流体流动习题解答

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1、第一章流体流动习题解答1.某设备上真空表的读数为13.3×103Pa，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103Pa。解：真空度＝大气压－绝压表压＝－真空度＝-13.32.在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960kg/m3的油品，油面高于罐底9.6m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760mm的圆孔，其中心距罐底800mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106Pa，问至少需要几个螺钉?p解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p，则p罐内液体作用于孔盖上的平均压强：(表压)作用在孔盖外侧的是

2、大气压，故孔盖内外所受的压强差为作用在孔盖上的净压力为：每个螺钉能承受的最大力为：螺钉的个数为个所需的螺钉数量最少为8个26CD3.某流化床反应器上装有两个U管压差计，如本题附图所示。测得R1=400mm，R2=50mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3=50mm，试求A、B两处的表压强。解：U管压差计连接管中是气体。若以分别表示气体、水与水银的密度，因为，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为，。由静力学基本方程式知：(表压)压缩空气4.本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油

3、和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H=1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820kg/m3。试求当压差计读数R=68m时，相界面与油层的吹气管出口距离h。解：如图，设水层吹气管出口处为a，煤油层吹气管出口处为b，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H1。则pH1(表压)(表压)U管压差计中，(忽略吹气管内的气柱压力)分别代入与的表达式，整理可得：26根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。2345.用本题附图中串联U管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U管压差

4、计的指示液为水银，两U管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及h4=1.4m。锅中水面与基准面间的垂直距离h5=3m。大气压强=99.3×103Pa。试求锅炉上方水蒸气的压强p。(分别以Pa和kgf/cm2来计量)。解：如图所示标记等压面2，3，4，大气压记为(1)(2)(3)(4)将以上四式相加并代入已知量266.根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920kg/m3及998kg/m3，U管中油、水交界面高度差R=300mm。两扩大

5、室的内径D均为60mm，U管内径d为6mm。当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。解：可以知道当微差压差计的读数时，两扩大室液面相齐。那么当压力不同时，扩大室液面差与的关系可用下式计算：当时，根据静力学基本方程：(表压)7.列管换热器的管束由121根的铜管组成。空气以9m/s速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃、压强为196×103Pa(表压)，当地大气压为98.7×103Pa。试求：(1)空气的质量流量；(2)操作条件下空气的体积流量；(3)将(2)的计算结果换算为标准状况下空气的体积流量。解：(1)(2)(3)268.高位槽内的水面高于

6、地面8m，水从的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按计算(不包括出口阻力损失)，其中u为水在管内的流速m/s。试计算：(l)截面处水的流速；(2)水的流量，以m3/h计。解：(1)取高位槽水面为上游截面，管路出口内侧为下游截面，如图所示，那么(基准水平面为地面)(表压)，处的流速与管路出口处的流速相同，(管径不变，密度相同)在截面和间列柏努利方程方程，得，其中代入数据解得(2)9.20℃的水以2.5m/s的流速流经的水平管，此管以锥形管与另一的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面

7、的压强。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5J/kg，求两玻璃管的水面差(以m计)，并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。26解：取两点处所在的与管路垂直的平面分别为上游和下游截面和，如图所示，并取管路中心线所在的水平面为基准面，那么，在截面和间列柏努利方程：查表得到，那么，所以A点的压力大于B点的压力，即B管水柱比A管高88.510.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.06×103Pa；水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按

8、与计算，由于管径不变，故式中u为吸入或