第一章流体流动知识题卡答案解析

1、第一章流体流动（2 分）牛顿（1 分）（共 3 分）第一章习题1:某设备的真空表读数为500mmHg，设备外环境大气压强为640mmHg ,则它的绝对压强为Pa中心最大速度为平均速度的倍。此时摩擦系数入与该设备的绝对压强=640-500=140mmHg= 140 X133.32 = 1.866 X104Pa。（彳分）第一章习题2 :形曲线,流体在圆形直管内作滞流（层流）流动时，其速度分布呈只随加大而抛物线，2,如,Re,减小。（每个空1分，共5分）。第一章习题3 :，它只适用于牛顿粘性定律表达式为型流体。或T = iddy第一章习题4 :内摩擦力是流体的表现，所以又称为力或者力。粘性，粘滞，粘

2、性摩擦（每空1分，共3分）第一章习题5 :流体在圆形直管内流动时，在湍流区则摩擦系数入与关。在完全湍流区则入与雷诺系数的关系线趋近于Re,£/d，水平（每空1分，共3分）第一章习题6 :粘度的物理意义是促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。（2 分）（2 分）4a第一章习题7 :边长为a的正方形管道，其当量直径de2ade 4rH 4 a第一章习题8 :在定态流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管的倍。贝呼田管内水的流速为粗管内流速的2d1cc八可）2-（2）2=4（2 分）第一章习题9 :流体在圆管内流动时的摩擦阻力可分为两种。局部阻力的计算方法有法和直管阻力，局部

3、阻力，阻力系数,当量长度。（每个空1分，共4分）（每空1分，共3 分）第一章习题# :第一章习题10 :在静止的同一种连续流体的内部，各截面上能之和为常数。位，静压。（每个空1分，共2分）第一章习题11 :法定单位制中，粘度的单位为在.,cgs制中粘度的单位为-他们之间的关系是PaS；P 或 cp ；1cp = 1 X10-2 P = 1 X10 -3Pa S开口 U型管压差计是基于厘理的测压装置，它可以测量管路中上的流体静力学任意截面表压强真空度（每个空1分，共4分）第一章习题13 :存在流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为层,且Re值越大，则该层厚度越零，滞流（或层流）内薄（或小）邻近管

4、壁处第一章习题# :第一章习题14 :实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能守恒。因实际流体流动时有不，摩擦阻力。（每空1分，共2分） 第一章习题15 :流体在一段装有若干个管件的直管I中流过的总能量损失的通式为，它的单位为J/Kg （1分）共3分相等。它定态流动时，不可压缩理想流体在管道中流过时各截面上们是之和,每一种能量，但可以总机械能（1分）；位能、动能和静压能（2分）不一定相等（1分）;互相转换（1分）第一章习题17 : 柏努利方程是以1Kg不可压缩流体为基准推导出的，若用于可压缩流体时必须符合的条件。PX100 %20%.要求式中分母p1用绝压。（2 分）P1 第一章习题18 :

5、判断流体流动类型的是（(B)(1 分)(A)Eu准数(B)Re准数(C)s/d(D) Pf第一章习题19 :流体在圆形直管内作定态流动,雷诺准数Re= 1500，贝U其摩擦系数应为(A)0.032(B) 0.0427(C) 0.0267（D ）无法确定64 旦 0.0427Re 1500应选(B)(2 分)第一章习题20 :在法定单位制中，粘度的单位为(A)cp(B) P(C) g/( cm.s )(D) Pa.s(C )(2 分)(D)(1 分) 第一章习题21 :在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是(同一种流体内部(B)连通着的两种流体同一种连续流体(D)同一水平面上，同一种连续的流

6、体(2 分)第一章习题22 :在一水平变径管道上，细管截面A及粗管截面B与U管压差计相连，当流体流过时，U管压差计测量的是(A、B两截面间的总能量损失(B) A、B两截面间的动能差A、B两截面间的压强差(D) A、B两截面间的局部阻力第一章习题23 :管路由直径为57 X3.5mm的细管，逐渐扩大到108 X4mm的粗管，若流体在细管内的流速为4m/s。则在粗管内的流速为（2m/s ( B) 1m/s(C)0.5m/s(D)0.25m/sd 细 250 21 得u粗4u细1-4 1m/s4应选（B） （ 2分）第一章习题24 :气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（(A)速度

