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1 第一章 流体流动 一名词解释（每小题 2 分） 1.法定计量单位 由国家以命令形式规定允许使用的计量单位。 2.稳定流动 流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。 3.不稳定流动 流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。 4.流动边界层 流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层 ： 叫流动 边界层。 5.边界层分离 流体在一定条件下脱离壁石的现象叫边界层的分离。 6.速度梯度 7.牛顿粘度定律 8.当量长度 Le 把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同，长度为 的直管阻力。所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。 9.因次分析法 用位数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该 方法称为因次分析法。 10.相对粗糙度 /d - 相对粗糙度。 11.粘性与粘度 运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。 12.点速度 流通截面上某一点的速度，可直接测量 m/S。 13.绝压 以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。 e l 2 14.表压 表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。 15.真空度 真空度等于大气压强减去绝对压强。 二单选择题（每小题 2 分） 1 某物体的质量为 1000kg，则其重量为_。B A 1000N B 9810N C 9810kgf D 1000/9.81kgf 2 4水在 SI 制中密度为_；重度为_；在工程单位制中密度为_； 重度为_。 B D C A A 1000kgf/m3 B 1000kg/m3 C 102kgfs2/m4 D 9810N/m3 3 如图所示,若液面恒定,忽略流动阻力损失,则放水管的出口速度 U 与_有关 。 A A H B H、d C d D Pa E H、d 、Pa 4 用标准孔板流量计测量管中的流量，采用如图所示三种装置，两测压孔距离h相等， d1d2d3，各管流速相等。其读数分别为R1，R2，R3。则。 （流体皆为水，指示液 皆为汞） 。 D A R2R1R3 B R1R2R3 C R1R2R3 D R1R2R3 E 3 R1R2R3 5 图示所表示的 R 值大小反映_。 A A 、两截面间压差值 B 截面间流动压降损失 C 、两截面间动压头变化 D 突然扩大或缩小流动损失 6 一敞口容器,底部有一出水管(如图示)。容器内水面保持恒定,管内水流动 的速度头为 0.5m 水柱。水由容器流入管内,则 2 点的表压 p2=( )水柱。 C A 1.5m B 1.0m C 0.75m D 0.5m 7 如图所示,用 U 形压差计与管道 A、B 两点相连。已知各图中管径、A、B 间的管长 L 及管 道中流体流量均相同,管内流体均为 20水,指示液均为汞,则_。 B A R1R2 , R1 = R2 = R4 B R1 = R2 = R3 = R4 C R1 = R2 R3 R4 D R1R2R3R4 8 如图表明,管中的水处于_。C A 静止 B 向上流动 C 向下流动 D 不一定 9 层流与湍流的本质区别是：_。 D A 湍流流速层流流速； 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 流的雷诺数 C = D 能肯定 11 一个工程大气压等于_Pa； _Kgf/cm2。 B G A .013105 B .81104 C 60 D 35.6 E 0.33 F 0 G 12 如图所示，连接 A、B 两截面间的压差计的读数R表示了 的大小。C A A、B 间的压头损失 HFab B A、B 间的压强差P C A、B 间的压头损失及动压头差之和 D A、B 间的动压头差(uA2uB2)/2g 13 转子流量计的主要特点是_。 （从流道截面与压差改变考虑） 。C A 恒截面、恒压差 B 变截面、变压差 C 恒流速、恒压差 D 变流速、恒压差 14 下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管路,ab 与 cd 两段长度相等, 管径与 管壁粗糙度相同,则:(1)U 形压差计读数 _。 