一流体流动考研练习

1、14一流体流动一填空题1 .流体在圆形直管内作层流流动时的速度分布是抛物线形曲线，摩擦阻力系数人只与Re 有关;作湍流流动时，入是 £ /d及Re 的函数；若流动在阻力平方区，入只与 & /d 有关2 .在大气压为101.3X l03Pa的地区，某真空蒸镭塔塔顶真空 表读数为9.81 x 104Pao若在大气压为 8.73 x 104Pa的地区使 塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为8.41 X104 Pci,相当于 0.8576 kgf/cm2。3 .某设备上，真空表的读数为80mmHg ,其绝压=0.87720mmHg。kgf/cm2 = 85305 Pa、该地区

2、大气压强为4 .如题图所示U形管密闭容器，内装有密 度为600kg/m3的液体，两侧液面高度差为 0.25m,则两侧液面上方压力差P2-P1为1.471kPa。则摩擦阻力增加5 .某流体在圆形光滑管内作湍流流动，若 管长和管径不变，流量增加为原来的2倍，为原来的 3.36倍.若管长和流量不变，管径减小为原来的 2倍，则摩擦阻力增加为原来的26.9倍。二.计算题1.如图所示，用离心泵将密度p =900kg/m3的液体由一液面维持恒定的敞口储罐 G输送至容器K中，容器K液面上的压 强为150kPa （表压），各管段的内径 d、摩擦因数 人及总管 长（l+汇）（包括直管长度及所有管件、阀件的当量长度

3、）如下表:AE管段FB管段支路1支路2d (mm)60504030入0.020.020.030.03l+U (m)90303645A、B处的局部阻力及二支路进、在支路2中阀门前后接一个水银U型管压差计，此阀门的局部阻力系数（=4/支路2中的流量为4.68m3/h o计算时可忽略出口处的局部阻力。试求:水银U型管压差计读数R, mm；支路1及总管路中的液体流量，kg/h ;泵的压头及轴功率（设泵的效率为50%）kW解：设支路1和支路2中液体流速分别为ui、则:4VU2-2d24 4.68T20.0336001.839m/s2U22g4.11.839213.62g0.9R 0.05010m 50.

4、10mm支路1和支路2为并联管路，故有:21 u1d12gl l 2 u22 d2 2g0.03236 Ui0.04 2g0.03245 1.8392003 2gViU1A1u12.374m/s2.374 0.042 2.984 10 3m3/s或 10.74m3/h 合 0.9666 X 4104kg/h ;V Vi V2 10.74 4.68 15.42m3/h合 1.388 X104kg/h °UAE4VdAE15.42/36000.0621.515m/ s,22UFBUae -AE 1.515 02.182m/sd；B0.05取地面为基准面，取储罐液面为1面,容器液面为2面。

5、1-2面间列柏努利方程:5 900 9.807 00 He g 10150 103900 9.807H f1 2其中：Hf12c- 90 1.51520.020.06 2g45 0.031.83920.020.03 2g30 2.1822 14.18m0.05 2gHe 36.18m1368WNe gHeVs 900 9.807 36.18 15.42/3600帅由=n71368/0.5 2736W2.736kWPa （表压）?2 .如图一冷冻盐水的循环系统。盐水的循环量为45m3/h,流 体流经管路的压头损失，自 A至B的一段为9m,自B至A 的一段为12m。盐水的密度为 1100kg/m3

6、,求：(1)泵的功 率为若干kw?设其效率为0.65。(2)若A处的压力表读数为 1.5 kgf/m2,则B处的压力表读数应为多少B解：(1)整个管路的压头损失为:H f 12 9 21m一 Ne HQ g 45 1100 9.81 21N 3600 0.654358W 4.358kW(2)从A至B截面列柏努利方程,Pa U2 Pg 2g g2Ub2gZbhf ABPb Pa ( hfAB Zb)1.5 104 (9 7) 11002600kgf/m225497Pa (表)3 .如图所示，贮槽内水位不变，槽底与内径为 100mm的钢质放水管相连，管路上装一闸阀和 U型管压差计，其内指示液为水银