7、相等(B)体积流量相等(C)速度逐渐减小(D)质量流速相等(D)（2分）第一章习题25 :湍流与滞流的本质区别是（）湍流的流速大于滞流的(B)湍流的Re值大于滞流的滞流无径向脉动，湍流有径向脉动 湍流时边界层较薄（2分）第一章习题26 :在阻力平方区内，摩擦系数入（(A)为常数，与Re,£/d均无关(B)随Re值加大而减小(C)与Re值无关，是g/d的函数(D)是Re值与e/d的函数(C)（2分）第一章习题27 :流体在圆形直管中作滞流流动时，其直管阻力损失与流速u的关系为（）与u2成正比(B)与u成正比与u1.75成正比与u0.55成正比hf1_d当流体作滞流时,64旦代入可得:R

8、e duhf64du64u I 32u I应选（B）(2 分)第一章习题28 :（判断题）在计算突然扩大及突然缩小的局部阻力时，公式中的流速应该用小管中的流速。（）(V) (1 分) 第一章习题29 :（判断题）气体在圆管内作定态流动时，其流速与管内径的平方成反比。（）(X )(1 分) 第一章习题30 :（判断题）不可压缩的理想流体在管道内作定态流动，若无外功加入时，则流体在任一截面上的总压头为一常数。（）(V) (1 分) 第一章习题31 :（判断题）流体在管道任意截面径向上各点的速度都是相同的，我们把它称为平均流速。（）(X )(1分) 第一章习题32 :（判断题）在同一种连续流体内，处

9、于同一水平面上各点的压强都相等。（）(X) ( 1 分)（判断题）某定态流动系统中，若管路上安装有若干个管件、阀门和若干台第一章习题33 :泵，则此管路就不能运用连续性方程式进行计算（）。（X） （ 1 分） 第一章习题34 :用U管压力计测量管路中两点的压强差，其压差值只与读数R和两流体的密度差有关，而与U管的粗细、长短无关（）。（V） （ 1 分）第一章习题35 :（简答题）流体的绝对压强（实际压强）、表压强、真空度三者之间有什么 关系？用一个公式表示。表压强=绝对压强-当地外界大气压强=-真空度。（3分） 第一章习题36 :（3 分）（简答题）如何判断静止流体内部两点的压强相等?在静止的

10、同一种连续流体内部，处于同一水平面上各点的压强都相等。第一章习题37 :（简答题）质量流量Ws、体积流量Vs与流速u三者之间的关系如何?三者之间可以用一个公式表示为:WssuA（3 分）第一章习题38 :（简答题）气体在管道中流过时常采用质量速度G来表达其流动情况。问：（1）其原第一章习题41 :（简答题）因是什么？ （ 2）G的表达式如何?（1）由于气体的密度是温度和压强的函数,因此对气体常采用质量速度G来表达其流动情况。（3分）（2） G 也选一u.A A2Kg /（m s）（2分）第一章习题39 :（简答题）何谓定态流动?在流动过程中，若系统的参变量不随时间改变仅随所在空间位置而变的流动

11、称为 定态流动。（4分） 第一章习题40 :（简答题）（1）流体在管道中流动时，涉及哪些机械能？ （2 ）何谓流体的总机械能?（1）涉及的机械能有位能、动能和静压能。（3分）（2）以上三者之和称为总机械能。（2分）（共 5 分）（1）什么是理想流体?(2)引入理想流体的概念有什么意义?(1)流动时没有阻力的流体，即总能量损失为零，称这种流体为理想气体。（3 分）(2)自然界中不存在理想流体,但引入这个概念可使复杂的流体流动问题得以第一章习题43 :(简答题)简化。(3分)（共 6 分）第一章习题42 :(简答题)何谓(1)有效功(净功)？(2) 有效功率?(3) 轴功率?在流动过程中，输送机械

12、对1Kg流体所做的功称为有效功(净功)。以We表示，单位为J/Kg。（2 分）单位时间内输送机械对流体所做的有效功称为有效功率。以Ne表示，单 位为W。而Ne We.Ws （ 2分）有效功率Ne与输送机械的效率n的比值称为轴功率。以 N表示，单位为W。即NNe 哩（2分）何谓总能量损失刀h? ?1Kg流体在1-1 /与2-2 /两截面之间流动过程中，因克服摩擦阻力而损失的能量称为总能量损失。（3 分） 第一章习题44 :（简答题） 化工厂哪些计算要应用流体静力学基本方程式?主要应用与以下三个方面：（1）压强差与压强的测量。（2）测量容器内的液面位置（3）计算液封高度。（每问1分，共3分）第一章

