流体流动习题答案

.第一章 流体流动习题解答1. 某设备上真空表的读数为13.3103 Pa，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7103 Pa。解：真空度大气压绝压 表压真空度-13.32. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m3的油品，油面高于罐底9.6 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm的圆孔，其中心距罐底800 mm，孔盖用14 mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23106 Pa，问至少需要几个螺钉?p解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p，则p罐内液体作用于孔盖上的平均压强 (表压) 作用在孔盖外侧的是大气压，故孔盖内外所受的压强差为作用在孔盖上的净压力为 每个螺钉能承受的最大力为： 螺钉的个数为个所需的螺钉数量最少为8个CD3. 某流化床反应器上装有两个U管压差计，如本题附图所示。测得R1=400 mm，R2=50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3=50mm。试求A、B两处的表压强。解：U管压差计连接管中是气体。若以分别表示气体、水与水银的密度，因为，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为，。由静力学基本方程式知 (表压) 压缩空气4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H=1 m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m3。试求当压差计读数R=68 m时，相界面与油层的吹气管出口距离h。解：如图，设水层吹气管出口处为a，煤油层吹气管出口处为b，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H1。则pH1 (表压) (表压)U管压差计中， (忽略吹气管内的气柱压力) 分别代入与的表达式，整理可得：根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。2345. 用本题附图中串联U管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U管压差计的指示液为水银，两U管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h1=2.3 m、h2=1.2 m、h3=2.5 m及h4=1.4 m。锅中水面与基准面间的垂直距离h5=3 m。大气压强=99.3103 Pa。试求锅炉上方水蒸气的压强p。(分别以Pa和kgf/cm2来计量)。解：如图所示标记等压面2，3，4，大气压记为 (1) (2) (3) (4)将以上四式相加并代入已知量 6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920 kg/m3及998 kg/m3，U管中油、水交界面高度差R=300 mm。两扩大室的内径D均为60 mm，U管内径d为6 mm。当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。解：可以知道当微差压差计的读数时，两扩大室液面相齐。那么当压力不同时，扩大室液面差与的关系可用下式计算： 当 时，根据静力学基本方程： (表压)7. 列管换热器的管束由121根的铜管组成。空气以9 m/s速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50、压强为196103 Pa(表压)，当地大气压为98.7103 Pa。试求：(1) 空气的质量流量；(2) 操作条件下空气的体积流量；(3) 将(2)的计算结果换算为标准状况下空气的体积流量。解：(1) (2) (3) 8. 高位槽内的水面高于地面8 m，水从的管道中流出，管路出口高于地面2 m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按计算(不包括出口阻力损失)，其中u为水在管内的流速m/s。试计算：(l) 截面处水的流速；(2) 水的流量，以m3/h计。解：(1) 取高位槽水面为上游截面，管路出口内侧为下游截面，如图所示，那么 (基准水平面为地面) (表压)，处的流速与管路出口处的流速相同， (管径不变，密度相同) 在截面和间列柏努利方程方程，得 ，其中 代入数据 解得 (2) 9. 20的水以2.5 m/s的流速流经的水平管，此管以锥形管与另一的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5J/kg，求两玻璃管的水面差(以m计)，并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。解：取两点处所在的与管路垂直的平面分别为上游和下游截面和，如图所示，并取管路中心线所在的水平面为基准面，那么， 在截面和间列柏努利方程： 查表得到 ， 那么 ，所以A点的压力大于B点的压力，即B管水柱比A管高88.510. 用离心泵把20的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.06103 Pa；水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按与计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07103 Pa(表压)。试求泵的有效功率。解：取水槽中水面所在的平面为截面，并定为基准水平面。泵入口真空表连接处垂直于管子的截面为。水洗塔出口处为截面，如图所示，那么有 (表压) (表压) (表压) 在截面和间列柏努利方程，得 代入以上数值解得 再在截面和间列柏努利方程，得 将以上数值代入，其中，解得 .