7、。压差计一端与管道相连，连接管内充满了水，另一端通大气。(1)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。摩擦系数 入可取为0.025,问每小时管中流量为若干m3/h? (2)当闸阀全开时，其当量长度与管内径之比为15,管路的摩擦系数入仍可取为0.025,求U型管压差计测压点处的压力为若干Pa (表压)?(hAB(1)当闸阀关闭时，Pah) g Pa R 0gR 0 h hAB 0 6.66m当闸阀部分开启时，在 A、B间列能平：21 2ghAB - ( i-)- , Pb R 0g h g ,代入数据,2d 2i 0

8、.5,0.025,解得：u=3.129m/s, V=88.47m 3/h(2)当闸阀部分开启时，在A、C间列能平:ghAB ( i 530)1d d 20.025 356.66 9.81 (0.5 0.0250.115解得：u=3.506m/s。在B、C间列能平:Pb解得：Pb=33.05 kPa4.如图所示，用离心泵将密度=900kg/mi的液体由一液面维持恒定的敞口储罐G输送至容器K中，容器K液面上的压强为50kPa (表压)，各管段的内径d、摩擦因数 人及总管长（l+E）（包括直管长度及所有管件、阀件的当量长度）如下表:AE管段FB管段支路1支路2d(mm)60504030入0.020.

9、020.030.025l+ El(m)30202040在如图支路2中阀门前后接一个U型管压差计，其读数R=50mmHg ,此阀门的局部阻力系数工=4.1试求：支路2及支路1中液体的流量；泵的压头及轴功率（设泵的效率为65%） o注：计算时可忽略 A、B处的局部阻力及二支路进、由口处的局部阻力。解:取地面为基准面，取储罐液面为1面，容器液面为2面。 设支路1和支路2中液体流速分别为u1、u2 m/s,则:2U22g2巴1 R 即 4.1% 2g13.610.050.9u2 1.84m/s支路1和支路2为并联管路,故有:,2l 1 Uid1 2gl2F2l 2 U2一而2即 0.03-20-0.0

10、4 2g40 0.02501.8420.03 2gU12.74m/su1A2.74 0.78520.0423.4510 3m3/s 12.4m3/hV2u2 A21.840.785 0.032 1.30 10 3m3/臧 4.68m3/hUaeUd；u2 d2_222.74 0.042 1.84 0.032U FB1H f1 2dAE20.0621.68m/sdAEUAE ,2 dFB1.6820.062.42m/s0.052面间列柏努利方程:5 1040 He 14 0H f1 2900 9.81其中:-230 1.680.020.06 2g_220 2.740.030.04 2g一 _22

11、0 2.420.02 9.56m0.05 2gHe 24.2mNe gHeVs 900 9.81 24.2 3.45 1.30 10 3 1016W5由='夕 1016/0.65 1563W5.某化工厂吸收塔的操作压力 P=60kPa偿fc）,由水泵或高位 槽向塔顶输入作为吸收剂的 20 C的清水，流程如图所示（高 位槽水位恒定）。已知：汇1ab=1003 汇l Ac=200m（均包括局部 阻力当量长度），管线内径均为0.1m,摩擦系数均为0.03,当 地大气压力为100kPa, AD间距H=10m试求：未启动泵时，高位槽向吸收塔的供水量Q, m3/h ;启动泵后，AC管路中水量Q为多

12、大时，高位槽将停止 供水？解：（5分）以O-O'为基准，面间列柏努利方程：P 1=100kPa, P 2=60kPaZ 1=10m, Z 2=0u 1=0, u 2 未知100000u；600000 10 0 Hf1000 9.81 2g 1000 9.81其中:290%2g2Hf300 U20.03-0.1 2g2所以：91% 14.08 2gU2=1.742m/s223Q1 d2u2 0.785 0.12 1.742 0.01367m3/s4249.2m3 /h（5分）高位槽停止供水时:P3P2PAD1000001000 9.811020.19mH2。600001000 9.816