13、习题45 :（简答题） 扼要说明柏努利方程式和流体静力学基本方程式的关系。静止流体U1 U2 O,We 0, hf1 20。此时柏努利方程式即可化简为静力学基本方程式。所以，静力学基本方程式是柏努利方程式的一个特例。（5分） 第一章习题46 :（简答题）应用柏努利方程式时，衡算系统上、下游截面的选取原则?答：选取原则为:1、两截面一定要与流动方向相垂直。（1分）2、流体必须充满两个截面间的空间（1分）3、所选的截面上各物理量除待求的外，必须是已知或可以算出的。（2分）4、计算输送机械有效功时，两个截面应选在输送机械的两侧范围内。（2分）在化工厂中，柏努利方程主要应用于哪些方面?第一章习题47

14、:（简答题）1、确定管道中流体的流量确定设备间的相对位置确定输送机械的功率确定管路中的压强或压强差简单管路、分支管路、并联管路的计算。（每个“方面”给1分，共5 分） 第一章习题48 :（简答题） 液体及气体的粘度随温度、压强的变化情况如何?1、液体粘度随温度升高而减小，气体则相反。（2分） 2、液体粘度基本上不随压强而变，除了极高及极低的压强外，气体粘度几乎不随压强而变。（2分） 第一章习题49 :（简答题） 滞流和湍流在内部质点运动方式上有何本质区别?（1）滞流时流体质点作平行于管轴的直线运动，各质点互不干扰，（2分），（2）湍流时流体质点作不规则的杂乱运动、 迁移和碰撞，沿管轴向前运动的

15、同时还有附加的脉动运动。（3分）第一章习题50 :（简答题） 何谓滞流内层?答：由于在管壁附近流体速度很小，且湍流时管壁处速度也为零，故离管壁很近的一薄层流体运动必然是滞流，这层流体称为滞流内层。(5分) 第一章习题51 :(简答题) 何谓阀门或管件的当量长度?答：将流体流经阀门、管件等处的局部阻力折合为相当于le长度的等径的直管阻 力，把le称为阀门或管件的当量长度。(4分)第一章习题52 :(计算题)空气中各组分的摩尔分数为:0.21 O 2、0.78 N 2、0.01 Ar。0(1 )求标准状况下空气的平均密度p 0 ；(2)求绝对压强为3.8 X104Pa、温度为20 C时空气的平均密

16、度p；比较两者的结果。解:(1)求空气的p 0：已知 M 02=32 , Mn2=28 , MAr=40。单位均为 kg/kmol。先求出标准状况下空气的平均密度 Mm :Mm= M O2? XO2+ M N2? XN2+ M Ar? xAr=32 X0.21+28 X0.78+40 X0.01=28.96kg/kmol（2 分）mRTo101.3328.961.293kg/m3（2 分）8.315 273(2)求3.8 X104Pa、20 C时空气的平均密度p：PT。1.293 101.338100（2773 20） 0.452kg/m 3 （2 分）由计算结果可看出：空气在标准状况下的密度

17、与其在3.8 X104Pa、20 C状态下的密度相差很多，故气体的密度一定要标明状态。（1分）（共7分） 试题:苯和甲苯混合液中含苯0.4 （摩尔分数），试求该混合液在20 C时的平均密度pm （从手册中已查出时苯和甲苯的密度分别为p 苯=879kg/m 3及p甲苯= 867kg/m 3）解:（1）先将已知的摩尔分数换算成质量分数xt = 0.4 可得X甲苯=1-0.4 = 0.6（1 分）两组分的摩尔质量分别为:M 苯=78kg/kmol,M 甲苯=92kg/kmol可得甲苯X苯M苯X苯M苯X甲苯M甲苯0.361 0.4 780.40.639780.6 920.361 （2 分）（1分）（2

18、）求pmm苯甲苯苯甲苯0.36187910.639867871.29kg/m 3 （2 分）（共 6 分）第一章习题53 :水在附图所示的水平管内流动,在管壁A处连接一 U形管压差计，指示液为汞,密度为13600kg/m 3, U形管开口右支管的汞面上注入一小段水（此小段水的压强可忽略不计），当地大气压Pa为101.33Pa，水的密度取1000kg/m 3，其它数据见附图，求A处的绝对压强为多少Pa?I P1VF2f（lBT"a10« 水宀解:（1）取U形管中处于同一水平面上的 B、C、D三点，根据等压点的判定条件可得到Pb=Pc，Pc=Pd，于是可得Pb=Pc=Pd （2

