1、流体流动一 选择与填空（4×15 共 60 分）1. 孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒_，变_；后者是恒_，变_。 边长为 0.5m 的正方形通风管道,其当量直径为_。答：截面，压差，压差，截面； 0.5 。2. 当 Re 为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数 =_，在粗糙管内呈湍流时，摩擦系数 与_、_有关。 答： 64/Re ， Re ，/d3. 对如图所示的测压装置，分别写出 12 的计算式。 （）图 _， （）图 _，（）（m） （）4下图中高位槽液面保持恒定，液体以一定流量流经管路，与两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，则：ab_cd， f ab_ _
2、f cd ，R 1_R 2(填 、 ) 5 层流与湍流的本质区别是：_。湍流流速层流流速 流道截面大的为湍流，截面小的为层流 层流的雷诺数湍流的雷诺数 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动6水从大管流入小管，管材相同，d 大 2d 小 ,管内流动为层流，则小管每米直管中因流动阻力产生的压降是大管中的_倍？A、8 B、16 C、32 D、32二 计算题1某流化床反应器上装有两个 U 管压差计，如本题附图所示。测得 R1 = 400 mm，R 2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，在右侧的 U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度 R3 =50 mm。求 A、B 两处的表压强
3、。解：U 管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度，由气柱高度所产生的压强差可以忽略。设 R2下端为 C 点，R 1下端为 D 点，因此可认为 PAP C,PBP D。PAP C = H2OgR3 + HggR2= 1000×9.81×0.05 + 13600×9.81×0.05= 7161 N/m2（表压）PBP D = PA + HggR1 = 7161 + 13600×9.81×0.4= 6.05×104 N/m2（表压）2 水以 2.5m/s 的流速流经 38×2.5 mm 的水平管，此管以锥形
4、管与另一 38×3 mm 的水平管相连。如附图所示，在锥形管两侧 A、B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经 A、B 两截面间的能量损失为 1.5 J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm 记） ，并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。 （水的密度取为 1000 kg/m3）解：上游截面 A-A，下游截面 B-B，通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。B,A2BA2 hfpugZpugZ式中 Z A = ZB = 0，u A = 2.5 m/s，hf A,B = 1.5 J/kg根据连续性方程式，对于不可压缩流体 2B2Ad4u有 m/s23.1475
5、.2duBA两截面的压强差为 B,A2Ahfup= = 868.55 N/m2105.23.15即 mmH2O6.80.86pAB由于 p B p AA.3. 用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为 76×2.5 mm。在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103 Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按 与 计算。由于管径不变，故式中 u 为吸入或排出管的流速 m/s。21uhf2u10hf排水管与喷头处的压强为 98.07×103 Pa（表压） 。求泵的有效功率。 （水的密
6、度取为1000 kg/m3）解：（1）水在管内的流速与流量设储槽水面为上游截面 1-1，真空表连接处为下游截面 2-2，并以截面 1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。122121 hfpugZpugZ式中 Z 1 = 0，Z 2 = 1.5 m，p 1 = 0（表压） ，p 2 = -24.66×103 Pa（表压）u1 0， 21uhf将上列数值代入柏努利方程式，解得水在管内的流速 u2m/s25./8.910246u水的流量 w s = uA= kg/s92.710.42（2）泵的有效功率设储槽水面为上游截面 1-1，排水管与喷头连接处为下游截面 2-2，仍以截面 1-1
7、为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。2122e121 hfpugZwpugZ式中 Z 1 = 0，Z 2 = 14 m，u 1 0，u 2 = 2 m/s，p 1 = 0（表压）p2 =98.07×103 Pa（表压） ， 221 uuf将上列数值代入柏努利方程式，解得J/kg4.285.1098714.we 泵的有效功率 N e = we·ws = 285.41×7.92 = 2260 W4. 如下图所示的输水系统, 用泵将水池中的水输送到敞口高位槽 , 管道直径均为83×3.5mm, 泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池
8、的水面高度为 4.8m, 压力表安装位置离贮水池的水面高度为 5m。当输水量为 36m3/h 时，进水管道的全部阻力损失为 1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为 4.9J/kg，压力表的读数为 2.5kgf/cm2，泵的效率为 70%，试求：两液面的高度差 H 为多少 m? 泵所需的实际功率为多少 KW? 真空表的读数多少 kgf/cm2? 解：取截面 0-0, 1-1, 2-2, 3-3 如图, 在截面 2-2 和 3-3 间列柏努利方程以 2-2 为基准面(目的求 H3) H2g+(p2/)+(u 22/2)=H3g +(p3/)+(u 32/2)+hf2-3 1at=9.807&#
9、215;10 4N/m2=1kg/cm2 u=Q/A=(36/3600)(/4)0.076 2=2.21m/s(2.5×9.807×104/103)+(2.212/2)=H3×9.81+4.9 245.2+2.44=9.81H3 +4.9H3 =242.74/9.81=24.74m H=H 3+5=24.74+5=29.74m 在 0-0 和 3-3 间列柏努利方程以 0-0 为基准面(求 We) H0g+(p0/)+(u 02/2)+We=Hg +(p3/)+(u 32/2)+hf 0-3We=Hg +hf 0-3=29.74×9.81+(1.96+4.9)=298.62J/kg Ms=Vs=(36/3600)×10 3=10kJ/s Ne=Ms·We= 10×298.62W N 实=Ne/=2986.2/0.70=4267W=4.267kW在 C-C 和 H 间列柏氏方程以 0-0 为基准面H0g +(p0/ )+(u 02/2)=H1g+(p1/)+(u 12/2)+hf 0-1(pa p1)/=4.8×9.81+(2.21 2/2)+1.96=51.49m2/s2 =51.49×103/(9.807×104)at=0.525kg/cm2
