1流體流動分知識點(diǎn)復(fù)習(xí)題期末復(fù)習(xí)用

【密度】某煙道氣（可視為理想氣體混合物）的組成中含CO2為13%,H2O為11%,N2為76%，溫度為400°C,壓強(qiáng)為98.64kPa。若以上百分?jǐn)?shù)為體積百分率，該混合氣體的平均分子量為，密度為；若以上百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分率，該混合氣體的平均分子量為，密度為。解：當(dāng)所給條件為體積百分率時M0.13?44?0.11?18?0.76?2828.980.511kg/m3pM98.64?28.980.511kg/m3RT8.314?673當(dāng)所給條件為質(zhì)量百分率時M?o.13/1當(dāng)所給條件為質(zhì)量百分率時M?o.13/10.1?180%722g/mol0.487kg/m3PM98.64?27.62~RT8.314^6730.487kg/m3【表壓、絕壓及真空度】某容器內(nèi)的絕對壓強(qiáng)為200kPa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3kPa，則表壓為98,7kPa；另一容器內(nèi)的絕對壓強(qiáng)為85.5kPa,當(dāng)?shù)卮髿鈩t表壓為-14.8kPa,真空度為14.8kPa?！径☉B(tài)流動】所謂定態(tài)流動是指流體在流動過程中，其操作參數(shù)只是位置的函數(shù)，而不隨時間變化?！菊扯取繜o粘性的流體，稱為流體。（理想）一般情況下，溫度升高，氣體的粘度，液體的粘度。（增大減?。┱扯鹊奈锢硪饬x是。（促使流體流動產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力）流體流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的根本原因是流體具有粘性?！具m宜流速計算】內(nèi)徑為的處來水管其設(shè)計輸水能力宜為~。解：水的適宜流流速范圍為?/故其流量宜為XX~XX即?【連續(xù)性方程】以下方程中哪一個方程適用于可壓縮流體?BA.u=常數(shù)B.Au=常數(shù)C.u1A1=u2A2D.u1d12=u2d22【伯努利方程】柏努利方程是以不可壓縮流體為基準(zhǔn)推導(dǎo)出的，若用于可壓縮流體時必須符合的條件。答案：旦2?100%20%要求式中分母P］用絕壓。p11若忽略、間的阻力損失，試判斷玻璃管水面所處的刻度。