19、分）（2）根据静力学基本方程式可得:Pd=Pa+R PHgg= Pa+0.25 PHgg=Pb（2 分）Pa=PB+h pH2og= Pd+ h pH2og = Pa+0.25 pHgg+0.20 pH2og（2 分）于是A处的绝对压强:Pa=101330+0.25 X13600 X9.81+0.20 X1000 X9.81=136646Pa=136.646k Pa（2分）（共8分）第一章习题54 :在兰州操作的苯乙烯精馏塔塔顶的真空度为 8.26 X104Pa,问在天津操作时,如果维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？已知兰州地区的大气压强为8.53 X104Pa,天津地区的大气压强为

20、101.33kPa。解:(1)根据兰州地区的条件，先求出操作时塔顶的绝对压强绝对压强=当地大气压-真空度=8.53 xl04-8.26 X104=0.27 X104Pa（2 分）(2)在天津操作时，要维持相同的绝压，则真空度=当地大气压-绝对压强=101.33 X103-0.27 X104=98.63 X103Pa（2 分） （共 4 分）第一章习题55 :右图所示的开口容器内盛有油和水，油层高度hi=700mm ，密度ph2=600mm ，密度pi=800kg/m3 ，油水交界面至底部测压口中心的距离2=1000kg/m3 ，图中B与B' A与A '在同一水平面上。(1)判断

21、下列两关系是否成立：PA=pa ' PB=PB '为什么?(2)求玻璃管内水的高度h。解:(1) Pa=Pa可以成立。因A与A'两点在静止的、连通的同一流体内，并且在同一水平面上。(2分)而PbmPb'因B与B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通的同一种流体中。（2分）（2）求 h。在测压口处平面找出C与C两点（见附图），很明显Pc= Pc （符合等压点 的四个条件）（1分）Pc=Pa+ h 1 p1g+ h 2 p2g（1 分）而 Pc' = Pa+h P2g（1 分）因 Pc=Pc'故可得：Pa+ h 1 pig+ h 2 p

22、2g = Pa+h p2g代入已知数据可得:0.7 X800+0.6 X1000=1000hh=1.16m（2 分） （共 9 分） 第一章习题56 :本题附图所示，流动条件下平均密度为1.1kg/m 3的某种气体在水平管中流a, 1-1 '截面处测压口与右臂开口的U管压差计相连，指示液为水，图中,R=0.17m ,h=0.3m。求1-1 '截面处绝对压强P1 （当地大气压Pa为101.33kP ）的内径。（1分）firKL解：取图中等压面A-A '则有：P A= Pa '（1 分）而 Pa=P1+ （ h+R ） P 气 g （1 分）Pa' =Pa+

23、R P水g （1 分）联立两式并整理可得:Pi= Pa +R （ p水-p气）g -h p气g（1 分）因p气<< p水,故上式可以简化为:Pl+RP水g =101.33 x103+0.17 X1000 X9.81=102998 Pa （绝对压强）（2分）（共6分）第一章习题57 :如附图所示,减压下的水蒸气送入冷凝器1中，与由上方进入的冷水相遇而 冷凝，因水处于减压状态，必须靠重力作用才能自动通过气压管 3排出。气压管 3应插在水封槽4中，在排出冷凝水的同时，又可防止外界空气漏入设备内。已知真空表2上的读数为7.8 X104Pa,图中Pi为冷凝管内的绝对压强。求：气压管中水上升的

24、高度h 0解:以水封槽4的水面作参考面。于其上取点 2及点2'点2取在水封槽水面上，点2 '取在气压管内与水封槽水面等高处。故 P2=P2 '（1分）而P2= Pa （ 1分）P2'= P1+ h咏g （ 1分）联立可得:Pa=P 1+ h P水 g （ 1 分） 而 P1= P a-7.8 X104 （ 1 分）代入后可得:Pa=Pa- 7.8 Xl04+h P水 g =P a-7.8 Xl04+h X1000 X9.81可求出 h=7.8 X104/1000/9.81=7.951m（2 分） （共 7 分） 第一章习题58 :某车间输水管路为© 6

25、0 X3.5mm的钢管，流速为4m/s ,因生产情况有变动, 预使流速减至2.5m/s左右，而用水量不变。拟采用两个改进方案：（1）换一根 粗管；（2）增加一根管子。求两种方案各应选用管子的型号。解:（1）换一根粗管。体积流量Vs不变，VsU1A1U2A2（1 分）体积流量为：Vs -（0.053）24所换一根粗管的直径d粗24-d 粗 2.54M （0.053）»V 25（1 分）0.067m。可选用附录23中（一）无缝热轧钢管，规格为© 76 X3.5mm（2 分）（2 ）增加一根管子。Vs不变，总体积流量为两根管子内体积流量之和，用d增表示所增加管子Vs （0.053

