三樓的閥全開時，三樓的水流速u3,m/s。2 口七水解：當一樓閥半開時，在gz

14、iPi即:gzi代入數(shù)據(jù):17g29u1同理,gz117grBit2m 134 11x1oJ1-12U120.0276.25u2與2-2之間列柏努利方程:gz22U12200.027166.72P22U22hf,1A hf ,A 2半#2)u2出620.02720.027(A)9.52U22在1-1與3-3之間列柏努利方程，可得:I2l1 A U10.0272200.027lA 3d2U120.0272出J %22820 20.0276.42U3由連續(xù)性方程:29u18.7u2107.88(B)W1W2W3U1 U2U3(C)聯(lián)立以上U1=3.47m/sU2=3.10m/sU3=0.37m/s

15、7 .用離心泵將蓄水池內(nèi)的常溫水在定態(tài)流動條件下送至高位槽，操作狀態(tài)下的流程如下圖所示。采用巾 57x 3.5mm的 無縫鋼管，在圖中水平管路上裝有孔徑為 20mm的孔板流量 計，用角接法安裝的 U形管壓差計B測量孔板兩側(cè)的壓差。由于工作上的需要，在A-A'面上又設置了一個開口壓差計A,通過其上 Ra的變化掌握 A-A '截面上的壓強情況。兩壓 差計均用汞為指示劑，其中RB=0.47m。壓差計 A左支管汞面上灌有一小段水（圖中未標由），計算是可以忽略這段水柱。從蓄水池至 A-A'面間的管路長度為 100m （包括全部的 當量長度在內(nèi)，下同），由截面A A'至高位

16、槽的管路長度為 150m。水池與高位槽以及高位槽與水平管爐間的相對位置均示于圖中，忽略系統(tǒng)中管路的進、由口阻力損失。已知：水的密度為1000 kg/m3,粘度為1Cp,汞的密度為13600kg/m3;管路可按光滑管處理；孔板流量計的流速可用下式求出：U0C0=0.60,視為常數(shù)。試求：管路中水的流速 u, m/s;若離心泵的效率為 0.8,求泵的軸功率;已知當截止閥全關時，壓差計 A指示劑兩液面等 高，且與其測壓面 A A'中心線間的垂直距離為 0.5m （圖中 未反映由），求操作條件下壓差計 A上的讀數(shù)Ra。ii1.U。解：流速:2 P Cq.C020 gR管路中的流速:0.60u

17、U02 13600 1000 9.807 0.4710006.466m/s22-0-6.466 生 1.034m/sd50取水池液面為1 1'截面，高位槽液面為 2 2 '截面,1- 1 '面為基準水平面，在兩截面簡列柏努利方程:U12P1Z1He2g gufP2Z2H f ,1 22gg其中：Z=0, Z2=15m,P1=P2=0 (表壓)，U1 = U2=0,雷諾數(shù):duRe 0.05 1.034 1000435.17 101 10 3應用光滑管的柏拉修斯公式計算入:0.31640.31640.254、0.25Re (5.17 10 )0.02120.021 2g2

18、2501.03425.724m0.05 2 9.807代入柏努利方程:He Z2Hf,12 15 5.724 20.724m質(zhì)量流量：W uA1.034 40.052 1000 2.030kg/s20軸功率:515.7WW WeW Heg 2.030 20.724 9.8070.8 在A-A，至2-2'截面間列柏努利方程，以過A-A '面中心線為基準水平面:Za2Ua2gPa gZ2U2 P22g gH f ,A 2H f ,A 2代入上式：Pag Z2H f ,A 22出 1000 9.807 12g21 03423.434 0342.95kPa（表壓）2 9.807其中：Za=0 , Z2=1m, P2=0 （表壓），UA=u=1.034m/s, U2二0因忽略了管路中的進、出口阻力損失，而能量與管長成正 比，故 Hf,A2可按比例算由:1a2150H f 1 2 5.7243.434m1i 2250(注：若從1-1&#