流體流動分知識點復(fù)習題期末復(fù)習用

【密度】某煙道氣〔可視為抱負氣體混合物〕的組成中含 CO2

為13%，H 為2O11%,N276%，溫度為 400℃,壓強為98.64kPa。假設(shè)以上百分數(shù)為體積百分率，該混合氣體的平均分子量為 ，密度為 ；假設(shè)以上百分數(shù)為質(zhì)量百分率，該混合氣體的平均分子量為 ，密度為 。解：當所給條件為體積百分率時 M 0.1344 0.1118 0.7628 28.98當所給條件為質(zhì)量百分率時

pM 98.64 28.980.511kg/m3RT 8.3146731M0.13/440.11/180.76/28

27.62g/molpM98.6427.620.487kg/m3RT8.314673【表壓、絕壓及真空度】某容器內(nèi)確實定壓強kPa，當?shù)卮髿鈮簽閗Pa，則表壓98.7kPa；另一容器內(nèi)確實定200101.3為壓強為85.5kPa，當?shù)卮髿鈩t表壓 ，真空度為 -14.8kPa為

14.8kPa?！径☉B(tài)流淌】所謂定態(tài)流 流體在流淌過程中，其操作參數(shù)只是位置的函數(shù)，而不動是指【粘度】無粘性的流體，稱為

流體。(抱負)

隨時間變化。一般狀況下，溫度上升，氣體的

液體的粘度 。(增大減粘度粘度的物理意義是流體流淌時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的根本

， 小)。(促使流體流淌產(chǎn)生單位速度梯度的剪緣由是 流體具有粘性?！具m宜流速計算】內(nèi)27mm徑為 宜為 1.03~6.18m3/h 。解：水的適宜流流速范圍為

0.5~3m/s，故其流量 0.785×0.0272×0.5~0.785×0.0272×3即宜為 1.03~6.18m3/h【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.ρu=常 2 2數(shù) B.ρAu=常數(shù)

C.u1A1=u2A2 D.u1d1=u2d2【伯努利方程】柏努利方程是以的條件。

1kg必需符合 _p p1 答案：p1

100% 20p1

用絕壓。假設(shè)無視A、B推斷 B玻璃管水面所處的刻度。CA.位置aB.位置b .位置cabcBA【流淌型態(tài)與速度分布】當 20℃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 ，流淌形態(tài)為 ，管中心處的最大流速為 。(84123湍流1.25)流體在圓管內(nèi)流淌時，管中心處流速最大，假設(shè)為層流流淌，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為u=0.5umax;假設(shè)為湍流流動，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為u=0.8u

。max層流與湍流的本質(zhì)區(qū)分是 層流無徑向流淌，而湍流有徑向流淌?！具吔鐚印吭诨み^程中，流淌邊界層分別的弊端主要是

；其可能的好處則表現(xiàn)在促進傳熱與傳質(zhì)〕流體在管內(nèi)作湍流流淌

?！苍龃笞枇p失時， 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 ?！灸Σ料禂?shù)】流體在管內(nèi)作湍流(不是阻力平方區(qū))，其摩擦系數(shù)λ隨 和 而變。(雷流淌時的相對粗糙度)流體在管內(nèi)的流淌進入充分湍流區(qū)時，其摩擦系數(shù)【因次分析】量綱〔因次〕分析法的主要

*僅與 有關(guān)?！补茏拥南鄬Υ植诙取?/p>

諾數(shù)管子依據(jù)是

因次全都性或量綱一次性方程 ?！井斄恐睆健块L度為a,寬度為b的矩形管道，流體在管內(nèi)u，其流淌當量de等于2ab/(a+b)，管內(nèi)流體流量abu的流速為 直徑 等于?！咀枇p失的計算】流體在圓管內(nèi)作層流流淌，如將速度增加一倍，則阻力 倍。為原來的流體在水公正徑直管中流淌時的摩擦阻力損失

〔2〕hf所損失的是機械能中的 項。〔壓強能〕水在圓形直管中作完全湍流時，當輸送量、管長和管子的相對粗糙度不變，僅將其管徑縮小一 倍半，則阻力變?yōu)樵瓉淼乃沙诤阋何坏母呶徊弁ㄟ^一管道流向壓力恒定的反響器，當管道上的閥門開度減小后 ，管道總阻力損失 ?！苍龃蟛蛔?