26、）2 4 （0.053）2 2.5 d增2 2.5 （2 分）444可解出d增“raw2.50.041m。可选用附录23中（一）无缝热轧钢管，规格为© 50 X3.5mm o （2分） （共9分） 第一章习题59 :温度为27 C的氮气流过内径为150mm的管道，入口处压强为150kPa ;出口处压强为120kPa，其流速为20m/s。求质量流速G kg/ （m2s）和入口处 流速u入。（氮气在管道内的流动可按等温流动处理）解:由于气体的密度是温度和压强的函数，所以要分别求入口和出口的密度。（1） 求质量流速G。 入口处N2：入 150kPa，PMRT1.684kg/m38.315

27、300（2 分） 出口处N2：出 150kPa，PMRT竺旦 1.348 kg/m 38.315 300（1 分）质量流速GoG u出出201.348= 26.96kg/（m2 C）（2 分）（2）求 U（共 6 分）u = 269616.01m/s （1 分）1.684第一章习题60 :实验室为了控制流动为定态流动，采用带溢流装置的高位槽。（如本题附图） 槽内水经© 89 X3.5mm 的管子送至密闭设备内。在水平管路上装有压强表，读数为6 X104Pao已知由高位槽至压强表安装的截面间总能量损失105/kg o每小时需要水2.85 X104kg。求高位槽液面至压强表安装处的垂直距

28、离一薛ftffl 2襦就装S ”密同洪番解：（1）取高位槽水液面为1-1 '截面，压强表安装位置为2-2 '截面，以水平管的中心线为基准水平面，如图中所示。（3 分）（2）可列出柏努利方程:2Z1g U1P,2WeZ2g2U22hf1 2（2 分）各量确定如下:zi=h （待求值），Z2=0，Pi=0（表压），P2 = 6X104Pa （表压），ui0,U2可求出，We = 0（2 分）（3）求U2:取 水=1000kg/m3，而 d289 23.5=82mm0.082msU2A22.85 104s/3600 1000-（d2）24-（0.082）2（4）将以上各值代入柏式，可

29、求出1.5m/s（2 分）Z1 :5 0 0 0 0呼需10。可得z17.250m（2 分）第一章习题61 :（共 11 分）某车间的输水系统如右图中（1）所示，已知出口处管径为© 44 X2mm，图中所示管段部分的压头损失为 3.2 Xu出2/2g，其它尺寸见图。（1）求水的体积流量Vh； （2）欲使水的体积流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？（假 设管路总阻力仍不变）已知管出口处及液面上方均为大气压，且假设液面保持恒定。A3m哋面解：（1）求Vh取高位槽水面为1-1 '截面，水管出口为2-2 '截面，以地面为基准水平面。（3 分）在两截面间列1N流体为基准的

30、柏努利方程:Z2 叮 P22g g Hf （2分）求U2及Vh。将以上各值代入柏式可求出U2 （即U 出）各量确定如下:Z1=8m ，z2=3m ，U1M0，u2可求出（待求量）P1= P2=0 （表压），2U2He=0，H f 3.2 （2 分）2g2 28 0 0 0 3 2 0 3.2 2 可得：u22=23.36，u=4.83m/s(2 分)而 vh - (0.04)2 4.83 3600 21.84m 3/h(1 分)4（2）当总阻力不变时，要是水量增加 20% ,（管径也不变），实际上是增大水 的流速，即截面的高差为h。图中u2' =1.2u 2=1.2 X4.83=5.8

31、m/s。设 a-a '截面与 1-1 '（2）所示在a-a '与2-2 '截面间列出柏式：（2 分）(Z1h) Z2 (U2)2g Hf代入各值可得:8 h 3 (1 3.2)(U2)22 9.814.22(5.8)2 9.81解出 h=2.20m(2 分)(共 14 分)第一章习题62 :附图所示，密度与水相同的稀溶液在水平管中作定态流动,管子由© 38 X2.5mm逐渐扩至© 54 X3.5mm。细管与粗管上各有一测压口与型管压差计相连，已知两测压口间的能量损失为2J/kg。溶液在细管的流速为2.5m/s，压差计指示液密度为1594kg/

