02流体流动习题答案

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1、11.本题附图所示的贮槽内径D为2m，槽底与内径d0为32mm的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高度h1为2m(以管子中心线为基准)。液体在本题管内流动时的全部能量损失可按计算，式中u为液体在管内的流速。试求当槽内液面下降1m时所需的时间。解：根据物料衡算，在时间内，槽内由于液面下降而减少的液体量均由管路出口流出，于是有(1)取管中心线所在的水平面位能基准面，在瞬时截面与管路出口截面间列柏努利方程，得其中，(表压)解得(2)将(2)式代入(1)式，并在下列边界条件下积分12.本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水

2、的密度为1100kg/m3，循环量为36m3/h。管路的直径相同，盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.1J/kg，由B流至A的能量损失为49J/kg，试计算：(1)若泵的效率为70%时，泵的轴功率为若干kW?(2)若A处的压强表读数为103Pa时，B处的压强表读数为若干?解：对循环系统，在管路中任取一截面同时作上游和下游截面，列柏努利方程，可以证明泵的功率完全用于克服流动阻力损失。(1)质量流量(2)在两压力表所处的截面A、B之间列柏努利方程，以通过截面A中心的水平面作为位能基准面。其中，，，，kPa

3、，将以上数据代入前式，解得(表压)13.用压缩空气将密度为1100kg/m3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液面维持恒定。管路直径均为，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为，。两压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm，h=200mm时：(1)压缩空气的压强p1为若干?(2)U管压差计读R2数为多少?解：求解本题的关键为流体在管中的流速(1)在B、C间列柏努利方程，得(1)代入(1)式，同时已知解得在低位槽液面与高位槽液面之间列柏努利方程，并以低位槽为位能基准面，得其中(表压)代入上式可得(表压)

4、(2)若求关键在于，通过可列出一个含的静力学基本方程(2)为此在低位槽液面与截面B之间列柏努利方程，以低位槽为位能基准面，得其中，，，，，(表压)(表压)代入(2)式：14.在实验室中，用玻璃管输送20℃的70%醋酸。管内径为1.5cm，流量为10kg/min。用SI和物理单位各算一次雷诺数，并指出流型。解：(1)用SI制计算从本教材附录中查得70%醋酸在20℃时的物理性质：，，流动类型为湍流。(2)用物理单位计算，，，15.在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面之间

5、的压强差。当水的流量为10800kg/h时，U管压差汁读数R为100mm。粗、细管的直径分别为与。计算：(1)1kg水流经两截面间的能量损失；(2)与该能量损失相当的压强降为若干?解：(1)取接入管路的U型管管线所在的平面与管截面垂直的平为面和，并取管路中心线所在的平面为基准面，那么在截面和间列Bernouli方程：于是对U型管压计：对水在水平管中的流动：对粗管：；对细管：于是(2)16.密度为850kg/m3、黏度为8×10-3Pa·s的液体在内径为14mm的铜管内流动，溶液的流速为1m/s。试计算：(1)雷

6、诺准数，并指出属于何种流型；(2)局部速度等于平均速度处与管轴的距离；(3)该管路为水平管，若上游压强为147×103Pa，液体流经多长的管子，其压强才下降到127.5×103Pa?解：(1)流动类型属层流(2)对层流流动的流体，其瞬时速度和半径之间的关系如下：而平均速度于是当局部速度等于平均速度时，有，即当时，管路中的瞬时速度和平均速度相同。所以(1)定义上游截面，下游截面为，对直径相同的水平管路根据哈根~泊谡叶公式，即则液体流经的管长为