B A R1R2 B R1=R2 C R1R2D 不定 (2)液体通过ab与cd段能量损失_。B A hfab hfcd B hfab = hfcd 15 有一并联管路，如图所示，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损失分别 为v1，u1，d1，L1，hf1及 v2，u2，d2，L2，hf2。若d12d2 ，L12L2，则： 1. hf1/hf2（ ） E A 2 B 4 C 1/2 D 1/4 E 1 2. 若两段管路中流体均作滞流流时，u1/u2（ ） A 5 A 2 B 4 C 1/2 D 1/4 E 1 . . 16 一敞口容器,底部有一进水管(如图示)。容器内水面保持恒定,管内水流动 的速度头为 0.5m 水柱。 水由水管进入容器,则 2 点的表压 p2=( )水柱。 B A 2.0m B 1.5m C 1.0m D 0.75m 17 孔板流量计的孔流系数 Co，当 Re 数增大时，其值_。B A 总在增大 B 先减小，当 Re 数增大到一定值时，Co 保持为某定值 C 总是 减小 D 不定 18 在完全湍流(阻力平方区)时，粗糙管的摩擦系数数值_。C A 与光滑管一样 B 只取决于 Re C 只取决于相对粗糙度 D 与粗糙度无关 19 如图，U 形压差计测得：_。A A A、B 间的阻力损失 B A、B 间的压强差 C A、B 间的位头差加阻力损失 D A、B 间位头差 20 下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管路,ab与cd两段长度相等,管径与管 壁粗糙度相同,则: (1)ab与cd两段静压差_。 C A Pab Pcd B Pab = Pcd C Pab Pcd D 不定 (2)R1值表示_。 C A ab段的压差值 B ab段位能变化 C ab段流动能量损失 D ab段压差值及流动能量损失 6 21气体是（ ）的流体。 B A 可移动 B 可压缩 C 可流动 D 可测量 22在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（ ）。 C A 绝对压强 B 表压强 C 静压强 D 真空度 23以绝对零压作起点计算的压强，称为（ ）。 A A 绝对压强 B 表压强 C 静压强 D 真空度 24真空表上的读数表示被测流体的绝对压强（ ）大气压强的读数。 A A 低于；B 等于；C 高于；D 近似于 25绝对压强等于（ ）与表压强之和。 A A 大气压强 B 表压强 C 相对压强 D 绝对压强 26单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（ ）。 C A 流速 B 流线 C 流量 D 流函数 27（ ）内流体在流动方向上所流过的距离称为流速。 B A 无限时间 B 单位时间 C 长时间 D 短时间 柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体所具有的位能。 A A gz B C D we 28柏努利方程式中的 项表示单位质量流体因克服流动阻力而（ ）的能量。 D A 增加 B 扩大 C 需求 D 损失 29流体在直管中流动，当（ ）2000 时，流体的流动类型属于层流。 A A Re B Pr C Nu D Gr 30流体在管内作（ ）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。 B A 层流 B 湍流 C 过渡流 D 漩涡流 7 31流体在圆管内（ ）流动时，最大速度是平均速度的二倍。 A A 层流 B 湍流 C 过渡流 D 漩涡流 32对于（ ），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。 B A 圆形管 B 非圆形管 C 矩形管 D 直管 三填空题（每小题 2 分） 1 当计算流体由粗管进入细管的流动局部阻力时，其公式中的流速应该用_管中的速 度。流体在管内作湍流流动时(不是阻力平方区)其摩擦系数随 Re 和_而变。 细管 e/d 2 牛顿粘性定律的数学表达式为_，牛顿粘性定律适用于_型流体。 =du/dy 牛顿 3 在毕托管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表_，流体流过测速管侧壁小孔 的测压管液位代表_。 动静压头之和 静压头 4 稳定流动中，点流速只与_有关，而不稳定流动中，点流速除与位置有关外，还 与_有关。 位置 时间 5 列伯努利方程时选取的截面，期中的两个必须具备的条件是_， _。