02流体流动习题答案

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时间:2018-01-27

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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

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