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1、第 1 章 流体流动1-1 容器 A 中气体的表压力为 60kPa ，容器 B 中的气体的真空度为1.2104 Pa 。试分别求出 A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。该处环境大气压等于标准大气压。（答：A,160kPa ； B,88kPa）解：取标准大气压为100kPa ，所以得到：PA60100160kPa ；PB1001288kPa 。1-2 某设备进、出口的表压分别为-12kPa 和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa。 (答： - 169kPa )解 ： PP进P出12157169kPa 。1-3 为了排除煤气管中的少量积水，
2、用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排 出，已知煤气压力为 10kPa（表压）。问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？（答：1.02m ）解： HP10g1010339.81.02m习题 1-3 附图311-4 某一套管换热器，其内管为33.5mm3.25mm, 外管为60mm3.5mm 。内管流过密度为1150kgm，流量为5000kgh的冷冻盐水。管隙间流着压力（绝压）为0.5MPa，平均温度为00 C ，流量为160kgh的气体。标准状态下气体密度为1.2kg m，131试求气体和液体的流速分别为若干m s？1（ 答 ： UL2.11ms； U g5.69m s 1 ）习题 1
3、-4附图解：d内33.53.25227 mm ， d外603.5253mm ；l对液体： uVlml /l45000/ 36002.11ms 1 ；2Ald内411500.02721对气体：1P10 P11.20.51065.92kg m，30P0P01.01325105d外2D2AgA外A内内40.053 240.0335 21.32103 m 2 ，Vgmg /g160 / 36001ugAgAg1.3210 35.925.69m s。1-5 250 C 水在内径为 50mm 的管内流动，流速为2m s1。试求雷诺准数为若干？（ 答：1.1210 5 ）解： Redu1.12105 。（
4、250 C 下水的，查物性手册）1-6 （ 1）设流量为 4Ls，水温200 C ，管径为57mm3.5mm，试判断流动类型。1（2 ）条件与上相同，但管中流过的是某种油类，油的运动黏度为4.4cm 2s1，试判断流动类型。（答：（1 ） 1.01105 ，湍流 ； (2)2312000 ，层流）解： d573.5250mm ，3uqV4qV44102.04ms 1 ，Ad 20.052查物性手册得200 C下水的密度和粘度分别为：3998.2kg m，1.00410 3 Pa s，Redu998.20.052.041.0110 540001.00410 3所以流体在管内的流动类型为湍流；Re
5、dudu0.052.0423120004.43所以流体在管内的流动类型为层流。10 41s1-7 密度为1800kgm的某液体经一内径为60mm 的管道输送到某处，若其流速为10.8ms，求该液体的体积流量m 3h11，质量流量kg s1和质量流速kg m 21 。（答：8 14m 3h； 4 07kgs； 1440kgm 2s 1 ）解： qVAud 2u 40.06240.82.2610 3 m 3s 18 14m 3h，qmqV32.26101800114 07kgs，1umqm / A4.07 /( 07850.062 )1440 kgm 2s 1 。1-8 有一输水管路，20 0 C
6、 的水从主管向两支管流动，主管内水的流速为1.06 m s，支 管 1与 支 管2的 水 流 量 分 别 为 20103 kgh 1 与 10103 kgh 1 。 支 管 为189mm3.5mm。试求：（1）主管的内径； （2）支管 1 内水的流速。(答：（ 1 ） d0.1m；（ 2 ） 1.053m s)习题 1-8附图解： qAu ， qq1q23Aq(2010)10 / 36007.8810 3 m2 ，u998.221.063Add4 A447.88100.1m ； q1Au1 ，q420103 / 360012u1A998.2893.5210 41.053kgm 2 s 1 。1
7、-9 已知水在管中流动。在截面1 处的流速为0.5ms 1 。管内径为 0.2m ，由于水的压力产生水柱高为 1m ；在截面 2 处管内径为 0.1m 。试计算在截面 1 、2 处产生水柱高度差h 为多少？（忽略水由1 到 2 处的能量损失）（答： 0.191m ）2d10.2习题 1-9附图21解： u 2u1d 20.50.12m s，对截面 1 与截面 2 列伯努利方程：2u1P12ggP1P22u2P22gg22u2_u1，gPP12gP2gh，2222hPP1P2u2 _ u120.50.191m 。gg2g29.81-10 图示吸液装置中，吸入管尺寸为32mm2.5mm ，管的下端
8、位于水面下u 22m ，并装有底阀及拦污网， 该处的局部压头损失为8。若截面2g2 - 2处的真空度为39.2 kPa ，由1 - 1截面至2 - 2截面的压头损失为1 u 22 2g。求：（ 1）吸入管中水的流量，m 3h1;（ 2 ）吸入口1 - 1处的表压。(答：（ 1） 2.95m 3h 1；（ 2 ） 1.0410 4 Pa)习题 1-10附图解：以水面为基准面，在基准面与21 - 12截面间列伯努利方程：P0u0Z0 g2P1u1Z1g2h f ，2Z00 , P00 （表压）， u00 ， Z1u12m ，h f8，2g代入上式得：22029.8P1u1228 u12gP1u11
