1、1第 一 章 流 体 流 动流体的压力【 1-1】 容 器 A 中 的 气 体 表 压 为 60kPa， 容 器 B 中 的 气 体 真 空 度 为 Pa。 试 分 别 求.4120出 A、 B 二 容 器 中 气 体 的 绝 对 压 力 为 若 干 帕 ， 该 处 环 境 的 大 气 压 力 等 于 标 准 大 气 压 力 。解 标 准 大 气 压 力 为 101.325kPa容 器 A 的 绝 对 压 力 .pkaA+61325 容 器 B 的 绝 对 压 力 BP89 【 1-2】 某 设 备 进 、 出 口 的 表 压 分 别 为 -12kPa 和 157kPa， 当 地 大 气 压
2、力 为 101.3kPa。试 求 此 设 备 的 进 、 出 口 的 绝 对 压 力 及 进 、 出 的 压 力 差 各 为 多 少 帕 。解 进 口 绝 对 压 力 进 10389 p出 口 绝 对 压 力 出 5723 kPa进 、 出 口 的 压 力 差 pkPapkPa157（ 2） 169 或 8 9 16 流体的密度【 1-3】 正 庚 烷 和 正 辛 烷 混 合 液 中 ， 正 庚 烷 的 摩 尔 分 数 为 0.4， 试 求 该 混 合 液 在 20 下的 密 度 。解 正 庚 烷 的 摩 尔 质 量 为 ， 正 辛 烷 的 摩 尔 质 量 为 。/kgmol10 /kgmol
3、1将 摩 尔 分 数 换 算 为 质 量 分 数正 庚 烷 的 质 量 分 数 1403691正 辛 烷 的 质 量 分 数 20369从 附 录 四 查 得 20 下 正 庚 烷 的 密 度 ， 正 辛 烷 的 密 度 为/kgm3184/kgm3270混 合 液 的 密 度 /690367m流体静力学【 1-6】 如 习 题 1-6 附 图 所 示 ， 有 一 端 封 闭 的 管 子 ， 装 入 若 干 水 后 ， 倒 插 入 常 温 水 槽 中 ，管 中 水 柱 较 水 槽 液 面 高 出 2m， 当 地 大 气 压 力 为 101.2kPa。 试 求 ： (1)管 子上 端 空 间 的
4、 绝 对 压 力 ； (2)管 子 上 端 空 间 的 表 压 ； (3)管 子 上 端 空 间 的 真 空2度 ； (4)若 将 水 换 成 四 氯 化 碳 ， 管 中 四 氯 化 碳 液 柱 较 槽 的 液 面 高 出 多 少 米 ？解 管 中 水 柱 高 出 槽 液 面 2m， h=2m 水 柱 。(1)管 子 上 端 空 间 的 绝 对 压 力 绝p在 水 平 面 处 的 压 力 平 衡 ， 有.绝绝 大 气 压 力102981250 （ 绝 对 压 力 ）pghPa(2)管 子 上 端 空 间 的 表 压 表p表 绝 -大 气 压 力 =815021960 p a(3)管 子 上 端
5、 空 间 的 真 空 度 真p真 表 =-19620 pPa(4)槽 内 为 四 氯 化 碳 ， 管 中 液 柱 高 度 hclh4水常 温 下 四 氯 化 碳 的 密 度 ， 从 附 录 四 查 得 为 /clkgm43159 .hm102 594【 1-8】 如 习 题 1-8 附 图 所 示 ， 容 器 内 贮 有 密 度 为 的 液 体 ， 液 面 高 度 为/31250kg3.2m。 容 器 侧 壁 上 有 两 根 测 压 管 线 ， 距 容 器 底 的 高 度 分 别 为 2m 及 1m， 容 器 上 部 空 间 的 压力 （ 表 压 ） 为 29.4kPa。 试 求 ： (1)压
6、 差 计 读 数 （ 指 示 液 密 度 为 ） ； (2)A、 B 两 个 弹/34k簧 压 力 表 的 读 数 。解 容 器 上 部 空 间 的 压 力 .29 4（ 表 压 ）pkPa液 体 密 度 ， 指 示 液 密 度/31250kgm/301kgm(1)压 差 计 读 数 R=?在 等 压 面 1上p. .hRgphRgp1 00 322 习 题 1-6 附 图习 题 1-8 附 图30因 g， 故R(2) .Apg Pa3 3321940215986410.B流量与流速【 1-12】 有 密 度 为 的 液 体 ， 在 内 径 为 60mm 的 管 中 输 送 到 某 处 。 若
