1流體流動分知識點(diǎn)復(fù)習(xí)題期末復(fù)習(xí)用

1、【密度】某煙道氣（可視為理想氣體混合物）的組成中含CO2為13%, H2O為11%,N2為76%,溫度為400,壓強(qiáng)為98.64kPa。若 以上百分?jǐn)?shù)為體積百分率，該混合氣體的平均分子量為，密度為；若以上百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分率，該混合氣體的 平均分子量為，密度為。解：當(dāng)所給條件為體積百分率時M = 0.13 X 44 + 0.11 X18 + 0.76 x 28 = 28.98=0.511 kg/m3pM 98.64 x 28.988.314 x 673P =RT當(dāng)所給條件為質(zhì)量百分率時M=27. 62 g/mol0. 1 3 / 44 0. 1 I/ 1 8 0. 7 6 / 2 8pMP =

2、一RT98.64 x 27.628.314 x 673=0.487 kg/m3【表壓、絕壓及真空度】某容器內(nèi)的絕對壓強(qiáng)為200 kPa,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3 kPa,則表壓為987kPa；另一容器內(nèi)的絕對壓強(qiáng)為85.5 kPa,當(dāng)?shù)卮髿鈩t表壓為-14.8 kPa ，真空度為14.8 kPa ?！径☉B(tài)流動】所謂定態(tài)流動是指.流體在流動過程中，其操作參數(shù)只是位置的函數(shù)，而不隨時間變化?！菊扯取繜o粘性的流體，稱為 流體。（理想）一般情況下，溫度升高，氣體的粘度，粘度的物理意義是液體的粘度.。（增大減?。?。（促使流體流動產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力）流體流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的根本原因是 流體具有粘性?！具m

3、宜流速計(jì)算】內(nèi)徑為27mm的處來水管其設(shè)計(jì)輸水能力宜為_1.036.18 7/h _。解：水的適宜流流速范圍為0.53m/s,故其流量宜為0.785X0.0272X0.50.785X0.0272X3即1.036.18 ms/h【連續(xù)性方程】以下方程中哪一個方程適用于可壓縮流體？ BA.pu=常數(shù)B. pAu=常數(shù)C-U1A1=U2A2D.u1dl2=u2d22【伯努利方程】柏努利方程是以1kg不可壓縮流體為基準(zhǔn)推導(dǎo)出的，若用于可壓縮流體時必須符合. 的條件。答案： pp x 10o% < 20%要求式中分母P 用絕壓。P11若忽略A、B間的阻力損失，試判斷B玻璃管水面所處的刻度。A.位置

4、a B.位置b C.位置c【流動型態(tài)與速度分布】當(dāng)20的甘油（密度為1261 kg/m3,粘度為1.499 cP）,流經(jīng)內(nèi)徑為100 mm的圓形直管時，其平均流速 為1m/s,其雷諾數(shù)為，流動形態(tài)為，管中心處的最大流速為。（84123湍流1.25）流體在圓管內(nèi)流動時，管中心處流速最大，若為層流流動，平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為u=0.5 u_;若為湍流流動， max平均流速與管中心的最大流速的關(guān)系為u=0.8-u_o層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是層流無徑向流動，而湍流有徑向流動?！具吔鐚印吭诨み^程中，流動邊界層分離的弊端主要是；其可能的好處則表現(xiàn)在。（增大阻力損失 促進(jìn)傳熱與傳質(zhì)）流體在管內(nèi)作

