流体及流体机械习题精选(课堂版)

1、1.水平串联的两直管1、2，管径d1=d2/2，管道1长为100m， 已知流体在管道1中的雷诺数(Re)1=1800，今测得某流体流经管道的压强降为0.64(m液柱)，流经管道的压强降为0.064(m液柱)，试计算管道的长度(设局部阻力可略去)解：d1=d2/2 u1=4u2 Re2/Re1=1/2 Re2=900 1=64/Re1=0.0356 2 =0.071 pf2/pf1=2 (l2/d2)(u22/2)/1(l1/d1)(u12/2)= 0.064/0.64 l2=16×100×0.064/0.64=160m 2.某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路

2、的管径增加一倍，求因摩擦损失而引起的压力降有何变化？解：已知：d2=2d1 则：u1/u2=（d2/d1）2即：u2=u1/4 2=1 l2=l1 将上述各项代入并比较： 现/原:p2/p1=1/16 答：因摩擦而引起的压降只有原来的1/16 3. 如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。()当闸阀关闭时测得R=600mm，h=1500mm；当闸阀部分开启时，测得R=400mm，h=1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时

3、从管中流出水量为多少m3。()当阀全开时（取闸阀全开led=15，=0.018），测压点B处的静压强为若干pa（表压）。解：（）当闸阀全关时，根据静力学关系：（A）Hg 得水槽液位高度：AHg 0.6×13.61.56.66列与截面柏努利方程式 AB2Bf AB B（RHgh） （0.4×136001.4×1000）10004.04 ABB2（）B2 （）B2 6.664.04（10.02×150.10.5）B2 4.5B2B3.38 ×2×36000.785×0.12×3.38×360095.53 （）

4、当闸阀全开时，列与截面柏努利方程： ZAuC22ghf Ac（1（lle）d）C22g 6.66（0.018（350.115）0.5）C22 解得C4.02 由与截面间柏努利方程式得： ZAB2Bhf ABB（）B2 BA（）B2 6.66（10.018×150.10.5）×4.02 2/ (2×9.81) 3.2 B3.2×1000×9.8131392 24.如下图所示，用离心泵将密封储槽中的20的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储液槽面高度差为10m，密封槽液面上有一真空表p1读数为600mmHg（真空度），泵进口处真空表p3

5、读数为294mmHg（真空度）。泵出口管路上装有一个孔板流量计，其孔口直径d0=70mm，流量系数= 0.7，U型水银压计差读数R =170mm。已知管路总能量损失为44J/kg，试求：1、 出口管路中水的流速。2、泵出口处压力表P4的指示值为多少？(已知P3与P4相距0.1m)P40.1m10mP1RP3解： qV =A (2P/)0.5 P = Rg· (o-)= 0.17×9.81×(13600-1000)= 2.1×104 V=0.7×(/4)×(0.07)2×(2.1×104×2/1000)0.

6、5=0.0174 m3/s u=V/(0.785d2)= 0.0174/(0.785×0.01)=2.22m/s 选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努利方程： Z1+(p1/g)+(u12/2g)+ H = Z2+(p2/g)+(u22/2g)+hf u1= u2= 0 Z1= 0 p2/g0 H =Z2+hf -(p1/g)=10+(44/9.81)+0.6×13.6=22.7(mH2O)再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努利方程：Z3+(p3/g)+ (u32/2g)+H = Z4+(p4/g)+(u42/2g)(p4/g)=H-

7、ho -( u42 u32)/2g+ H真 ( u42 u32)/2g 0 P4=g(H-ho +H真)=1000×9.8(22.7-0.1-0.294×13.6)=1.8×105Pa=1.8大气压(表) 泵出口处的指示值为1.8kg/cm2 5. 如图所示输水系统。已知: 管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m，其中，从压力表至管路出口的总长度(包括所有局部阻力当量长度)为80m，管路摩擦系数=0.025，管子内径为0.05m，水的密度=1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为10m3/h。求: 泵轴功率 压力表的读数为多少（可忽略压力表和真空表

8、之间的高度差解：选取1-1与2-2截面，并以 1-1截面的基准面。在两截面间做能量衡算：gZ1 + (p1/)+ (u12/2)+We = gZ2 + (p2 /)+(u22 /2)+h f Z1=0 Z2=2+18=20m p1= p2=0 u1 = u2=0 We = g·Z2+h f u = (V/3600)/(/4)d2 = (10/3600)/(0.7852 ×0.052) =1.415m/sWs=10×1000/3600 = 2.778 kg / sh f =(L / d)(u2/2) = 0.025×(100/0.05)(1.4152/2)

9、=50.06J/kg We = 9.81×2.0+50.06 =246.25J/kg N e=Ws·We=2.778×246.25=684J/s N轴 =N e / =N e / 0.8 = 684/0.8 = 855W 再就3-3与2-2截面做能量衡算，并取3-3为基准面 gZ3 + (p3/)+ (u32/2) = gZ2 + (p2 /)+(u22 /2)+h f1 Z3 = 0m Z2 = 18m p2 = 0 u2 = 0 p3/=gZ2 +h f1 (u32/2) = 9.81×18 +(L1/d)(u32/2)(u32/2) = 176.5

10、8+0.025(80/0.05)×(1.4152/2)(1.4152/2)=176.58+40.04-1.0=215.62J/kg 6. 如图的输水系统。已知管内径为d =50mm，在阀门全开时输送系统的(l+le )=50m, 摩擦系数可取=0.03, 泵的性能曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述: H = 18.920.82Q0. 8，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量m3/h, 问：如要求流量为10m3/h，单位质量的水所需外加功为多少?单位重量的水所需外加功为多少? 此泵能否完成任务? 如要求输送量减至8m3/h (通过关小阀门来达到)，泵的轴功率减少百分之多

