第1章流体流动习题降拟答.docVIP

第一章 流体流动习题解答 1.解： 1atm=101325 Pa=760 mmHg 真空度=大气压—绝对压，表压=绝对压—大气压 所以出口压差为 p=N/m2 由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为Pa 混合气体的摩尔质量 混合气体在该条件下的密度为： 3.解：由题意，设高度为H处的大气压为p，根据流体静力学基本方程，得 大气的密度根据气体状态方程，得 根据题意得，温度随海拔的变化关系为  代入上式得 移项整理得 对以上等式两边积分， 所以大气压与海拔高度的关系式为 即： （2）已知地平面处的压力为101325 Pa，则高山顶处的压力为 将代入上式 解得H=6500 m，所以此山海拔为6500 m 。 4.解：根据流体静力学基本方程可导出 所以容器的压力为 5.解：mm 以设备内液面为基准，根据流体静力学基本方程 kPa 6.解： （1）如图所示，取水平等压面1—1’， 2—2’， 3—3’与4—4’，选取水平管轴心水平面为位能基准面。根据流体静力学基本方程可知 同理，有 ，） ， 以上各式相加，得 因为 同理，有 故单U形压差的读数为 （2）由于空气密度远小于液体密度，故可认为测压连接管中空气内部各处压强近似相等。 即 故有 因为 所以 此测量值的相对误差为 7.解：在A—A’，B—B’ 两截面间列伯努利方程 其中=0，=，=2.2J/kg 化简为 由题目知：输水量m3/h m3/s m/s m/s 查表得20℃水的密度为998.2kg/m3 所以 J/kg Pa （2）若实际操作中水为反向流动，同样在两截面间列伯努利方程 其中=0，=，=2.2 J/kg 化简为 由于流量没有变，所以两管内的速度没有变，将已知数据带入上式，得 Pa ，则求管径 查附录 13 进行管子规格圆整，最后选取管外径为83 mm，壁厚为3.5mm ，即合适的管径为。 9.解： 管内流体 有上式得出质量流速为 所以该气体在管内的流动类型为湍流。 （2）层流输送最大速度时，其雷诺数为2000，于是可通过下式计算：  质量流量 ，将上式配方得 所以当m 时管内油品的流速最大， （2）由牛顿粘性定律得 其中 代入上式得管道内剪应力的分布式 所以管壁处的剪应力 （负号表示与流动方向相反） 11.解： 根据题意可算出：mm，mm mm 通道截面积 m2 润湿周边mm = 0.218m m =40 m3/h=0.011 m3/s m/s 故该流型为湍流 12.解： 如课本图1-17，流体在内外管的半径分别为的同心套管环隙间沿轴向做定态流动，在环隙内取半径为r，长度为L，厚度为dr的薄壁圆管形微元体，运动方向上作用于该微元体的压力为 作用于环形微元体内外表面的内摩擦力分别为 因微元体作匀速直线运动，根据牛顿第二定律，作用于微元体上的合力等于零，即 简化后可得在层流条件下，带入上式可得 上式积分得 利用管壁处的边界条件 可得 所以同心套管环隙间径向上的速度分布为 13.解： 取桶内液面为1—1’截面，桶侧面开孔处的截面为2—2’截面，开孔处离桶底距离为h，从1—1’截面至2—2’截面列机械能守恒方程式，得 以2—2’截面为基准面，则 化解得 假设液体的水平射程为X，则 所以当h= 时，射程最远， 14.解： （1）对1—1’至2—2’截面间列伯努利方程，可得 取1—1’截面为位能基准面，由题意得所以 对1—1’至B—B’截面间列伯努利方程，可得 所以  （2）虹吸管延长后，增加使虹吸管出口流速u增加，从而引起降低；当降至与该温度水的饱和蒸汽压相等(时，管内水发生气化现象。由于此时，故对1—1’至B—B’截面间列伯努利方程，可得 所以 对1—1’至3—3’截面间列伯努利方程，可得 所以（负号表示在1—1’截面位置下方） 15．解：如图所示在截面间列伯努利方程式，以A点所在水平面为基准面，则： 其中 ，m，m/s 由题目已知可得 m/s 根据流体静力学方程：m 所以m 液体在孔盖上产生的压力：  螺钉能承受的工作应力： 解得 所以，要想将孔盖紧固，至少需要8个螺钉。 注意：此题中，也可将螺钉直径选为14mm，则结果为：需要9个螺钉。 17.解：取高位槽水面为上游截面，管路出口内侧为下游截面，在两截面之间列伯努利方程： m，m，，==， 化简得 m/s m3/h （2） 在截