连续、垂直流动方向或流体流线平行 6 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的_倍； 如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的_倍。 2； 1/4 7 下图表示流体在圆形直管进口段内流动时边界层发展的情况,图中 ab 截面管中心 a 点的 流速为us ,b 点的流速为u,图示中所表示的符号意义是1为 ，2为 _ 3为 , us 表示 。 滞流边界层厚度 湍流边界层厚度 滞流内层 主流区流速 8在 SI 制中压强的因次为_；功率的因次为_速度梯度。 MT-2L-1 MT-3L2 9 实际流体在管道内流动时产生阻力的主要原因是:_。 流体具有粘性 10 图示并联管路。流体由高位槽经 A、B 两路流出。当开大阀门 A 后，管路 A 中流速UA ，O 点压强P0 。 增大 降低 8 11 流体流动的连续性方程是：_；适用于园形直管内不可压 缩流体流动的连续性方程是：_ u1A11 = u2A22= 常数 u1d12 = u2d22= 常数 12 流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为 0.5m/s，压强降为 10Pa，Re 为 1000，问管中心处点速度为_m/s，若平均流速增加为 1m/s，则压强降为 _Pa。 1m/s 20Pa 13 LZB-40 转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92） ，刻度标值以水为基准，量程范围 为 0.25 2.5m3/h，若用此转子流量计来测量酒精（比重：0.8） ，则酒精的实际流量值要比 刻度值_，测量酒精时，此流量计的最大流量值为_。大 2.84m3/h 14 如图所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数与压差计读数 R 的 关系式为_。 2 1 12 2 u Rg 15 如附图所示,容器中盛有油(=800kg/m3)。油上界面 a2以上是空气。U 形管中指示液 为水(=1000kg/m3),a1 ,a2 ,a3在同一水平面上,b1 ,b2 ,b3 点也在同一高度上, h1=100mm,h2=200mm,则各点的表压 Pa1_,Pa2_,Pb1_,Pb3_。(表压值以 mm 水柱 表示) Pa10 Pa2 100mmH2O Pb1300mmH2O Pb3_ pa2 + (h1+h2)油/水=340mmH2O 9 16 流体动力黏度(简称为黏度)的 SI 单位为_。运动黏度的 SI 单位为 _。 Pas 或 Ns/m2、 m2/s 17 边长为 0.4m 的正方形通风管道，其润湿周边长为_，当量直径为_。 1.6m 当量直径为 0.4m 18 米糠油在管中作层流流动，若流量不变，、L 不变，管径增加一倍，则摩擦阻力损 失_。 1/16 19 流体机械能衡算式如衡算基准以 J/kg 表示, 则该方程可表示为 ， 若用 N/m2(Nm/m3)表示则可表示为 。 （无外加机械能） hf uP gz uP gz 22 2 22 2 2 11 1 hf u PgZ u PgZ 22 2 2 22 2 1 11 20 如图所示，液体在等径管中稳定流动，则阀的局部阻力系数与压差计读数 R 的关系 式为 。 21 层流时,管内平均流速是最大流速的_；湍流时,管内平均流速约是最大流速的 _。 05 08 22 如图所示系统，其大管内径d1 = 45mm ，液体在管内流速为 0.5m/s ，小管内径d2 =19mm ，从 1-1 到 2-2 断面的阻力损失为 15J/kg ，则 2-2 断面处的流速为 _m/s，是根据方程而得。2.8m/s 连续性 23 空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一定，当气体温度升高时，Re 值 将_。 下降 24 _的流体称为理想流体。无粘性 25 某种油漆服从幂率方程=10（du/dy）-0.5，Pa。在剪切速率 du/dy=1 1/s时的黏度 为_ Pa.s；当 du/dy=100 1/s时其黏度为 Pa.s。 10 1 26 并联管路的特点是：A)并联各管段压强降_；B)主管流量等于并联的各 管段_。 相等 流量之和 27 LZB-40 转子流量计其转子为不锈钢（比重：7.92） ，刻度标值以水为基准，量程范围为 0.25 2.5m3/h，若上述转子流量计改用形状完全相同的铅转子（比重：10.67）代替原不锈 2 )(2 u gR i 10 钢转子，测量的流体仍为水，则实际流量值要比刻度值_， 实际量程范围为 _m3/h.。 