5、湍流流動時，層流內(nèi)層的厚度隨Re數(shù)的增大而減薄。層流內(nèi)層越薄，流體的湍動程度越強(qiáng)?！灸Σ料禂?shù)】流體在管內(nèi)作湍流流動時（不是阻力平方區(qū)），其摩擦系數(shù)入隨和而變。（雷諾數(shù) 管子的相對粗糙度）流體在管內(nèi)的流動進(jìn)入充分湍流區(qū)時，其摩擦系數(shù)人僅與有關(guān)。（管子的相對粗糙度）【因次分析】量綱（因次）分析法的主要依據(jù)是_因次一致性或量綱一次性方程_ _?！井?dāng)量直徑】長度為a,寬度為b的矩形管道，流體在管內(nèi)的流速為u，其流動當(dāng)量直徑de等于2ab/（a+b），管內(nèi)流體流量等于一?！咀枇p失的計(jì)算】流體在圓管內(nèi)作層流流動，如將速度增加一倍，則阻力為原來的 倍。（2）流體在水平等徑直管中流動時的摩擦阻力損失hf所損

6、失的是機(jī)械能中的 項(xiàng)。（壓強(qiáng)能）水在圓形直管中作完全湍流時，當(dāng)輸送量、管長和管子的相對粗糙度不變，僅將其管徑縮小一半，則阻力變?yōu)樵瓉淼?倍。水由敞口恒液位的高位槽通過一管道流向壓力恒定的反應(yīng)器，當(dāng)管道上的閥門開度減小后，水流過直管的摩擦系數(shù)，管道總阻力損失。（增大不變）如右圖所示：已知：P水=1000左g . m-3 , P空氣=1-29kg . m-3 , R=5imm,則4p= N . m-2弋=_ （兩測壓點(diǎn)A.B間位差不計(jì)）解：（P + PgAz = Np = （pi - p）gR = （1000-1.29）* 9.81 * 0.051 = 499.7 Pa絲二"=。上q =

7、 2*499.7/1000/12 = 1p 10002下圖中高位槽液面保持恒定，液體以一定流量流經(jīng)管路，ab與cd兩段長度相等，管徑與管壁粗糙度相同，則（）。（1） U形壓 差計(jì)讀數(shù)R 1=R2；（2）液體通過ab與cd段能量損失。hfab = h 1cd；（3）ab與cd兩段壓差°A p.< pcd；（4） R1值表示。ab段流動能量損失 管路計(jì)算 【并聯(lián)管路】。當(dāng)兩管中流體均作層流流動，qv1/qv2=_8_。當(dāng)兩管中流體均作湍流流動,兩管并聯(lián)，若 dLZd/LN2,則 U hf1/hf2=_1并取入 1=A 2，貝U qv1/qv2=4_。解：層流流動732 國u 32

8、plud 2h =fp d 2p d 4qd4 lqd4 l=24/2 = 8l u2、I (ud2)2- .T77q/d5 I湍流流動 h 入Nj ;z即 q x -7 d5 /l-V1( 廣聲)0.5 (2/2) o=4f d 2d52 Vqd5 l說明：在一定流量下，流體在并聯(lián)管路中作連續(xù)定態(tài)流動時，流體阻力損失與并聯(lián)管數(shù)無關(guān)?！玖髁坑?jì)】測流體流量時，隨著流體流量的增大，轉(zhuǎn)子流量計(jì)兩端壓差值與變，孔板流量計(jì)兩端壓差值一增。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要特點(diǎn)是恒流速、恒壓差、變截面，孔板流量計(jì)的主要特點(diǎn)是變流速、變壓差、恒截面.用皮托管來測量氣體流速時，其測出來的流速是指皮托管頭部所處位置上氣體的點(diǎn)速度

9、。孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)Co,當(dāng)Re數(shù)增大，其值先減小，當(dāng)Re數(shù)增大到一定值時，Co保持為定值。在測速管中，測壓孔正對水流方向的測壓管液位代表_沖壓頭_,流體流過測速管側(cè)壁小孔的測壓管液位代表動壓頭_。綜合計(jì)算題用泵將20 的水從敞口貯槽送至表壓為1.5X105Pa的密閉容器，兩槽液面均恒定不變，各部分相對位置如附圖1所示。輸送 管路尺寸為。108 mmX4 mm的無縫鋼管，吸入管長度為20 m,排出管長度為100 m(各段管長均包括所有局部阻力的當(dāng)量長度)。當(dāng) 閥門為3/4開度時，真空表讀數(shù)為42 700 Pa，兩測壓口的垂直距離為0.5 m,忽略兩測壓口之間的阻力，摩擦系數(shù)可取為0.02。試

