流体流动习题答案.doc

11. 本题附图所示的贮槽内径D为2 m，槽底与内径d0为32 mm的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高度h1为2 m(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1 m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。盐水的密度为1100 kg/m3，循环量为36 m3/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98.1 J/kg，由B流至A的能量损失为49 J/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103 Pa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， 将以上数据代入前式，解得(表压)13. 用压缩空气将密度为1100 kg/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=45 mm，h=200 mm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)(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1.5 cm，流量为10 kg/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，以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10 800 kg/h时，U管压差汁读数R为100 mm。粗、细管的直径分别为与。计算：(1) 1 kg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850 kg/m3、黏度为810-3 Pas的液体在内径为14 mm的铜管内流动，溶液的流速为1 m/s。试计算：(1) 雷诺准数，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147103 Pa，液体流经多长的管子，其压强才下降到127.5103 Pa? 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