大 0.2952.95 28 测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将_，若改用转 子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将_。 增加 不变 29 已知搅拌器功率 P 是搅拌桨直径 D、转速 N、流体密度及黏度的函数，即 P=f(D,N,)，利用因次分析法处理，最终所得准数关系式中共有 个准数。2 30 压强表上的读数表示被测流体的（ ）比大气压强高出的数值，称为表压强。 绝 对压强 四问答题 （每小题 2 分） 1如何判断一流体的流动类型? Re2000 的流动称为层流流动，Re4000 的流动称为湍流流动 2层流与湍流是如何定义的？ Re2000 的流动称为层流流动，Re4000 的流动称为湍流流动 3简述层流与湍流的区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不 混合。流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小 小的漩涡 4什么是“当量直径”? 对非圆形截面的通道, 可以找到一个与圆形管直径相当的“直径”来代替, 此直径即称为 “当量直径” 5当量直径是如何计算的? 当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边长 11 6某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流 过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面 1-1 的压强、流速也相等。问：在三种情况中，下游截面 2-2的流速是否相等？ 三种情况中，下游截面 2-2的流速相等 7某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流 过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面 1-1 的压强、流速也相等。问：在三种情况中，下游截面 2-2的压强是否相等？如果不等，指出哪一种情况 的数值最大，哪一种情况的数值最小？其理由何在？ 三种情况中，下游截面 2-2的压强不相等，其中（a）的压强最大，（c）的压强最小。 这是因为（c）管上不仅有一个阀门消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得静压强降 低 8 活塞在汽缸中以 0.2m/s 速度移动，见附图。活塞与汽缸之间的油膜厚度为 0.1mm，求油 膜的速度梯度是多少？ 9 漆刷以 0.8m/s 速度在平板表面移动，漆膜厚度为 0.2mm，见附图。 问漆膜中形成的速度 梯度为多少？ 2000 101 . 0 2 . 0 3 y u dy du 4000 102 . 0 8 . 0 3 u dy du 12 10 如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水槽相连接，在什么条件下，水由高位槽 向低位槽流动？为什么？ 时，水向低位槽流动 2 P zg Pa 五判断题 （每小题 1 分） 1 已知搅拌器功率 P 是搅拌桨直径 D、转速 N、流体密度及黏度的函数，即 P=f(D,N,)，利用因次分析法处理，最终所得准数关系式中共有 3 个准数。 错 2 某物体的质量为 1000kg，则其重量为 9810N 。 对 3 一敞口容器,底部有一出水管(如图示)。容器内水面保持恒定,管内水流动 的速度头为 0.5m 水柱。水由容器流入管内,则 2 点的表压 p2=0.75m 水柱。 对 4 层流与湍流的本质区别是湍流流速层流流速。 错 5 一个工程大气压等于 1.013105Pa。 错 6 孔板流量计的孔流系数 Co，当 Re 数增大时，其值 先减小，当 Re 数增大到一定值时， Co 保持为某定值 。 对 7 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的 2 倍。对 8 流体在一段圆形水平直管中流动，测得平均流速为 0.5m/s，Re 为 1000，问管中心处点速 度为 1m/s。 对 9 边长为 0.4m 的正方形通风管道，当量直径为 0.6。 错 10 测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将增加。 