7、 其 流 速 为/3180kgm， 试 求 该 液 体 的 体 积 流 量 、 质 量 流 量 与 质 量 流 速 。/0 8ms () h/kgs/2kgms解 (1) 体 积 流 量 ./.22330 6 81084 4Vqdu h(2) 质 量 流 量 /m kgs3147 (3) 质 量 流 速 /().227=0 64qmA连续性方程与伯努利方程【 1-15】 常 温 的 水 在 如 习 题 1-15 附 图 所 示 的 管 路 中 流 动 。 在 截 面 1 处 的 流 速 为 ，./05ms管 内 径 为 200mm， 截 面 2 处 的 管 内 径 为 100mm。 由 于 水
8、 的 压 力 ， 截 面 1 处 产 生 1m 高 的 水柱 。 试 计 算 在 截 面 1 与 2 之 间 所 产 生 的 水 柱 高 度 差 h 为 多 少 （ 忽 略 从 1 到 2 处 的 压 头 损 失 ）?解 ./105us.,.dm120 1.()/225us21pu2105187u287p Pa.910hmg4习 题 1-15 附 图 习 题 1-16 附 图另 一 计 算 法 221pugg205198h m计 算 液 柱 高 度 时 ， 用 后 一 方 法 简 便 。【 1-19】 如 习 题 1-19 附 图 所 示 ， 有 一 高 位 槽 输 水 系 统 ， 管 径 为
9、 。 已 知 水.m573在 管 路 中 流 动 的 机 械 能 损 失 为 (u 为 管 内 流 速 )。 试 求 水 的 流 量 为 多 少 。245fh /3h欲 使 水 的 流 量 增 加 20%， 应 将 高 位 槽 水 面 升 高 多 少 米 ？解 管 径 ，.5dm机 械 能 损 失24fuh(1) 以 流 出 口 截 面 处 水 平 线 为 基 准 面 ，,121250？Zu45ug/ms12986 623水 的 流 量 ./.Vqdu mh33054710 4(2) 10Vq./265 us()213Zgu(.) .Zm13781 9高 位 槽 应 升 高 785 【 1-2
10、3】 (1)温 度 为 20 、 流 量 为 的 水 ， 在/4Ls的 直 管 中 流 动 ， 试 判 断 流 动 类 型 ； (2)在 相 同 的 条.m57件 下 ， 水 改 为 运 动 黏 度 为 的 油 ， 试 判 断 流 动 类 型 。./24cms解 (1) .,/.,./VdqsPaskgm3330510， 510982习 题 1-19 附 图习 题 1-20 附 图5流 速 ./(.)Vqumsd3224108 5雷 诺 数 Re 539104为 湍 流(2) ././vcmss242410 雷 诺 数 .e58为 层 流duv【 1-28】 水 的 温 度 为 10 ， 流
11、量 为 ， 在 直 径 、 长 为 100m 的 直 管30Lh.m573中 流 动 。 此 管 为 光 滑 管 。 (1)试 计 算 此 管 路 的 摩 擦 损 失 ； (2)若 流 量 增 加 到 ， 试 计 算9Lh其 摩 擦 损 失 。解 水 在 10 时 的 密 度 ， 黏 度 ，.397kgm.,.,Pasdl3106 05 1光 滑 管 。(1) 体 积 流 量 /.VqLh330流 速 ./.u msd22467 6054雷 诺 数 Re.3 0 918层 流16摩 擦 系 数 578摩 擦 损 失 (.)/.fluh Jkgd2 20467 3=0 81 (2) 体 积 流
12、量 /90 VqLhmh因 流 量 是 原 来 的 3 倍 ， 故 流 速 /us0467 雷 诺 数 湍 流Re17856对 于 光 滑 管 ， 摩 擦 系 数 用 Blasius 方 程 式 计 算. .e()0250254137也 可 以 从 摩 擦 系 数 与 雷 诺 数 Re 的 关 联 图 上 光 滑 管 曲 线 上 查 得 ， 。.037摩 擦 损 失 (.)/.224= =0 5 fluh Jkgd【 1-29】 试 求 下 列 换 热 器 的 管 间 隙 空 间 的 当 量 直 径 ： (1)如 习 题 1-29 附 图 (a)所 示 ， 套 管式 换 热 器 外 管 为 ，