【流動型態(tài)與速度分布】當(dāng)20°C的甘油（密度為1261kg/m3，粘度為1.499cP）,流經(jīng)內(nèi)徑為100mm的圓形直管時，其平均流速為1m/s,其雷諾數(shù)為，流動形態(tài)為，管中心處的最大流速為。（84123湍流1.25）流體在圓管內(nèi)流動時，管中心處流速最大，若為層流流動，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為u=0.5u十；若為湍流流動,max平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為u=0.8uomax層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是層流無徑向流動，而湍流有徑向流動?！具吔鐚印吭诨み^程中，流動邊界層分離的弊端主要是；其可能的好處則表現(xiàn)在。（增大阻力損失促進(jìn)傳熱與傳質(zhì)）流體在管內(nèi)作湍流流動時，層流內(nèi)層的厚度隨Re數(shù)的增大而減薄。層流內(nèi)層越薄，流體的湍動程度越強(qiáng)?！灸Σ料禂?shù)】流體在管內(nèi)作湍流流動時不是阻力平方區(qū)，其摩擦系數(shù)入隨和而變。雷諾數(shù)管子的相對粗糙度）流體在管內(nèi)的流動進(jìn)入充分湍流區(qū)時，其摩擦系數(shù)A僅與有關(guān)。（管子的相對粗糙度）【因次分析】量綱（因次）分析法的主要依據(jù)是因次一致性或量綱一次性方程?！井?dāng)量直徑】長度為a,寬度為b的矩形管道，流體在管內(nèi)的流速為u，其流動當(dāng)量直徑de等于2ah/（a+h），管內(nèi)流體流量等于_abu。【阻力損失的計算】流體在圓管內(nèi)作層流流動，如將速度增加一倍，則阻力為原來的倍。（）流體在水平等徑直管中流動時的摩擦阻力損失hf所損失的是機(jī)械能中的項(xiàng)。（壓強(qiáng)能）水在圓形直管中作完全湍流時，當(dāng)輸送量、管長和管子的相對粗糙度不變，僅將其管徑縮小一半，則阻力變?yōu)樵瓉戆住?o水由敞口恒液位的高位槽通過一管道流向壓力恒定的反應(yīng)器，當(dāng)管道上的閥門開度減小后,水流過直管的摩擦系數(shù)。。。。。。，。管。道?？?。阻。力。損失。。。。。。。。。（。增。大。不。變，如右圖所示：已知：?1000kgn^31-29kg則厶"?慈E（兩測壓點(diǎn)水空氣間位差不計）解：gz）（）gR（1000?1.29）朋.81?0.051499.7Pap499.7u2匕=2^499.7/1000/12?110002與兩段長度相等，管徑與管壁粗糙度相同，則。1）u形壓hfab=hfcd；（3）ab與cd兩段壓差。△pab<Apcd；（4）R兩管并聯(lián)，若d1=2d2，l1=2l2,則hf1/hf2=__^。當(dāng)兩管中流體均作層流流動，qv1/qv2=__8__。當(dāng)兩管中流體均作湍流流動,并取入產(chǎn)入2，則qv1/qv2=—4—。解：層流流動32?u解：層流流動32?u32?ud2hfd2d4即qvqd4l亠亠24/2?8qd4lV22122湍流流動hf??：：?略貲22即qv耐生(經(jīng)L)o.5.(2/2)0?4/d2d52Vqd5/V221說明：在一定流量下，流體在并聯(lián)管路中作連續(xù)定態(tài)流動時，流體阻力損失與并聯(lián)管數(shù)無關(guān)?！玖髁坑嫛繙y流體流量時，隨著流體流量的增大，轉(zhuǎn)子流量計兩端壓差值d變，孔板流量計兩端壓差值」。轉(zhuǎn)子流量計的主要特點(diǎn)是—恒流速、恒壓差、變截面，孔板流量計的主要特點(diǎn)是__變流速、變壓差、恒截面.用皮托管來測量氣體流速時，其測出來的流速是指皮托管頭部所處位置上氣體的點(diǎn)速度?？装辶髁坑嫷目琢飨禂?shù)。當(dāng)數(shù)增大，其彳—數(shù)增大到一定值時,―。在測速管中，測壓孔正對水流方向的測壓管液位代表沖壓頭,流體流過測速管側(cè)壁小孔的測壓管液位代表動壓頭綜合計算題用泵將20°C的水從敞口貯槽送至表壓為1.5X105Pa的密閉容器，兩槽液面均恒定不變，各部分相對位置如附圖1所示。輸送管路尺寸為?O8mmX4mm的無縫鋼管，吸入管長度為20m，排出管長度為100m(各段管長均包括所有局部阻力的當(dāng)量長度)。當(dāng)閥門為3/4開度時，真空表讀數(shù)為42700Pa，兩測壓口的垂直距離為0.5m，忽略兩測壓口之間的阻力，摩擦系數(shù)可取為0.02。試求：(1)閥門3/4開度時管路的流量(m3/h)；⑵壓力表讀數(shù)(Pa)；⑶泵的壓頭(m)；⑷若泵的軸功率為10kW，求泵的效率；⑸若離心泵運(yùn)行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，試分析其原因。2222l(l)u220u2其中，H丄B-t?0.02一1?0.204u2其中，fQ?d2g0.12B9.8111Z0=0，Z0=0，u0=0,Z]=3m,p]=—42700Pa表壓11代入上式，得p0=0表壓—v亍d2u亍?0?12祀3I60065m/h322注意：當(dāng)管路長度包括局部阻力的當(dāng)量長度時表明局部阻力必需采用當(dāng)量長度法計算從而不要畫蛇添足地用局部阻力系數(shù)法計算局部阻力損失。進(jìn)出口阻力屬于局部阻力。(2)壓力表讀數(shù)(Pa)在壓力表所在截面’與容器液面’間列柏努利方程。仍以’截面為基準(zhǔn)水平面，有借昌z僚厶H2gg32gg”3.52.322g—1000g3.52.322g—1000g1601.5?1051000g0.020.1解得，p2=2表壓注意：柏努利方程左右兩邊的壓力項(xiàng)必須采用同一壓力基準(zhǔn)或同時用絕壓或同時用表壓若某截面的真空度為,則該截面的表壓為。(3)泵的壓頭(m)在真空表與壓力表所在截面間列柏努利方程，可得H(zz)21H(zz)21g4H0.53.23?050.427?1051000^9.81037.8m泵的有效功率PegqH?1000^9.8165^37.8?6.695?03W=6.695kWVe3600Pe/P6.695/1066.95%a若離心泵運(yùn)行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，原因是進(jìn)口管有泄露。2．【靜力學(xué)方程與伯努利方程的綜合應(yīng)用】如圖所示，用泵將水由低位槽打到高位槽(兩水槽均敞口，且液面保持不變)。已知兩槽液面距離為20m,管路全部阻力損失為5m水柱，泵出口管路內(nèi)徑為50mm,其上裝有U型管壓力計，AB長為6m,壓力計讀數(shù)R為40mmHg，R'為1200mmHg，H為1mH2O。設(shè)摩擦系數(shù)為0.02。求:⑴泵所需的外加功J/kg)；⑵管路中水的流速(m/s)；⑶A截面的表壓強(qiáng)(kPa)。21a212121a2121h?9.81?20?0?0?9.81245.3J/kge⑵計算管路中水的流速以A-A面為位能基準(zhǔn)面，在A-A面與B-B面間列柏努利方程:gzA吟吟