对 13 六计算题 1、 某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，在管截面上的速度分布可表达为：v=20y- 200y2，式中：y截面上任一点至管壁的径向距离，m；v该点的点流速，m/s。试求： 管半径中点处的流速；管壁处的剪应力。该流体的黏度为 0.05 Pas 。 5 分 (1)已知 v=20y200y2，则 20400 dv y dy 令 ，解得y=0.05m，即管半径R=0.05m 当=0.05/2=0.025m， 0 dv dy 2 R y V =20y200y2=200.025200(0.025)2=0.375 m/s 3 分 (2) =20(m/s)/m 则 w=0.0520=1.0N/m2 2 分 0y dv dy 0y dv dy 2、 水在水平管内流动，截面 1 处管内径d1为 0.2m，截面 2 处管内径d2为 0.1m。现测得 水在某流量下截面 1、2 处产生的水柱高度差为 0.20m，若忽略水由 1 至 2 处的阻力损失， 试求水的流量 m3/h。 10 分 4 分 22 1122 12 22 uPuP Z gZ g zi、pi均按管中心线取值，因z1=z2，u2=4u1 得 22 22 2 11 21 121 4 15 222 uuuu ppu h= =0.20 u1=0.511m/s 4 分 2 121 15 2 ppu gg 2 分 33 22 11 0.20.5110.016157.8 44 mm vdu ss 3、 水从喷嘴口 1-1 截面垂直向上喷射至大气。设在大气中流束截面保持圆形。已知喷嘴 内直径d1=25mm,现要求在高于喷嘴出口 5m 处水流的直径d2为d1的 1.2 倍，试计算出喷嘴 14 口的水流速u1。忽略阻力。 5 分 令高于喷嘴出口 5m 处水流截面为 22 截面 12 截面间：p1=p2 d2=1.2d1， u1d12= u2d22 u2= 3 分 2 2 11 11 2 1 1.21.44 du uu d 由 即 u1=13.76 m/s 2 分 22 12 22 uu zg 22 11 2 1 9.81 5 21.442 uu 4、 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽 A 输送至一敞口搅拌反应槽 B 中, 输液管规格为382.5mm,已知料液在管中的流速为u m/s,系统的 hf=20.6u2/2 J/kg。 因扩大生产，须再建一套同样的系统,所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加 30%, 问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少? 10 分 u10u2 p1=p2 于是gZ1=gZ2+hf g(Z1-Z2)=hf =20.6 4 分 2 2 u u= =2.39m/s 2 分 0.5 0.5 12 22 9.81 6 20.620.6 g zz Z1=Z2+20.6=15.14m 2 分 2 2 20.6 1.3 2.39 5 22 9.82 u g 增高为：Z1-Z1=15.14-11=4.14m 2 分 5、 用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为 38.4T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面 15 比池中液面高 20m,管路总长(包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。管径为1084mm， 油的粘度为 3430cP，密度为 960kg/m3, 泵的效率为 50%，求泵的实际功率。 10 分 2 分 3 2 38.4 10 1.415 0.1960 3600 4 m u s 层流 =1.62 2 分 0.1 1.415 960 39.6 3.43 e du R 64 e R 列两截面柏方 820 9.81 e wzghfhf 0,0upAA 22 4301.425 1.626957.2 20.12 l uJ hf dkg 4 分6957.220 9.817153 e J w kg 2 分 3 7153 38.4 10 153 0.5 3600 ese NWW NKW 6、 用离心泵经573.5mm 的钢管,将敞口贮槽内的有机溶液(密度为 800kg/m3, 粘度为 20cP)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持 16m，见附图。已知钢 管总长度(包括局部阻力当量长度)为 25m，反应器内的压力恒定为 4kgf/cm2(表压)，有机 溶液输送量为 6m3/h，泵的效率为 60%，试确定泵的轴功率。 