32、m 3。求（1） U管两侧的指示液面哪侧较高？（ 2 ）压差计读数R。解：（1）要判断U管两侧的指示液面高低，实质上是求（Pl -卩2）或（P2 - Pl）值。（1 分）取两测压口截面分别为1-1及2-2 '截面，以管中心线为基准水平面，如图中所示。（3分）在两截面间列出柏式:Z2g2U2P2hf1 2（2 分）各量确定如下:Z1=Z 2=0，We= 0,U1 = 2.5m/sh f12 = 2J/kg，U2 可求出,Q1000kg/m , P1 P2 待求。（1分） 求u2，可用连续性方程:（2 分）d1 20.033 2U2U1（：）2.5（诙）1.23m/S 将已知量代入柏式，可

33、求出P1 P2。2 2 2 2P P2（ hf1 2） 1000（_（25 2）368.6 Pa2 2P1 P2为负值，即P2>P1说明压差计左侧的指示液面高于右侧（如图所示） （2分）(2)求 RP2 R）Rg （1分），代入已知值可得:368.6(15941000) 9.81R求得R0.0633m 63.3mm，即两侧的指示液面相差 63.3mm（ 2分）(共 14 分)第一章习题63 : 用泵将出水池中常温的水送至吸收塔顶部， 水面维持恒定，各部分相对位置如图所示。输水管为© 76 X3mm钢管，排水管出口与喷头连接处的压强为6.15X104Pa （表压）,送水量为34.

34、5m 3/h，水流经全部管道（不包括喷头）的能量损失为160J/kg。水的密度取1000kg/m 3求：（1）水在管内的流速（2）泵的有效功率（kw）26m解：（1）求 u : uVs-d2434.5一36002.49 m/s (1 分)-(0.070)2(2)求 Ne。取水池液面为1-1 '截面，且定为基准水平面，取排水管出口与喷头连接处为2-2 '截面，如图所示。(3分)' 在两截面间列出柏努利方程:2L2LU1PU2P2hf1 2（2 分）z1g_ wez2g 各量确定如下：zi=0 , Z2=26m , ui,u2=u=2.49m/s, P1 表=0 , P2

35、表=6.15xio4 Pa,2hfi-2=16OJ/kg（1 分）将已知量代入柏式，可求出WeWeZ2g2U2P2表2 hf1 226 9.81（2.49）226.15 104 1601000479.66 J/kg（2 分）求Ne。s Vs300 10009.583kg/s（1 分）而 NeWes 479.669.5834596.7 W4.597kw（2 分）（共 12 分）第一章习题64 :质量浓度为16200kg/h的25%氯化钠(NaCI)水溶液在© 50 X3mm 的钢管中流过。已知水溶液的密度为1186kg/m3,粘度为 2.3 X10- 3P as。求（1）判断该水溶液的

36、流动类型。(2)计算在滞流时的最大流速Umax滞。解:(1)算出Re准数后即可判断流动类型162003600 2.4972.5 m/s （1 分） -（0.044）2 1186du 0.044 2.5 1186 厂 八、，土护i仏卅、，土八、Re2V1P 56722（2分）流型为滞流（1分）（2 ）求 U m ax滞滞流时，Re准数最大值为2000，相应的流速即为Umax滞 （1分）Redu max滞（1分）代入已知值后0.044 1186 Umax滞小/口八 , 八2.3 10 3滞 2000，解得 Umax滞 0.088m/s （1 分）（共 7 分）第一章习题65 : 粘度为0.075P

37、as，密度为900kg/m 3的某种油品，以36000kg/h 的流量在©114 X4.5mm的钢管中作等稳定态流动。求（1）该油品流过15m管长时因摩擦阻力而引起的压强降Pf为多少？（ 2）若流量加大为原来的3倍，其它条件不变，在求直管阻力hf，并与（1）的结果进行比较。取钢管壁面绝对粗糙度为0.15mm 。解：（1）求 Pf。必须先求Re，确定流型后才能选用计算公式。求u及Re。36000U 3600 9001.284 m/s （1 分）A -（0.105）2du 0.105 1.284 900卅、*/小八、0.075ReO_込竺 1617.8 2000 属滞流 （2 分） 求，

38、hf及求Pf。詁誥 O.。3956（1 分）hf才学 o.039562Pfhf900 4.6594193.1 Pa （1 分）题给流量为原来的3倍而其它条件不变，则 u=3 X1.284=3.852m/s（1分）Re=3 X1617.8=4853.4>4OOO属湍流 （1分）0105 呼 4.659 J/kg （2 分）应据Re值及e/d值查莫狄图求入（上册P44图1-24 ） 相对粗糙度 £/d=0.15 x1O-3/O.1O5=1.43 X10-3 及 Re=4853.4查出入=0.0215（1分）hf丄 U20.0215d 215（3.852）20.105222.79 J