10、 求：(1)閥門3/4開度時管路的流量(m3/h)； (2)壓力表讀數(shù)(Pa)； (3)泵的壓頭(m)； (4)若泵的軸功率為10 kW,求泵的效率；(5)若 離心泵運(yùn)行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，試分析其原因。/ 16m解：(1)閥門3/4開度時管路的流量(m3/h)在貯槽液面0-0'與真空表所在截面1-1'間列柏努利方程。以0-0'截面為基準(zhǔn)水平面，有u 2 pu 2 pz + 0- + -0- = z + -i- + -+-1+ / j H其中,£Hf，0-1J + （£ l）二1- -Jd1u220 u 21- - 0.02 x x1 0.204u

11、 22 g 0.1 2 x 9.811 ,02 gp g 12 g p g于，。-1z0=0，u0=0,代入上式，得U=2.3=16 + 0 +1.5 x 1051000 x g+ 0.02 x100x0.12.322 x 9.81p0=0 （表壓），z1 =3 m, p1 =-42 700 Pa（表壓）m/sq - d2u = x 0.12 x2.3 >3600 毛5 m/hm/s 。44注意：a.當(dāng)管路長度包括局部阻力的當(dāng)量長度時表明局部阻力必需采用當(dāng)量長度法計(jì)從而不要畫蛇添足地用局部阻力系數(shù)法計(jì)算局 部阻力損失。b.進(jìn)出口阻力屬于局部阻力。(2)壓力表讀數(shù)(Pa)在壓力表所在截面2

12、-2'與容器液面3-3'間列柏努利方程。仍以0-0'截面為基準(zhǔn)水平面，有u2 pu2pZ + 2- +- Z + 3- + -6- + 乙 H22 gp g 32 g p gf，2 -3解得，2=3.23*10,(表壓)注意：a.柏努利方程左右兩邊的壓力項(xiàng)必須采用同一壓力基準(zhǔn)或同時用絕壓或同時用表若某截面的真空度為00kPa則該截面的表壓 為-200kPao(3)泵的壓頭(m)在真空表與壓力表所在截面間列柏努利方程，可得3.23 x 105 + 0.427 x 105八1000 義 9.81十 0=37.8 m(4)泵的有效功率Pe = p gqVH = 1000 x

13、9.8165x3600x 37.8 = 6.695 x 103 W=6.695 kW丑=Pe / P = 6.695/10 = 66.95%a(5)若離心泵運(yùn)行一年后發(fā)現(xiàn)有氣縛現(xiàn)象，原因是進(jìn)口管有泄露。2.【靜力學(xué)方程與伯努利方程的綜合應(yīng)用】如圖所示，用泵將水由低位槽打到高位槽(兩水槽均敞口，且液面保持不變)。已知 兩槽液面距離為20 m,管路全部阻力損失為5 m水柱，泵出口管路內(nèi)徑為50 mm,其上裝有U型管壓力計(jì)，AB長為6 m,壓力計(jì) 讀數(shù)R為40 mmHg, R為1200 mmHg, H為1mH2O。設(shè)摩擦系數(shù)為0.02。求： 泵所需的外加功(J/kg)； 管路中水的流速(m/s)；

14、A截面的表壓強(qiáng)(kPa)。gZ1 +解：計(jì)算泵所需的外加功以低位槽液面(1-1面)為位能基準(zhǔn)面，在低位槽液面(1-1面)與高位槽液面(2-2面)間列柏努利方程:二 gZ 2+P+經(jīng)+Z hp 2f ,1-2p - p u2 - u2 V 7h = g (z z ) + T1 + TH + - he 21 p2f ,1- 2p = p = p , z - z = 20 m, u 氏 0, u 氏 0,V H = 5h = 9.81 x 20 + 0 + 0 + 9.81 x 5 = 245.3 J/kge 計(jì)算管路中水的流速以A-A面為位能基準(zhǔn)面，在A-A面與B-B面間列柏努利方程:gz +紇+

