材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)
材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)
第一章 流体的主要物理性质
1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？
答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。
2、在图3.20所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q 各为若干?(注意：管B 端并未接触水面或探入水中) 解：选取过水断面1-1、2-2及水平基准面O-O ，列1-1面(水面)到2-2面的贝努
利方程
再选取水平基准面O ’-O ’，
列过水断面2-2及3-3的贝努利方程
(B) 因V2=V3 由式(B)得
图3.20 虹吸管
g
p H g p a 22022
2121υ
γυγ++=++g
p p a
222
2
2
υγ
γ+
+
=g
p g p H H a 202)(232
2221υγυγ+
+=+++g
g p 2102823
22
2
υ
υ
γ+
=+
+
)
(19620981022a p p =?
=
5、有一文特利管(如下图)，已知d1=15cm，d2=10cm，水银差压计液面高差
?h =20cm。若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。
解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p1和p2，则由式const
v
p
=
+
2
2
ρ
可建立有关此截面的伯努利方程：
ρ
ρ
2
2
2
1
2
1
2
2
p
v
p
v
+
=
+
根据连续性方程，截面1和2上的截面积A1和A2与流体流速v1和v2的关系式为
2
2
1
1
v
A
v
A=
所以
]
)
(
1[
)
(2
2
1
2
2
1
2
A
A
p
p
v
-
-
=
ρ
通过管子的流体流量为
]
)
(
1[
)
(2
2
1
2
2
1
2
A
A
p
p
A
Q
-
-
=
ρ
)
(
2
1
p
p-用U形管中液柱表示，所以
074
.0
)
)
15
.0
1.0
(
1(
10
)
10
1
10
55
.
13
(
2.0
81
.9
2
)1.0(
4
]
)
(
1[
)
(
2
2
2
2
3
3
3
2
2
1
2
'
2
=
-
?
?
-
?
?
?
?
=
-
-
?
=
π
ρ
ρ
ρ
A
A
h
g
A
Q(m3/
s)
式中ρ、'ρ——被测流体和U形管中流体的密度。
如图6-3—17(a)所示，为一连接水泵出口的压力水管，直径d=500mm，弯管与水平的夹角45°，水流流过弯管时有一水平推力，为了防止弯管发生位移，筑一混凝土镇墩使管道固定。若通过管道的流量0.5m3/s，断面1-1和2-2中心点的压力p1相对=108000N/㎡，p2相对=105000N/㎡。试求作用在镇墩上的力。
[解] 如图6—3—17(b)所示，取弯管前后断面1—1和2-2流体为分离体，现分析分离体上外力和动量变化。
设管壁对流体的作用力R，动量方程在x轴的投影为：
则
动量方程在x轴的投影为：
镇墩对流体作用力的合力R的大小及方向为：
流体对镇墩的作用力P 与R 的大小相等方向相反。
1-2某种液体的密度ρ=900 Kg ／m 3，试求教重度y 和质量体积v 。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：
)m /(88208.9900g 3N V
G
=*===
ργ