10 分 层流 2 分 3 0.05 800 0.849 1698 20 10 e du R 64 1698 2 分 2 6 0.849 0.053600 4 m u s 列两截面柏方 2 分 2 2e P WZ ghf 2 25 0.05 2 u hf 4 分 32 4 9.807 106425 0.849 16 9.81654.3 80016980.052 e J W kg 16 2 分 3 654.3 6 80038.4 10 1.454 0.6 3600 ese NWW NKW 7、 40水由高位槽经异径收缩管向下流动，40水的密度为 992kg/m3，饱和蒸汽压 pv=7.38kPa，当地大气压为 97kPa。现拟d0取 135mm，试问：当不计阻力损失，水在流经 收缩管时会不会汽化？ 10 分 管子出口流速u= =14.0 m/s 2 分2gh109.812 14.0(0.15) 2 =u0(0.135) 2 u0=17.28m/s 2 分 由水槽液面至收缩管处排伯努利方程： 32 0 97 1017.28 9.81 7 9929922 P p0=17.0103Pa 4 分 p0pv，故收缩管处不会发生水汽化。 2 分 8、如图所示，水从槽底部沿内径为 100mm 的管子流出，槽中水位稳定。阀门关闭时测得 R=50cm，h=1.8m。 求：阀门全开时的流量 17 阀门全开时 B 处的表压(阀全开时Le/d=15，入管口及出管口的阻力系数分别为 0.5 及 1.0，设摩擦系数=0.018 15 分 阀关时：(ZA+1.8)1000=0.513600 ZA=5m 2 分 阀全开：对 A-A 和 C-C 截面外侧列伯努利方程： 取Zc=0(基准面), 22 22 CCAA AC puup gZgZhf 4 分 22 0,0,0 22 CCAA upup 解出：u=3.02m/s 2 50 9.81 50.0181 0.5 15 0.12 C u 3 分 3 2 0.13.02 360085.4 4 m V h 对 A-A 到 B-B 截面列伯努利方程： 2 2 B A pu gZhf 4 分 22 3.02503.02 9.81 50.0180.5 210000.12 B p 解出pB=1.76104N/m2（表） 2 分 18 9在图示装置中，水管直径为 573.5 mm。当阀门全闭时，压力表读数为 0.3 大气压, 而在阀门开启后，压力表读数降至 0.2 大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mH2O，求水的流量为若干 m3/h？ 10 分 解：阀门全闭时，由 P2 =gH， 即水槽液面距阀门中心线 5 0.3 1.013 10 3.1 1000 9.81 Hm 的高度为 3.1 m。 2 分 阀门开启时，以水槽液面为上游截面 1-1，压力表处为下游截面 2-2，管路中心线为基 准水平面。在两截面间列柏努利方程式 4 分 Z1 = H = 3.1 m，Z2 = 0，P1 = 0，P2 = 0.21.013105 Pa，u10，hf/g = 0.5 mH2O 代入上式 3. 解得 u2 = 3.24 m/s 2 分 25 2 0.2 1.013 10 3.10.5 1000 9.812 9.81 u 2 分 3 2 360022.9 4 m Vd u h 10、 如图示常温水由高位槽以 1.5m/s 流速流向低位槽，管路中装有孔板流量计和一个截 止阀, 已知管道为573.5mm 的钢管，直管与局部阻力的当量长度(不包括截止阀)总和为 60m,截止阀在某一开度时的局部阻力系数为 7.5。设系统为稳定湍流,管路摩擦系数为 0.026。 求：管路中的质量流量及两槽液面的位差Z； 阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R2 。 若将阀门关小，使流速减为原来的 0.8 倍，设系统仍为稳定湍流，近似不变。问: 截止阀的阻力系数变为多少? 阀门前的压强Pa如何变化?为什么? 20 分 19 (1) 22 0.051.5 10002.94510.6 44 S KgT Wd u Sh 1-1.2-2 截面列伯努利方程 Zghf 5 分 2 1601.5 0.0267.54.438 0.052 Zgm g (2)阀前后： 22 3 1.5 7.57.510008.438 10 22 u PPa p = (i)gR 即 8.438103= (13.61) 1039.81R2 R2 = 0.06826 m=6mm 5 分 (3) 1-1.2-2 截面列伯努利方程 当u= 0.8u = 0.8 1.5 = 1.2 m/s 2 2 lu Zghf d 2 24.438lg du 5 分 2 29.81 4.43860 0.02629.3 1.20.05 (4)因高位槽水位不变，流量减小，阀前管路阻力减小，必引起 a 点压强pa增大。 