9、9.6292在 1 - 1截面与2 - 22截面间列伯努利方程：2Z1 gP1u12P2u2Z 2 g2h f 1 2 ，2Z2m ， uu ， Z3m ， P39.2kPa （表压），h1 u1，1代入上式得：P1122239.2103u 2f 1 22 2g59.8100014由与解得：1u11.43m s，qVAu14d 2u322.52 21410 41.4336004 .95m 3h 1 ；由式可以解得：4P11.0410 Pa。1-11 在图示装置中，出水管直径为57mm3.5mm。当阀门全闭时，压力表读数为30.4kPa ,而在阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa ，设总压头
10、损失为0.5m （水柱），求水的流量为若干31mh? (答：22.8m 3h 1)习题 1-11 附图解：取水面为 0Z10 。0 截面，压力表处为 11 截面，以压力表管中心线为基准面。 故 P00 ，当阀门全关闭时：P130.4kPa ，由流体静力学原理得：P0Z0 gP1Z1 g0ZP1g30.410001039.83.1m ，当阀门打开后，在0 0 截面与 11 截面间列伯努利方程：Z2P0u00P1u1Z21h fg2 gg2g式中 u00 ， P120.3kPa ， hf0.5m水柱 ，1u13.22m s，2qVAu114d 2u573.5243.22360022.8m 3h 1
11、 。11-12 在水平管道中， 水的流量为2.510 -3 m 3s,已知管内径 d15cm,d 22.5cm ,及 h11m 。若忽略能量损失， 问联接于该管收缩断面上的水管，可将水自容器内吸上高度h2 为多少？ （ 答：0.234m）q4q42.510 3习题 1-12附图解： u1VVAd 22d 10.0520.051.27m2s 1 ，1u2u1d 21.270.0255.08m s，以管中心线为基准面，取间列伯努利方程：d1 处为 1 - 1 面，d2 处为2 - 2面，在1 - 1面与 2 - 2 面Z2P1u11P2u2Z22，g2gg2g又有 Z1Z 2022P1P2gu2u
12、1，22 gh22P2u2u12h15.081.27210.234m 。1g2g29.81-13 求常压下35 0 C 的空气以12ms的流速流经120m 长的水平通风管的能量损失，管道截面为长方形，高300mm ，宽 200mm 。（ 设d这个答案与读图很有关系）0.05）（答： 66.1m 气柱，解： de4ab 2 ab40.32 0.30.20.20 .24m ，Redeu1.146518.350.241210 61.8105 ，由 d0.0005 ，查图得0.018 ，hlu 2f0.01812012 266.1m气柱 。de 2g0.2429.81-14 如图所示，某一输油管路未装
13、流量计，但在A 与 B点压力表读数分别为pA1.47MPa ,p B1.43MPa。 试 估 计 管 路 中 油 之 流 量 。 已 知 管 路 尺 寸 为389mm4mm的无缝钢管， A、B 两点间长度为40m ，其间还有 6 个 900 弯头，油的密度为 820kgm，黏度为121mPas 。（答：17.6m 3 h 1 ）习题 1-14附图解：取 A 点的水平面为基准面，在A 与 B 间列伯努利方程：u2PAAZA gPBBu2Z B gh f式中：2u AuB ， Z A0 ， ZB21.50.51mhfZ B gPAPB1.471.4310619.8182038.98Jkg，2ll
14、euhf，d代入得：38.984022635 u351.91 u 20.081u 20.1112，假设为层流，则：64646412110 30.117，Redu0.081820uu将代入中得：su0.949 m1 ，校核 ReRedu8200.0810.952522.6 与假设相符，121 10 3qVAu0.081 240.949360017.6m 3h 1 。1-15 水从水塔用108mm4mm有缝钢管引至车间的低位水槽中，水槽与水塔的液位差为 12m ，管路长度为 150m （包括管件的当量长度） 。水温为 12 0 C ，试求此管路输水量为若干m 3h 1 （设d0 .002 ）。（答
15、：72.3m 3 h 1 ）解：由 t12 C 查得：0.00124 Pa s，取低位水槽水面为基准面，在低位水槽和水塔间列伯努利方程：2PAu AZA gPBuB2Z B gh f2式中： Z AZB212m ， PAPB ， u AuB2hl ug Z AZ Bfd212g150 u 20.1 2u 20.157 ，du999.4Re0.1u8.0610 4 u ，0.00124由d0.002 查图并用试差法求得：10.024 ， u2.56m s，qVAu0.1 242.56360072.3m 3h 1 。1-16 在管径为325mm8mm的管道中心装一皮托管，以测定管道中流过的空气流量
16、，空气温度为210 C ，压力为1.4710 5 Pa （绝压） ，用斜管压差计测量，其读数为1200mmH 2O。斜管压差计的倾斜角度为20 度。问这时空气质量流量为若干？（答：2.98kg s）解： RR sin200 sin 2068.4mm ，P T PT51.47101.01 105273 1.293273211.75kg m3，umax2gR029.80.06841.7510001.7527.7ms 1 ，Redum a x1.750.30927.78.3105 ，m a x查图得：1u u max1.810.82 ，10 51u0.82umax0.8227.722.7m s，qm
17、Au20.3093422.71.752.98kgs。1-17 密度为1000kgm的液体，以319kg s的流量流经一内径为0.5m 的管道，该液体的黏度为1.29mPa s,若流过孔板的压力降不超过24.5kPa , 问孔板的孔径为若干?(答： d 00.3m )22 P解： qVC0d 04式中： qVqm319100031P0.319 ms，24 .5kPa ，1000kg m 330.3192C0 d04224.51010005.4952C0d 00.3195.49520.06 ，22d 02d1d0 0.2524d 0 ，查图并用试差法得：0.36 ， C00.67 ，故 d0验证：0.3m ，dudqV410000.50.3195ReA1.2910 320.56.310（在直线段） ，1所以得到： d 00.3m 。