32。,水流過直管的摩擦系數(shù)如右圖所示：：水A.B〕

1000kgm3,

空氣,R=51mm則p= 1.29kgm Nm空氣

,ξ= 〔兩測壓點解：( p gz p (i

)gR

(10001.29)9.810.051 499.7Pap499.7=

u2 2499.7/1000/12 11000 2以以下圖中高位槽液面保持恒定，液體以確定流量流經(jīng)管路，

ab與cd一樣，則

。(1)U差計讀數(shù)

2;(2ab與cd段能量損失

；(3)ab與cd兩段壓差 。

p＜p

；(4)R值表示 。ab段流淌能量損失管路計算

ab cd

ab cd 1【并聯(lián)管路】兩管并聯(lián)，假設(shè) d1=2d2,l1=2l2，則hf1/hf2= 1 。當兩管中流體均作層流流淌， qv1/qv2= 8 。當兩管中流體均作湍流流淌，并取λ1=λ2，則qv1/qv2= 4 。32lu 32lud2

d4 qV1 d4 l 4hfd2

即qVd4

1 22qV2 d4l12

/28lu2 l (ud2)2 5

qV1

d5lV1 V

0.5

5 0.5fh d2f湍流流淌

d5 2 即

d/l

qV2

(5l)d2 1

(2/2) 4說明：在確定流量下，流體在并聯(lián)管路中作連續(xù)定態(tài)流淌時，流體阻力損失與并聯(lián)管數(shù)無關(guān)。【流量計】測流體流量時，隨著流體流量的增大，轉(zhuǎn)子流量 不變，孔板流量計兩端壓計兩端壓差值 差值 增大。轉(zhuǎn)子流量計的主要特點是 恒流速、恒壓差、變截面 ，孔板流量計的主要特點是 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速度。CoReReCo持為定值 。在測速管中，測壓孔正對水流方向的測壓管液_沖壓頭 ，流體流過測速管側(cè)壁小孔的測壓管液位代表

位代表

動壓頭 。20℃的水從敞口貯槽送至表壓為

綜合計算題1.5×105Pa附圖 1所示。輸送108mm×4mm的無縫鋼管，吸入管長度20m100m(各段管長均包括全部局部阻力的為 當量長度 )。當閥門為3/4開度時，真空表讀數(shù)為42700Pa，兩測壓口的垂0.5m，無視兩測壓口之間的阻力，摩擦系數(shù)可0.02。直距離為 取為 試求：(13/4m3/h)；(2)

壓力表讀數(shù)(Pa(m)；(4)假設(shè)泵的軸功10kW，求泵的效率；(5)率為 假設(shè)離心泵運行一年后覺察有氣縛現(xiàn)象，試分析其緣由。1題附圖解：(13/4開度時管路的流量(m3/h)在貯槽液面 0-0′與真空表所在截面1-1′間列柏努利方程。以0-0′截面為基準水平面，有u2 p0 0z0

u2 p1 z1

Hf,012g g 2g gl(l) 1 1

20 u2 2其中，Hf,01

1 10.02 0.204u,1d 2g 0.12 9.811z＝0，u＝0,p＝0(表 表0 0 0壓),

1z＝3m, 壓)1u＝

2 2 32.3m/s， 1

q duV4 4

0.12.33600 65m/h留意：a.當管路長度包括局部阻力的當量長度時說明局部阻力必需承受當從而不要畫蛇添足地用局部阻力系數(shù)量長度法計算， 法計算局部阻力損失。b.進出口阻力屬于局部阻力。壓力表讀數(shù)(Pa)在壓力表所在截面面為基準水平面，有

2-23-3′間列柏努利方程。仍以0-0′截u2 p2 2z2

u2 p3 z3

Hf,232g g 2g g3.5

2.32 p2

160

1.5

0.02

100 2.322g 1000g

1000

g 0.1 29.81解得，p＝3.23×105Pa(表壓)2留意：a.柏努利方程左右兩邊的壓力項必需承受同一壓力基準或同時用絕壓或同時用表壓200kPa，則該截面的表壓為 -200kPa。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

;b.假設(shè)某截面的真空度為H(z2

p2p1z) H1

0.5

3.23105

0.4271050g37.8m泵的有效功率Pe gqH1000

1000 9.819.8165 37.8 6.695103W=6.695kWVePe/Pa

6.695/10

66.95%

3600假設(shè)離心泵運行一年后覺察有氣縛現(xiàn)象，緣由是進口管有泄露?！眷o力學(xué)方程與伯努利方程的綜合應(yīng)用】如以下圖，用泵將水由低位槽打到高位槽槽均敞口，且液面保持不變 )。