5 分 11 计算题 水塔供水系统如附图所示。管路总长 50m(不包括局部阻力当量长度)，水塔内 水位高 9.8m，管内径d=45mm，现测得流量V为 12m3/h，摩擦系数可按 0.02 计，试计 算所有局部阻力当量管长Le之值。 10 分 1-1.2-2 截面列伯努利方程 4 分 2 1 2 u Z ghf 20 2 分 2 12 2.1 36000.045 4 m u S 2 2 e ll u hf d 22 1 22 e lluu Z g d 2 分 22 502.12.1 9.81 9.80.02 0.04522 e l 2 分 2 2 9.81 9.80.045 15045.85 2.10.02 e lm 12 计算题 有一内径d50mm 的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板内孔直径d0=25mm，U 形 压差计的指示液为汞 ，孔流系数 C0=0.62。当需测的最大水流量为 18m3/h，问：U 形压差 计最大读数max为多少？ 5 分 期中 3 分 0000 2 i s gR VA uA C 00 2 i gR uC 2 29.8113600100018 0.0250.62 360041000 i R 2 2 18 4 2 9.81 12.6 0.0250.62 3600 R m 2 分1.092R 13、计算题 密度为 103kg/m3、粘度为 1cP 的水，以 10m3/h 的流量在513mm 的水平光滑管内流 过。在管内某处p1=1.5at(表压)，若局部阻力不计，问距该处 100m 下游处p2为多少 Pa? (Re=30001105，= 0.3164/Re0.25) 10 分 21 2 分 22 1010 1.75 360036000.045 44 m u s d 2 分 3 0.045 1.75 1000 78750 10 e du R 1 分 0.25 0.3164 0.019 18750 列两面的柏方 3 分 2 122 2 f PPPl u h d (表) 2 分 22 44 21 100 1.75 1.5 9.807 100.01910008.3 10 20.0452 l u PPPa d 14、内截面为 1000mm1200mm 的矩形烟囱的高度为 30m。平均摩尔质量为 30kg/kmol， 平均温度为 400的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持 49pa 的真空度。在烟囱高度范围 内大气的密度可视为定值，大气温度为 20，地面处的大气压强为 101.33103pa。流体流 经烟囱时的摩擦系数可取为 0.05，试求烟道气的流量为若干？ 20 分 解:烟囱底端为上游截面 11 、顶端内侧为下游截面 22 ，并以截面 11为基准水平 面。在两截面间列柏式，即： 22 112 2 22 f upup gZgZh 式中 Z1=0，Z2=30m，u1u2 4 分 由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按 1.033105pa 及 400计算，即： 2 分 5 3 3 1.033 1030 0.543/ 8.314 10273400 pM kg m RT 以表示大气的密度，pa，1与 pa，2分别表示烟囱底端与顶端大气压强，即： P1= pa，149Pa 因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故 p2= pa，2 = pa，1gZ2 2 分 标准状况下空气的密度为 1.293kg/m3，所以 1.0133105Pa、20时的密度为 2 分 3 273 1.2931.2/ 27320 kg m 于是 p2= pa，11.29.8130= pa，1353 Pa 将以上各值代入 柏式，解得 2 分 ,1,1 49353 9081 30266 / 0.543 aa f pp hJ kg 22 2 分 2 2 f e l u h d 其中 2 分 1 1.2 41.09 2 1 1.2 e dm 烟道气的流速为 2 分 266 1.09 2 19.7/ 0.05 30 um s 烟道气的流量为 236003600 19.7 1.2 1 0.54346210/ s uAkg h 分 15、已知输水量为 15m3/h，管径 53mm，总机械能损失为 40J/kg，泵的效率 0.6，求泵的轴 功率。 