流体流动习题答案

流体流动习题

1. 雷诺准数的表达式为_________。当密度ρ＝1000kg/m3,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m/s 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______、 答案:Re=d ｕρ/μ ; 105; 湍流

2. 某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管

中心的最大流速为2m/s,此时管内的平均流速为

_________、 答案: 1m/s

3. 圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11、8kg/s/,其体积

流量为______、平均流速为_______、答案:0、0118m3/s ;1、5m/s

4. 管出口的局部阻力系数等于__1、0___,管入口的局部阻力系数等于__0、5__、

5. 流体在园直管内流动,当Re≥4000时的流型称为＿＿＿, 其平均速度与最大流速的关

系为＿＿＿,而Re≤2000的流型称为＿＿＿,平均速度与最大流速的关系为＿＿＿。 答案:湍流; ≈0、8umax; 层流; ＝0、5 umax

6. 某设备上,真空度的读数为80mmHg,其绝压=____mH2O= _____Pa 、 (该地区的大气压为

720mmHg) 答案: 8、7mH2O ; 8、53×104pa

7. 应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件就是______________。 8.流体静压强P 的作用方向为( B )

A.指向受压面

B.垂直指向受压面

C.垂直受压面

D.平行受压面 9、 层流与湍流的本质区别就是 ( D ) A 、 湍流流速>层流流速;

B 、 流道截面大的为湍流,截面小的为层流;

C 、 层流的雷诺数<湍流的雷诺数;

D 、 层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。

10、 在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径就是细管的2倍,则细管流速就是粗管的( C )倍

A 、 2

B 、 8

C 、 4

11、 某液体在一等径直管中作稳态流动,若体积流量不变,管内径减小为原来的一半,假定管内的相对粗糙度不变,则层流时,流动阻力变为原来的( C )

2

22322642d lu

u d l du u d l h f ρμμ

ρλ=

⋅⋅=⋅⋅=

1624

4

212

212

212212121

2==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛==d d d d d d d u d u h h f f

12、 如图所示,三个容器A 、B 、C 内均装有水,容器C 敞口。密闭容器A 、B 间的液面高度差为z1=1m,容器B 、C 间的液面 高度差为z2=2m,两U 形管下部液体均为水银,其密度ρ0=13600kg/m3,高度差分别为R=0、2m,H=0、1m,试求:容器A 、B 上方压力表读数pA 、pB 的大小。

例1-1附图

13、用离心泵经φ57×3、5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg/m3,粘度为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度Z保持20m,见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为25m,反应器内的压力恒定为4kgf/cm2(表压) ,有机溶液输送量为6m3/h,泵的效率为60%,试确定泵提供的轴功率。

【解】取敞口贮槽液面为1-1截面,反应器内液面为2-2截面,在1-1与2-2截面间列柏努利方程,并以1-1截面为基准面:

gZ1+(u12/2)+(p1/ρ)+W=gZ2+(u22/2)(p2/ρ)+Σhf1-2

W=(Z2-Z1)g+[(u22-u12)/2]+[(p2-p1)/ρ]+Σhf1-2

Σhf1-2 =λ[(l+le )/d](u2/2)

u=(6/3600)/[(π/4)×0、052]=0、8488m/s

u1≈u2≈0 Z1=0

Re=duρ/μ=0、05×0、8488×800/(20×10-3)

=1697、6<2000

则λ=64/Re=64/1697、6=0、0377

Σhf1-2 =0、0377×(25/0、05)×(0、84882/2)=6、7904/、kg

故W=(20-0)×9、807+4×9、807×104/800+6、7904

=693、5J/kg

N=QρW/η＝1、541kw

附图1 0

14、如附图所示,高位槽中水分别从BC与BD两支路排出,其中水面维持恒定。高位槽液面

与两支管出口间的距离为10m 。AB 管段的内径为38mm 、长为28m;BC 与BD 支管的内径相同,均为32mm,长度分别为12m 、 15m(以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度)。各段摩擦系数均可取为0、03。试求:

(1)BC 支路阀门全关而BD 支路阀门全开时的流量;

(2)BC 支路与BD 支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。 解:(1)在高位槽液面与BD 管出口外侧列柏努利方程:

f W u

g z p u g z p ∑+++=++2

2222111

2

121ρρ 简化 : fABD W zg ∑=∆

而 2

22

22211u d l u d l W W W BD AB fBD

fAB fABD λλ+=∑+∑=∑

∴ 2

032.015

03.02038.02803.081.9102221u u ⨯

⨯+⨯⨯=⨯ 化简 1.9803.705.112221

=+u u 又由连续性方程: 1121221241.1)32

38

()(u u u d d u === 代入上式:

1.9841.103.705.112

1221

=⨯+u u 解得:s m u /98.11= 流量:h m s m u d q V /08.8/10244.298.1038.0785.04

3332121=⨯=⨯⨯==

-π

(2)当 BD,BC 支路阀均全开时:

ΘC ,D 出口状态完全相同,分支管路形如并联管路,

fBD fBC W W ∑=∑∴

2

2222233u d l u d l BD BC λλ= 22

231512u u =∴

23118.1u u =∴ (1)

又 321V V V q q q +=