gzA因?yàn)閁1叫，所以gzgz?PbhABf,A^B即hf,AUB(p%)(p%)由壓差計的原理巴)(PgZ)一)g即hf,AUB(p%)(p%)由壓差計的原理巴)(PgZ)一)gR所以hf沖(gR(136°01°°°)9?81?°?°44941000又因?yàn)閔f,A^B/°02島畤4?94解得：u2.03m/s⑶計算A截面的壓強(qiáng)由第一個U形壓差計P()gRPg(zz)AiBBA對第二個U形壓差計ppg(Hzz)pgR??g(Hzz)

BCBAaiBAp(表)gR??g(HzBiBzA)所以p(表)()gRgR??gHg(zz)g(zz)AiiBABA()gRgR??gHii(13601000)9181H.04?360?9HB11?21?1.55?105Pa［利用位差輸］液如本題附圖所示，水從貯A經(jīng)屛徑水平管及流至大氣中。已知水箱內(nèi)液面與管子中心線間的垂直距離為恒定，管段的直徑為管段的兩倍。水流經(jīng)、段的摩擦阻力分別為hf，B?15J/kg，hJ/kg。由水箱至f,C管段及由管段至管段的突然縮小損失可以忽略，而管段至外界的出口損失不能忽略。試求:（）水在管路中的流速；（）水在管路中的流速；（）管段末端內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)。解：（1）水在管路中的流速在水箱面入管出口內(nèi)側(cè)面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:在水箱面入管出口內(nèi)側(cè)面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:22gz1務(wù)巧gZ2備守5.5m；pi0（表壓）；ui0；z0；Pgz1務(wù)巧gZ2備守5.5m；pi0（表壓）；ui0；z0；P2?0（表壓）；u2ucW153045J/kgu29.81?5.5蟲452u4.232m/sC）水在管路中的流速u（d2/d2）4.232/41.058m/sCCB（3）管段在水箱1末端內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)面與管出口內(nèi)側(cè)面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:u2gz牛gz菩牛1232Wf」?zi“5m；pi0（表壓）；ui0；z0；u1.058m/s33W15J/kg9.81?5.5厶址?1510002管段末端內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)P33?84?i04Pa3.如圖所示，常溫水由高位槽經(jīng)一?9mmX3.5mm的鋼管流向低位槽，兩槽液位恒定。這路中裝有孔板流量計和一個截止閥。已知直管與局部阻力的當(dāng)量長度（不包括截止閥）總和為60m。截止閥在某一開度時其局部阻力系數(shù)為7.5,此時讀數(shù)Ri=i85mmHg柱。試求：（i）此時管路中的流量及兩槽液面的位差；（2）此時閥門前后的壓強(qiáng)差及汞柱壓差計的讀數(shù)Rj若將閥門關(guān)小，使流速減為原來的0.9倍，則讀數(shù)Ri為多少毫米汞柱？截止閥的阻力系數(shù)變?yōu)槎嗌?？已知孔板流量計的流量與壓差關(guān)系式為qv.彳3210%邛/。式中為流體的密度，kg/m3；p為孔板兩側(cè)壓差，Pa；qv為流量，m3/s。流體在管內(nèi)呈湍流流動，管路摩擦系數(shù)0-026。汞的密度為i3600kg/m3。在水箱面入管出口內(nèi)側(cè)面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:在水箱面入管出口內(nèi)側(cè)面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:22在水箱面入管出口內(nèi)側(cè)面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:在水箱面入管出口內(nèi)側(cè)面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:22解:（i）在截面i-i與2-2間列伯努利方程，有6060gz1售u2扌g(shù)zhf皿(1)60606060據(jù)已知，Z據(jù)已知，Z]z2，件0u0，pp212h(4)聖f,1B2d閥260606060孔板流量計兩側(cè)的壓差為p()gR(13.6l)?103?9.81?0.1852.89?104Pa孔板流量計兩側(cè)的壓差為i管內(nèi)流體的流量為q3.32?0<2.29^104/10000.0159m3/s管內(nèi)流體的流量為V60606060管內(nèi)流體的流速為4qV-

d24?0.01590.0822=3.0m/s60606060