15 分 20m P1=0(表压) P2=500 kN/m2 取池内水面为截面 1，作为基准面；输水管出口为截面 2，则有 z1=0, z2=20m,p1=0, p2=500103Pa u1=0, 2 分 2 分 2 2 15 1.89 36000.053 4 m u S 3 分 22 1122 12 22 ef uPuP Z gWZ gh 代入数值，得 We=738J/kg 2 分 质量流量: WS=(15/3600)(1000)=4.17kg/s 2 分 有效功率:Ne= 4.17738=3080J/s=3.08kw 2 分 泵的轴功率: 2 分 kWPP e 13 . 5 6 . 008 . 3 23 16 某液体密度为 800 kg/m3，粘度为 73cP，在连接两常压容器间的光滑管中流动，管径 300mm，总长为 50m（包括全部局部阻力当量长度） ，两容器液面差为 3.2m（如图示） 。 求：(1)管内流量为多少？ (2)若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是 多少？按该管折算的当量长度又是多少？层流：=64/Re；湍流 =0.316/Re 0.25 15 分 解：（1）在 1-1，2-2 两截面间列柏努力方程， u1=u2=0，p1=p2=0，We=0 4 分 2 11 2 2 f l u gzh d 由 ，代入上式 0.25 0.316 Re Re du 得 u=3.513m/s 2 分 验证 Re=0.33.513800/0.073=115504000 假设正确，V=Au=893.95m3/h 2 分 （2）流量减半，流速减半，即 u=1.7565m/s Re=5775 符合伯拉修斯式 列 1-1，2-2 间柏努力方程 2 1 0.25 0.316 Re2 lu gz d 则 3 分14.3 222 0.25 0.25 0.316 22Re2 Re118.2 0.316 ee e lluuu dd d lm 4 分 17.右图，有一直径为 382.5mm，长为 30m 的水平直管段 AB，在其中装有孔径为 16.4mm 的标准孔板流量计来测量流量，流量系数 Co为 0.63，流体流经孔板的永久压降(局 部损失)为 6104Pa，AB 段摩擦系数 取为 0.022，试计算：(1)流体流经 AB 段的压力差； 24 (2)若泵的轴功率为 800W，效率为 62%，求 AB 管段消耗的功率为泵的有效功率的百分率， 已知：操作条件下液体密度为 870kg/m3，U 管指示液为汞，其密度为 13600kg/m3。 15 分 00 2 3 33 2 2 2 0.6 9.8113600870 0.6316.4 10 4870 1.75 10/ 2.05/ 0.033 4 se f f Rg VC A ms V um s 3 分 （1）由 A、B 两点列柏努力方程 22 22 34 4 22 ,0 302.05 0.022108706 10 2332 9.66 10 AABB AeBf ABABe ABf a PuPu ZhZh gggg ZZuuh lu PPP d P 5 分 （2）800 62%496 e NNW 轴 AB 段消耗的功率： 4 分 34 1.75 109.66 10169.05 sef p NmWV uW 则 3 分 169.05 100%34.1% 496 e N N 18一敞口高位水槽 A 中水流经一喉径为 14mm 的文丘里管，将浓碱液槽 B 中的碱液（密 谋为 1400 kg/）抽吸入管内混合成稀碱液送入 C 槽，各部分标高如附图所示；输水管规 3 m 格为 573mm，自 A 至文丘里喉部 M 处管路总长（包括所有局部阻力损失的当量长度在 内）为 20m，摩擦系数可取 0.025。 25 1当水流量为 8m3/h 时，试计算文丘里喉部 M 处的真空度为多少 mmHg； 2判断槽的浓碱液能否被抽吸入文丘里内（说明判断依据） 。如果能被吸入，吸入量 的大小与哪些因素有关？ 15 分 主管道 smAVsu/09 . 1 051 . 0 )4/()3600/8(/ 2 (1)文丘里喉部 M 处 3 分smAVsu/ 4 . 14014 . 0 )4/()3600/8(/ 2 22 在高位水槽上面与 M 处界面间的列柏努利方程得： 真空度）(23216 . 3 )2/09. 1 ()051 . 0 /20(025 . 0 2/ 4 . 148 )2/)(/1 ()2/()(/ 2 22 2 2 2212 mmHgOmH gg gudguZZgp 5 分 (2) h碱 碱水h水 h水1.51400/10002.1m ( (R2+R3) B R1tm 折 21. 对在蒸汽与空气间壁换热过程中，为强化传热下列方案中