39、/kg （1 分）（2）题阻力与（1）的结果比值为：US4.892说明对粘度大的流体，不应选大的流速。（2分）（共 13 分）第一章习题66 :用内径为200mm的管子输送液体，其Re准数为1750，流动类型属滞流。若流体及其流量不变，改用内径为 50mm的管子，求：（1） Re （2 ）判断流动 类型。解：求：（1） Re当液体不变时，卩也不变；流量不变但内径变化，则此时有：Vsyd241常数，所以U 斗，引起U、Re均发生变化。（2分）若原来的d量用下标1，改变内径后的量用下标2Re1Re2dud1u1d1 d2 d2d2U2d2u2d2 d12d150200所以,Re2=4R e1 =4

40、 X1750=7000（1 分）7000>4000，流型属湍流。（1 分）（8 分）第一章习题67 :用离心泵将贮水池中的水送到高位槽中水池液面与高位槽液面间的垂直距 离为35m，定态流动。输水管直径为© 165 X4.5mm，管路中直管总长为1300m , 所有局部阻力的当量长度为50m。若泵的流量为100m 3/h，泵的效率为65% , 摩擦系数入可取为0.02，水的密度取1000kg/m 3。求：泵的轴功率N （kw ）。35n）解：（1）取水池液面为1-1 '截面，且定为基准水平面。取高位槽液面为2-2 ' 截面，如图所示。（3分）（2）在两截面间列出柏

41、努利方程:2 u z1gz2g号旦 hf1 2 （2 分）各量确定：Z1=0，Z2=35m ，U1M0，U2M0，P1=P2=0 （表压），We 待求，必须先求出2hf1-2及u。（2 分）（3）求 u 及 2hf1-2Vsu A100-（0.156）21.453m/s （1 分）hf1 2I le u2d 220.02 130050182.7J/kg （2 分）0.156（4）求We、3 s 及 N。把各有关量代入柏式可求出 wewe=z2g+ 2hfi-2 =35 X9.81+182.7=526.05J/kg（1 分）3s=v s p100/3600X1000=27.78kg/s（1 分）

42、0.65526.05 27.782248322.5kw （1 分） （共 13 分）第一章习题68 :每小时将2 xi04kg的某种水溶液用泵从反应器输送到高位槽（见附图）。在操作条件下的水溶液的平均密度为1073kg/m 3,粘度为0.63 xi0-3 pas。反应器液面上方保持2.67 xi04pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为© 76X4mm的钢管，总长为50m，取管壁绝对粗糙度为 0.3mm。管路上装有全开闸阀2个，孔板流量计1个（局部阻力系数为4）,标准弯头5个，反应器内液 面与管路出口的垂直距离为 15m。今在库房里有一台备用的离心泵，其效率为 66%，轴功率为

43、3.71kw，试计算该泵的轴功率能否满足要求。'2 -1 ' , Is解：（1）要验算（核算）泵的轴功率是否能够满足生产要求，应根据输送情况计 算出we、N，然后再进行比较。（1分）（2）取反应器液面为1-1 '截面，且定为基准水平面，取管路出口内侧截面为2-2 '，如图示。（3分）（3）在两截面间列出柏努利方程:S2 P WeZ2gu?P22hf1 2（2 分）各量确定:Z1 =0，Z2=15mU2， P1 表=-2.67 X104Pa，P2 表=0，p=1073kg/m3 （2 分）求 U2： u2s-d242 10436001.43m/s（1 分）-（0.

44、068）2 1073（4）求 We、hf1 2先求hf1 2hf1 2le d2）y （1 分）求入：0.068 43 10731.66 105（1 分）0.63 10 30 3d 西 0.0044 （0.5 分）由教材P44图1-24查出摩擦系数入=0.03（1 分） 求各管件、阀门的当量长度2 Le：查教材上册P49图1-27闸阀（全开）2个：0.45 X=0.9m标准弯头5个：2.2 X5=11m（1 分）而2 = §进+ 亂板=0.5+4=4.5（0.5 分）2所以 hf1 2（0.03 50 0.9 11 4.5） （1.43）32.52 J/kg （1 分）0.068 2

