1_流体流动习题解答

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1、【1-4】附图所示为汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，冷凝液和水一道沿管流至水池，现已知冷凝器内真空度为0.83kPa，管内水温40℃，试估计管内的水柱高度H。取水池液面a-a为基准面，则a-a处表压由静力学方程知查附录五，知水在40℃时的密度为992.2kg/m3，固有【解】冷凝器内表压6/14/20211第一章流体流动【1-5】用一复式U管压差计测定水流管道A、B两点压差，压差计指示液为汞，两段汞柱之间放的是水，今若测得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m，R2=0.95m。问管道中A、B两点间的压差⊿pAB为多少？（先推导关系式，再进行数值运算

2、）【解】因此压差计内充填的为非连续性均质液体，故需寻找等压面分段计算之（1）首先推导关系式6/14/20212第一章流体流动（2）根据上述关系式计算⊿p的值〖讨论〗若采用简单的U管水银压差计，不难算出既不便于观察，也不便于操作和维护。本题压降只与汞柱高度R有关，而与水柱高度h无关。采用复式压差计可大大降低可观察液面的高度。6/14/20213第一章流体流动【1-6】用双液体U管压差计测定两点间空气的压差，读数R＝320mm。由于侧壁上的两个小室不够大，致使小室内两液面产生4mm的高差。求实际的压差为多少Pa。若计算不考虑两小室内液面有高差，会造成多大的误差？两液体的密

3、度分别为ρ1＝910kg/m3和ρ2＝1000kg/m3。【解】对于等压面a-a，根据静力学方程有实际压差相对误差6/14/20214第一章流体流动【1-9】从容器A用泵将密度为890kg/m3的液体送入塔B。容器内与塔内的表压如附图所示。输送量为15kg/s．流体流经管内的阻力损失为122J/kg。求泵的有效功率。【解】在1-1至2-2两截面之间列机械能衡算式，并考虑2-2截面的速度头已计入阻力损失，于是有6/14/20215第一章流体流动【解】(a)对于封闭的循环系统，不难证明泵所提供的机械能全部用于克服流动阻力做功(可在A点选二截面重合列机械能衡算式)。故有：【

4、1-10】附图所示为一制冷盐水的循环系统，盐水的循环量为45m3/h，流体流经管内的压头损失为：自A至B的一段为9米；自B至A的一段为12米盐水的密度为1100kg/m3。求：(a)泵的功率，设泵的效率为0.65(b)若A处的压力表读数为0.15MPa，则B处的压力表的读数应为多少6/14/20216第一章流体流动(b)在A和B两处截面间列机械能衡算式6/14/20217第一章流体流动【1-11】一水平管由内径分别为33及47毫米的两段直管接成，水在小管内以2.5m/s的速度流向大管，在接头两侧相距1m的A、B两截面处各接一测压管，已知A-B两截面间的压头损失为70m

5、mH2O，问两测压管中的水位那个高，相差多少？并作分析。【解】以管中心线为基准水平面，在A、B两点所处的截面之间列机械能衡算式注意到6/14/20218第一章流体流动应注意式中的，故B点所在的测压管高出A171mmH2O。再由连续性方程得：6/14/20219第一章流体流动【解】(1)1,2,3三点所在截面的流速。依题意，阻力损失被忽略，现考察1,2,3三点所在截面，有下列方程：【1-12】如图所示，水由高位水箱经管道从喷嘴流出，已知d1=125mm，d2=100mm，喷嘴d3=75mm，压差计读数R=80mmHg，若阻力损失可忽略，求H和pA。静力学方程动力学方程连

6、续性方程联立上述三式求解得6/14/202110第一章流体流动(2)在0-0和3-3截面间列柏努力方程有：(3)在压力表接口A-A和3-3截面间列柏努力方程：若在0-0至A-A两截面间列机械能衡算式，则有(表压)6/14/202111第一章流体流动【1-16】其他条件不变，若管内流速愈大，则湍动程度愈大，其摩擦损失应愈大。然而，雷若数增大时摩擦因数却变小，两者是否矛盾？应如何解释？【分析如下】结论：两者不矛盾。针对（1）首先分析雷若数流速u增大时，Re增大，因惯性力增大的比率比粘性力大，故增大u时湍动程度加剧（惯性力加剧湍动，粘性力抑制湍动）。（2）其次分析摩擦因数6

7、/14/202112第一章流体流动u增大时，粘性力增大的比率比惯性力小，故摩擦因数下降。层流时湍流时（3）最后分析阻力损失层流时湍流时完全湍流时(摩擦因数为常数)6/14/202113第一章流体流动【1-17】有一供粗略估计的规则：湍流条件下，管长每等于管径的50倍，则压力损失约等于一个速度头。试根据范宁公式论证其合理性。【解】根据范宁公式对一般管道，摩擦因数值约为0.02~0.03即管长每等于管径的50倍，其压头损失约等于一个速度头或稍高。6/14/202114第一章流体流动【解】设小管直径为d1，大管直径为d2，小管流速为u1，大管流速为u2，输