流體流動測驗題及答案

1、流體流動選擇與填空（ 4 15 共 60 分）1. 孔板流量計和轉(zhuǎn)子流量計的最主要區(qū)別在于：前者是恒 ，變；后者是恒 ，變 。 邊長為 0.5m 的正方形通風(fēng)管道 , 其當(dāng)量直徑為 。答：截面，壓差，壓差，截面； 0.5 。2. 當(dāng) Re為已知時，流體在圓形管內(nèi)呈層流時的摩擦系數(shù) = ，在粗糙管內(nèi)呈湍流時，摩擦系數(shù) 與 、 有關(guān)。答： 64/Re ， Re ， /d3. 對如圖所示的測壓裝置，分別寫出 1 2（）圖 ， （）圖 ，） （ m ）（） 4下圖中高位槽液面保持恒定，液體以一定流量流經(jīng)管路，與兩段長度相等，管徑與管壁粗糙度相同，則：ab_cd， f ab f cd ， R1_R2（

2、填 、 ）5 層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：湍流流速 層流流速流道截面大的為湍流，截面小的為層流層流的雷諾數(shù) 湍流的雷諾數(shù) 層流無徑向脈動，而湍流有徑向脈動6水從大管流入小管， 管材相同， d 大 2d 小, 管內(nèi)流動為層流， 則小管每米直管中因流動阻力產(chǎn)生的壓降是大管中的 倍？A 、8 B、16 C、32 D、 32二 計算題1某流化床反應(yīng)器上裝有兩個 U管壓差計，如本題附圖所示。測得 R1 = 400 mm，R2 = 50 mm， 指示液為水銀。為防止水銀蒸氣向空間擴散，在右側(cè)的 U 管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一 段水，其高度 R3 =50 mm。求 A、 B 兩處的表壓強。解： U管壓差計連接

3、管中是氣體，其密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水銀及水的密度，由氣柱高度所 產(chǎn)生的壓強差可以忽略。設(shè) R2下端為 C點， R1下端為 D點，因此可認(rèn)為 P A PC,P BPD。PAPC = H2OgR3 + HggR2= 10009.81 0.05 + 13600 9.81 0.052= 7161 N/m 2（表壓）PB PD = P A + HggR1= 7161 + 13600 9.81 0.4= 6.05 104 N/m2（表壓）2 水以 2.5m/s 的流速流經(jīng)38 2.5 mm的水平管，此管以錐形管與另一383 mm的水平管相連。如附圖所示，在錐形管兩側(cè)A、B 處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強。

4、若水流經(jīng) A、B兩截面間的能量損失為 1.5 J/kg ，求兩玻璃管的水面差（以 mm記）， 并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對位置。 （水的密度取為 1000 kg/m 3）解：上游截面 A-A，下游截面 B-B，通過管子中心線作基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列 柏努利方程式。22 gZu A pA gZ u B pBhfgZAgZBhf A,B22 式中 Z A = ZB = 0，uA = 2.5 m/s ，hfA,B = 1.5 J/kg根據(jù)連續(xù)性方程式，對于不可壓縮流體22 uA d AuBdBA 4 A B 4 BuB2.5 3473 2222.52 1.23221.5 1000 = 8

5、68.55 N/m1.23 m/su 2 u 2兩截面的壓強差為pB pAuA uB hf A,B2即 p B pA 868.55 0.102 88.6 mm2HO由于 pB 88.6 pA p B p A3. 用離心泵將水從儲槽送至水洗塔的頂部，槽內(nèi)水位維持恒定，各部分相對位置如本題 附圖所示。 管路的直徑均為76 2.5 mm。在操作條件下， 泵入口處真空表的讀數(shù)為 24.66103 Pa ；水流經(jīng)吸入管與排出管（不包括噴頭）的能量損失可分別按hf1 2u2 與hf2 10u 2計算。由于管徑不變，故式中 u 為吸入或排出管的流速 m/s。排水管與噴頭處33 的壓強為 98.07 103

6、Pa（表壓）。求泵的有效功率。 （水的密度取為 1000 kg/m 3）解：（1）水在管內(nèi)的流速與流量設(shè)儲槽水面為上游截面 1-1 ，真空表連接處為下游截面 2-2 ，并以截面 1-1 為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程。22gZ1u1p1gZ 2u 2p2hf112 22 13式中 Z 1 = 0，Z2 = 1.5 m ，p1 = 0 （表壓），p2 = -24.66 103 Pa （表壓）2u1 0， hf1 2u 2將上列數(shù)值代入柏努利方程式，解得水在管內(nèi)的流速u224660u29.81 1.5 /2.5 2m/s2 1000水的流量 w s = uA=20.0712 1000 7.9

7、2 kg/s（2）泵的有效功率2-2 ，仍以截面 1-1 設(shè)儲槽水面為上游截面 1-1 ，排水管與噴頭連接處為下游截面 為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程。22u1 p1u 2 p2gZ111 we gZ222 hf1hf 212 e 22 1 2式中 Z 1 = 0，Z2 = 14 m，u1 0，u2 = 2 m/s ，p1 = 0（表壓）2 2 2hf 1 hf 2 2u 2 10u 2 12u 23p2 =98.07 103 Pa （表壓），將上列數(shù)值代入柏努利方程式，解得w e 9.81 14 98070 12.5 22 285.41J/kg e 1000泵的有效功率 N e = w

8、e ws = 285.41 7.92 = 2260 W4. 如下圖所示的輸水系統(tǒng) , 用泵將水池中的水輸送到敞口高位槽 , 管道直徑均為 833.5mm, 泵的進、出管道上分別安裝有真空表和壓力表，真空表安裝位置離貯水池的水面高度為 4.8m, 壓力表安裝位置離貯水池的水面高度為5m。當(dāng)輸水量為 36m3/h 時，進水管道的全部阻力損失為 1.96J/kg ，出水管道的全部阻力損失為 4.9J/kg ，壓力表的讀數(shù)為22.5kgf/cm ，泵的效率為 70%，試求：兩液面的高度差 H為多少 m?泵所需的實際功率為多少 KW?真空表的讀數(shù)多少 kgf/cm 2?2-2 為解：取截面 0-0, 1

9、-1, 2-2, 3-3如圖, 在截面 2-2 和 3-3 間列柏努利方程以基準(zhǔn)面 ( 目的求 H3)22H2g+(p 2/ )+(u 2 /2)=H 3g +(p 3/ )+(u 3 /2)+hf 2-31at=9.807 104N/m2=1kg/cm 2 u=Q/A=(36/3600)( /4)0.076 2=2.21m/s(2.5 9.807 104/10 4 2=51.49 103/(9.807 104)at=0.525kg/cm 2)+(2.21 2/2)=H 39.81+4.9 245.2+2.44=9.81H 3 +4.9H3 =242.74/9.81=24.74m H=H3+5=24.74+5=29.74m在 0-0 和 3-3 間列柏努利方程以 0-0 為基準(zhǔn)面 ( 求 We)22H0g+(p 0/ )+(u 02/2)+We=Hg +(p 3/ )+(u 32/2)+hf 0-3We=Hg +hf 0-3=29.74 9.81+(1.96+4.9)=298.62J/kg3Ms=Vs=(36/3600) 103=10kJ/sNe=MsWe= 10298.62WN實=Ne/ =29