45、把各量代入柏式，可求出 we签夢32.522 2 we Z2g u P2P-hf1 2 15 9.81（冒205.6J/kg（2分）（5）求N及核算库存的泵轴功率能否满足要求2 104205.6 NWe Ws 3609 1730.6W 1.73kw 3.71kw，故库存的泵轴功率能0.66满足要求。（2分）（共19分）第一章习题69 :某工厂从水塔引水至车间，管路为© 114 X4mm的钢管，管路中直管总长度为25m。水塔内液面维持恒定，并高于排水管口12m，水塔液面及管子出口均通大气，试求水温为 20 C时管路的输水量为多少m3/h ? 20 C时水的密度为 998kg/m 3,粘

46、度为1.005 X10-3Pas,关闭绝对粗糙度£为0.1mm。解：（1）取水塔液面为1-1 '截面，排水管出口内侧为 2-2 '截面，以水管出口中心线所在平面为基准水平面，如图所示。（3分）（2）在两截面间列出柏努利方程:2Z1g U1WeZ2ghf1 2 （2 分）各量确定:Z1=12m ,Z2=0 ,U1 0,U2=u，We=0，P1=P2 =0 （表压），p=998kg/m 32hfi-2待求，代入柏式可得:（2 分）（3） 12 9.812u2 hhf12hf1 22 u12 9.81 一2125 250.106（1）可得:0.106 21112 2 9.8

47、1 u 0.106I 235.4414151（A）式（3分）（4）试差法在上述（A）式中，有两个未知数（u和入），一般可用试差法求u。先设一个入值（按一般规律），代入（A ）式中，算出u值，再求出Re值，从入-Re关系曲线 可查出入值，若查出的入值与所设的入值相接近，贝M假设的入值可用。否则应重设 一个入值，重复上述计算。管内流体湍流时，内入值一般在0.02-0.03 （输送液体时）。先设入=0.02，代入式（A ）中，得：U需04 2.83m/s（2 分）22"求 Re d 0.106 83 严8 3 105 （1 分）而 2!0.00094 （1 分）1.005 10di 106

48、查教材上册P44图1-24得入=0.0207 ,与假设值相接近，也可不在重算。（1分）（若要进行第二次试算，可再重设入=0.0207，代入（A）式中，算出u=2.79m/s ， 算出Re=2.93 X105，查图1-24可得入=0.0206，与假设入值很接近）（5）可按u=2.79m/s 来计算输水量vhvh 4（0.106）22.79 3600 88.59m3/h若按 u=2.83m/s来计算Vhvh 4（0.106）22.83 3600 89.86m3/h（2 分） （共 17 分）第一章习题70 :将密度为850kg/m 3的油品，从贮槽A放至B槽，两槽液面均与大气相通。两槽间联接管长为

49、1000m （包括直管长度和所有局部阻力的当量长度），管子直 径为0.20m，两贮槽液面位差为6m，油的粘度为0.1 Pas。求此管路系统的输A油量为多少m3/h ?假设为定态流动，流程见附图。6in解：（1）取A槽液面为1-1 '截面,B槽液面为2-2 '截面，且定为基准水平面，如图示。（3分）（2）在两截面间列出柏努利方程:2L2Lu1Pu2P2Zg 丁 Wez2gl led2（2 分）各量确定：zi=6m ,Z2=O , ui ,u2,P1=P2 =0 （表压），we=0 , p=998kg/m 2 3 4L+ 2Le=100m , d=0.20 ,p =850kg/m上

50、式可见化为：6 9.811000 u20.2 2式 （3分）（2 分）（3）以上式中有两个未知数，无法直接求解。考虑油品的粘度很大，在管内流速必然很小，流型很可能是滞流。先设油品为滞流，而后验算。所以有:6464du"Re640.2 u 8500.10.03765 式（1 分）将式代入式中,可得:6 9.810u10000.2解得:0.625m/s （1 分）上述计算有效。（5）求 vh :可按 u=0.625m/s来计算Vh。（共 14 分）0.625 3600 70.7mVh-d u 3600 （0.2）/h （1 分）1304kPa （表第一章习题71 :某车间丙烯精馏塔的回流系统如附图所示，塔内操作压强为 压），丙烯贮槽内液面上方的压强为 2011kPa （表压），塔内丙烯出口管距贮槽 的高度差为30m，管内径为145mm，送液量为40t/h。丙烯的密度为600kg/m 3设管路全部能量损失为150J/kg。问：将丙烯从贮槽送到塔内是否需要用泵？计算后简要说明。1 =2解：(1 )将丙烯从贮槽送到塔内是否用泵，必须用柏努利方程式求出We值后才能判断。(1分)(2)取贮槽液面为1-1 '截面，且定为基准水平面，取塔内丙烯出口管的管口 为2-2 '截面，如图示。(3分)(3)在两截面间列出柏努利方程