13、 内 管 为 ； (2)如 习 题 1-29 附 图 (b)所 示 ， 列 管 式m9m1换 热 器 外 壳 内 径 为 500mm， 列 管 为 的 管 子 174 根 。256习 题 1-29 附 图解 (1)套 管 式 换 热 器 ， 内 管 外 径 ， 外 管 内 径.04dm.201dm当 量 直 径 .21087ed(2) 列 管 式 换 热 器 ， 外 壳 内 径 ， 换 热 管 外 径 ， 根 数 根.25d.1025d174n当 量 直 径 ()(.(.).2 2107449end m【 1-32】 如 习 题 1-32 附 图 所 示 ， 有 黏 度 为 、 密 度 为 的
14、 液 体 ， 从 高 位.17Pas/3765kg槽 经 直 径 为 的 钢 管 流 入 表 压 为 的 密 闭 低 位 槽 中 。 液 体 在 钢 管 中 的 流 速m40 6M为 ， 钢 管 的 相 对 粗 糙 度 ， 管 路 上 的 阀 门 当 量 长 度 。 两 液 槽 的 液 面 保/1s/ 2d 50eld持 不 变 ， 试 求 两 槽 液 面 的 垂 直 距 离 H。解 在 高 位 槽 液 面 至 低 位 槽 液 面 之 间 列 伯 努 利 方 程 计 算 H， 以 低 位 槽 液 面 为 基 准 面 。，,.ppPau612 12（ 0表 压 ） 10， 两 槽 流 速 0,/
15、,.管 内 流 速 管 径ZHumsdm液 体 密 度 /.33765， 黏 度 170kgPas雷 诺 数 .Re.43065湍 流du/2， 查 得管 长 ， 阀 门 ， 高 位 槽 的 管 入 口 ， 低 位 槽 管 出 口 ， 903169lm0eld0 5=1弯 头 .07522elpuHgdg.6 2119017507539759868 m管 路 计 算7【 1-35】 用 的 钢 管 输 送 流 量 为 的 原 油 ， 管 长 为 ， 油 管 最 大689m/60kgh10km承 受 压 力 为 。 已 知 50 时 油 的 密 度 为 ， 黏 度 为 。 假 设 输 油 管 水
16、.MPa7 /389m8Pas平 铺 设 ， 其 局 部 摩 擦 阻 力 损 失 忽 略 不 计 ， 试 问 为 完 成 输 油 任 务 ， 中 途 需 设 置 几 个 加 压 站 ？解 .,/mdlkqkgh01 6,/./3389018=07 VPasm./.226154qusd.Re308907层 流.e612因 为 是 等 直 径 的 水 平 管 路 ， 其 流 体 的 压 力 降 为fluph PaMd23710=89 =3023 5油 管 最 大 承 受 压 力 为 .MPa57加 压 站 数 .341n需 设 置 2 级 加 压 ， 每 级 管 长 为 50km， 每 级 的 ，
17、 低 于 油 管 最 大 承./.273165pPa受 压 力 。流 量 的 测 定【 1-40】 在 管 径 的 管 路 中 心 处 安 装 皮 托 测 速 管 ， 测 量 管 路 中 流 过 的 空 气 流3258量 。 空 气 温 度 为 21 ， 压 力 为 （ 绝 对 压 力 ） 。 用 斜 管 压 差 计 测 量 ， 指 示 液 为 水 ，.51470Pa读 数 为 200mm， 倾 斜 角 度 为 20 度 。 试 计 算 空 气 的 质 量 流 量 。解 空 气 温 度 ， 绝 对 压 力 ， 空 气 的 密 度 为39TK147pkPa./. 32983pMgmRTsinsi.0608a水 的 密 度 /301kgmax. ./0298142787Ru ms空 气 的 黏 度 .518Ps8maxaxRe .550392781420du查 得 max.086u./08627s空 气 质 量 流 量 ()/2 3917432 4mqdukgs