(兩水兩槽液面距離為20m，管路全部阻力損失為5m50mm，其上裝有UAB6m，壓力計讀數(shù)R40mmHg，R1200mmHg，H1mH2O。設(shè)摩擦系數(shù)為0.02(J/kg)；⑵管路中水的流速(m/s)；⑶A(kPa)。解：計算泵所需的外加⑴ 功以低位槽液面(1-1面)為位能基準面，在低 面)與高位槽液面(2-2面)間列柏努位槽液面

(1-1利方程：p u21 1gz h1 2

p u22 2gz22

hf,12p pu2 u22h g(z z)e 2 1

12 12

hf,1221a 21221a 21219.8120009.815245.3J/kg

20m,u

0,u

0,f,2e⑵計算管路中水的流速以A-A面為位能基準面，A-A面與B-B面間列柏努利方在 程：pu2 p u2gz AA gz B A B2

hf,AB由于uu

，所以12p pA Bgz gz hf,ABA B(p gz)(pgz)A即hf,AB

A B B由壓差計的原理(p gz) (p gz) ( )gRA A B Bi( )gR (136001000)9.810.04i所以hf,AB 4.94kJ/kg1000

lABu2 6 u2hf,AB 0.02 4.94d 2 0.05 2解得：u 2.03m/s⑶計算A由第一個U形壓差計 p (A i

)gR pB

g(z z)B A對其次個Up p g(HzB C B

z)pa

gRg(Hz z)B ApB所以

gR g(H z z)i B AA

)gRi

gR gH g(zi

z) g(z z)A B A( i

gR gHi(13600 1000) 9.81 0.04 13600 9.81 1.2 101.552105Pa[利用位差輸液]如此題附圖所示，水從貯A經(jīng)異徑水平管B及C流至大氣中。水箱內(nèi)液面與管子中心線間的水箱 垂直距離為

5.5m，保持BCB、C分別為 hf,B15J/kg,h

15J/kg。由水箱至BB至管段C

f,C而管段 C至外界的出口損失不能無視。試求：〔1〕C〔2〕B〔3〕B補充水1 1m溢流 5 3解：〔1〕水在管路C

.5 2AB C231-1C內(nèi)側(cè)

2-2基準面：p u2 p u21 1 2 2gz gz1 22 2

Wf,12z 5.5m；p

〔表壓〕；0u

0；p

1 1 1 2 2 2CWf,12 15 30 45J/kgC9.815.5 452u 4.232m/sCBu u(d2/d2) 4.232/41.058m/sC C B管段B強在水箱1-1面與管B出口3-3面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能內(nèi)側(cè) 基準面：p u2 p u21 1 3 3gz gz1 32 2

Wf,13z 5.5m；p1 1

〔表壓〕；0u1

3

0；u3

1.058m/sWf,13 15J/kg9.815.5B

p31000

1.0582152壓強 p 3.84 104Pa389mm×3.5mm一個截止閥。直管與局部阻力的當量長度〔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

1=185mmHg(1)此時管路中的流量及兩槽液面的〔2〕此時閥門前后的壓強差及汞柱壓差計位差； 的讀數(shù) R2;假設(shè)將閥門關(guān)小，0.9R1

為多少毫米汞柱？截止閥的阻力系數(shù)變?yōu)槎嗌?？孔板流量計的流量與壓差關(guān)系式為

q3.32103V

p/。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)呈湍流流淌，管路摩擦系數(shù)

0.02613600kg/m3。1 1z2 21 2R R解：〔1〕1-12-2pu2 pu211gz gz1 2

22hf,12 (1)2據(jù)，z z1

z，u 0，u1

0，p1

ll u2ep， hf, ( ) 。2 12 閥d 2孔板流量計兩側(cè)的壓差為p (

)gR

(13.61)103

9.810.185 2.89104Pa管內(nèi)流體的流量為 qV

i3.321032.29

/10000.0159m3/s管內(nèi)流體的流速為

4q 40.0159V將以上結(jié)果代入式

u 2 2 =3.0m/sd 0.082(1)，得hf,12zg

(0.026

600.082

3.027.5) 12.2m29.81(