15、隆=gz +紇+線+ V hA p 2 B p 2f, A - B因?yàn)閡1 = u 2，所以gzA + p-A- = gzBZ h 二(PJP "IT PJP gT f, A - BA由壓差計(jì)的原理（Pa + p叫）一（PB +p曙）=Pp）gR所以(P -P)gR (13600-1000)*9.81 *0.041000=4.94 kJ/kg又因?yàn)閆 hf,A - bC 勺 I2 = 0S "蔡 3 " 4.94解得：u = 2.03 m/s計(jì)算A截面的壓強(qiáng)由第一個 U 形壓差計(jì) P. = (P. -p)gR + PR + pg(ZR - z4)AiBB A對第二

16、個U形壓差計(jì)PB = PC -gg(H + ZB - zA)= Pa + P gR' - Pg(H + ZB - zA)PB (表)=P gR' - P g(H + zb - zA)所以PA (表)=(p i -p) gR + p gR' - P gH-p g (zB - zA) + P g (zB - zA)二(p i -P) gR +P gR - P gH=(1 3600 1000)臾 81 Q 04 *360e 9-8 1 1x2 1>0=1.552 x 105Pa利用位差輸液如本題附圖所示，水從貯水箱A經(jīng)異徑水平管B及C流至大氣中。已知水箱內(nèi)液面與管子中心

17、線間的垂直距離為5.5m，保持恒定，管段B的直徑為管段C的兩倍。水流經(jīng)B、C段的摩擦阻力分別為Z hf,B = 15 J / kg, Z f = 15 J / kg。由水箱至管段B及由管段B至管段C的突然縮小損失可以忽略，而管段C至外界的出口損失不能忽略。試求: （1）水在管路C中的流速；（2）水在管路B中的流速；（3）管段B末端內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)。解：（1）水在管路C中的流速在水箱1-1面入管C出口內(nèi)側(cè)2-2面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:U 2+ -i-=2S Wf ,1-2z = 5.5 m ；（表壓）;（表壓）；u2 = UCZ = 5.5 m ；（表壓）;z = 0 ； u =

18、 1.058 m/sS W = 15 + 30 = 45 J/kgU 29.81 x 5.5 = -c + 452u = 4.232 m/s（2）水在管路B中的流速u = u (d2/d2)= 4.232/4 = 1.058m/s B C C B（3）管段B末端內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)在水箱1-1面與管B出口內(nèi)側(cè)3-3面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準(zhǔn)面:U2+ -i-=2S Wf ,1-3S W= 15 J/kg9.81 x 5.5 = -p +1000管段B末端內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)P3 =184 x 1 04 Pa3 .如圖所示，常溫水由高位槽經(jīng)一。89 mmX3.5 mm的鋼管流向低位槽，兩槽液位恒定。這路中裝有孔板流量計(jì)和一個截止 閥。已知直管與局部阻力的當(dāng)量長度（不包括截止閥）總和為60 m。截止閥在某一開度時其局部阻力系數(shù)為7.5,此時讀數(shù)R 1=185 mmHg柱。試求：（1）此時管路中的流量及兩槽液面的位差；（2）此時閥門前后的壓強(qiáng)差及汞柱壓差計(jì)的讀數(shù)R2;若將閥門關(guān)小， 使流速減為原來的0.9倍，則讀數(shù)R 1為多少毫米汞柱？截止閥的阻力系數(shù)變?yōu)槎嗌?？已知孔板流量?jì)的流量與壓差關(guān)系式為qv = 3.32x l0-3JAp/p。式中p為流體的密度，kg/m3； Ap為孔板兩側(cè)壓差，Pa； QV為流量，m3/s。流體在管內(nèi)呈湍