11、少?(设泵的效率变化忽略不计) 解： u = Q/（d2·/4）=10/(3600×0.785×0.052) = 1.415 m/s h f =(l+le )/d(u2/2) = 0.03×(50/0.05)(1.4152/2) =30.03 J/kg 选取1-1与2-2截面，并以 1-1截面的基准面。在两截面间做能量衡算：P1/+W=P2/+Z·g+h f 1 - 2 W=Z·g+h f 1 - 2 = 10×9.81+30.03 =128.13 J/kg H需要 = W/g=128.13/9.81=13.06m 而H泵

12、=18.920.82×(10) 0. 8=13.746m H泵>H需 故泵可用 N=H泵Q泵g/ g/=常数 NH泵Q泵 N前13.746×10 H泵后 =18.920.82×(8)0 . 8 =14.59mN后14.59×8 N后 / N前 =14.59×8/(13.746×10)=0.849 (N前-N后)/N前 =10.84915.1% 7. 某型号的离心泵，在一定的转速下，在输送范围内，其压头与流量的关系可用H=186×105Q2（H单位为m，单位为m3/s）来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽，如附图所示。两槽

13、均为敞口，且水面维持恒定。管路系统的总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度），管径为46×3mm，摩擦系数可取为0.02，试计算：（）输水量m3/h； （）若泵的效率为65%，水的密度为1000kg/m3，离心泵在运转时的轴功率kw；（）若将该输送系统的高位槽改为密闭容器，其内水面上方的压强为0.5kgf/cm2（表压），其它条件均不变，试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如何变化（不必计算，用公式与特性曲线图示说明）。解：（） 求输水量：在（取作基准面）与面之间列柏方程 e （）f ， ，Hf0.02×20/0.04 ×(Qe / (0.785×0.

14、04)2/(2×9.81) 3.23×105Qe 2 e3+3.23×105Qe 2 （）离心泵特性曲线：He186×105Qe2 （） 由式（）（）找工作点：18-6×105e23 + 3.23×105e 2 e 0.00403m3 / s = 14.51 m3 / h由式（）： 8.25 （） 求轴功率： (102)0.00403×8.25×1000/(102×0.65)0.501KW （） 改为密闭容器时 e ' 8 + 3.23×5e2 ' e ' e （均减小）

15、 8. 用泵将20水由贮槽打到某一处，泵前后各装有真空表和压力表。已知泵的吸入管路总阻力和速度头之和为2m2，允许吸上真空度为5，大气压为760g 。水在50时的饱和蒸汽压为0.1528Kgf/cm2。槽液面与吸入口位差为。汞13600Kg/m3，试问：（）真空表的读数为多少g ？ （）当水温由变为时发现真空表与压力表读数突然改变，流量骤然下降，此时出现了什么故障？原因何在？怎样排除？ 解：（）取贮槽中液面为00兼基准面，真空表处截面为1-1，列柏式：0/g11 /g + u 1 2 /2g + f （） 已知：0/g10.33（绝对）， 1， （u 1 2/2g + f） 将以上值代入（）中

16、 10.332 + 1 /g +2 ，则1 /g= 6.332（绝） 真0110.336.332 hh'' 真空表读数为4×1000/13600294g （） 发生汽蚀现象 时： g s （f + u 1 2 /2g） 安装合适时： s ' s5050.1528×9.81×104/(1000×9.81)3.48g ' 3.482 1.48 措施： 将泵下移至1.48以下 减少吸入管路阻力损失，使g ' 以上。9. 如图示循环管路，离心泵的安装高度g，水温，泵特性曲线可近似表示为231.43×1052，式中

17、以3s表示。吸入管长（包括全部局部阻力的当量长度）为10，排出管长（包括全部局部阻力的当量长度）为120，管径均为50，假设摩擦系数0.02，。试求：（）管路内的循环水量为多少？ （）泵进、出口压强各为多少？ 解：（）管路特性曲线：（e）×（u2） ×（）×（×0.052）（×）×52 与泵的特性曲线联解： ×52×52， 3 3u （）在进水液面（0-0）与泵入口处（1-1）列柏氏方程 1agu2·(l)·u2 1a32.682（2×9.81）0.02×100.05

18、5;2.68（2×9.81） （a1）水柱（真空度） 又有：e（21） 且：e×5×（0.00526）2 水柱2a1a （a1）14.17水柱（表压）1.39×104Pa（表压） 10. 某离心泵，其特性曲线方程为e×42（式中：的单位为m；的单位为3/s ），用该泵将敞口水槽中的水抽送到一密闭容器中，如右图所示，两液面高差为10，密闭容器顶上压力表读数p为kgf/cm2。当供水量为10 L/s时, 管内流动已进入阻力平方区，若用此泵输送密度为1200kg3的碱液, 阀门开度及管路其它条件不变，试问碱液流量和离心泵的理论功率为多少？解：管路特性

19、曲线方程为：e 2离心泵特性曲线方程为：e.×42依题意：当V=10 L/s时， e 407.2×104×(101000）2 32.8泵的工作点：e.×422 （e）2 （32.81010）0.011.28×105 因进入阻力平方区， 输送碱液值不变 e 2109.81×10（1200×9.81）1.28×1052 18.331.28×1052泵的特性方程与流体密度无关： 18.331.28×1052.×42 1.04×10-2 3 e32.17 离心泵的理论功率：···e 1.04×10-2×1200×9.81×32.173.94 Kw管路输送清水时:10Ls ，e32.8 e10 × 10 × 1000×9.81×32.8 其他：1. 高位槽内的水面高于地面8 m，水从108×4mm的管道中流出。管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按hf =