13、.12mH2O32面间列柏努利方程:0 20.19 一 0 6.12 一2g2g200 u20.03 -0.1 2gu=2.145m/s6 .如图所示，一高位槽下接巾33.5x 3.25mm的水管，将水引 向一楼和高于一楼 6m的三楼用户。已知从水槽到一楼由口处的总长度为为20m,从水槽到三楼由口处的总长度为28m,以上长度包括除球心阀和管由口损失以外的所有局部阻力损失的当量长度在内。水槽水面距一楼垂直高度为17m,估计摩擦阻力系数入为0.027,球心阀半开和全开时的阻力系数分别为9.5和6.4。试求：当一楼阀半开，三楼的阀全开时，三楼的水流速u3,m/s。2 口七水解：当一楼阀半开时，在gz

14、iPi即:gzi代入数据:17g29u1同理,gz117grBit2m 134 11x1oJ1-12U120.0276.25u2与2-2之间列柏努利方程:gz22U12200.027166.72P22U22hf,1A hf ,A 2半#2)u2出620.02720.027(A)9.52U22在1-1与3-3之间列柏努利方程，可得:I2l1 A U10.0272200.027lA 3d2U120.0272出J %22820 20.0276.42U3由连续性方程:29u18.7u2107.88(B)W1W2W3U1 U2U3(C)联立以上U1=3.47m/sU2=3.10m/sU3=0.37m/s

15、7 .用离心泵将蓄水池内的常温水在定态流动条件下送至高位槽，操作状态下的流程如下图所示。采用巾 57x 3.5mm的 无缝钢管，在图中水平管路上装有孔径为 20mm的孔板流量 计，用角接法安装的 U形管压差计B测量孔板两侧的压差。由于工作上的需要，在A-A'面上又设置了一个开口压差计A,通过其上 Ra的变化掌握 A-A '截面上的压强情况。两压 差计均用汞为指示剂，其中RB=0.47m。压差计 A左支管汞面上灌有一小段水（图中未标由），计算是可以忽略这段水柱。从蓄水池至 A-A'面间的管路长度为 100m （包括全部的 当量长度在内，下同），由截面A A'至高位

16、槽的管路长度为 150m。水池与高位槽以及高位槽与水平管炉间的相对位置均示于图中，忽略系统中管路的进、由口阻力损失。已知：水的密度为1000 kg/m3,粘度为1Cp,汞的密度为13600kg/m3;管路可按光滑管处理；孔板流量计的流速可用下式求出：U0C0=0.60,视为常数。试求：管路中水的流速 u, m/s;若离心泵的效率为 0.8,求泵的轴功率;已知当截止阀全关时，压差计 A指示剂两液面等 高，且与其测压面 A A'中心线间的垂直距离为 0.5m （图中 未反映由），求操作条件下压差计 A上的读数Ra。ii1.U。解：流速:2 P Cq.C020 gR管路中的流速:0.60u

17、U02 13600 1000 9.807 0.4710006.466m/s22-0-6.466 生 1.034m/sd50取水池液面为1 1'截面，高位槽液面为 2 2 '截面,1- 1 '面为基准水平面，在两截面简列柏努利方程:U12P1Z1He2g gufP2Z2H f ,1 22gg其中：Z=0, Z2=15m,P1=P2=0 (表压)，U1 = U2=0,雷诺数:duRe 0.05 1.034 1000435.17 101 10 3应用光滑管的柏拉修斯公式计算入:0.31640.31640.254、0.25Re (5.17 10 )0.02120.021 2g2

18、2501.03425.724m0.05 2 9.807代入柏努利方程:He Z2Hf,12 15 5.724 20.724m质量流量：W uA1.034 40.052 1000 2.030kg/s20轴功率:515.7WW WeW Heg 2.030 20.724 9.8070.8 在A-A，至2-2'截面间列柏努利方程，以过A-A '面中心线为基准水平面:Za2Ua2gPa gZ2U2 P22g gH f ,A 2H f ,A 2代入上式：Pag Z2H f ,A 22出 1000 9.807 12g21 03423.434 0342.95kPa（表压）2 9.807其中：Za=0 , Z2=1m, P2=0 （表压），UA=u=1.034m/s, U2二0因忽略了管路中的进、出口阻力损失，而能量与管长成正 比，故 Hf,A2可按比例算由:1a2150H f 1 2 5.7243.434m1i 2250(注：若从1-1&#