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1、冶金设备基础习题主讲教师：李运姣 College of Metallurgical science and Engineering, CSU2004. 5. 1 1.流体的基本性质与流体流动现象1-1 流体的连续介质模型的含义是什么？1-2 什么叫流体的压缩性和膨胀性？什么叫不可压缩流体？1-3 什么叫理想流体？1-4 写出牛顿粘性定律的数学表达式，说明各符号的意义。1-5 流体的粘度是如何产生的？它的物理意义和单位是什么？动力粘度与运动粘度有何关系？1-6 流体的流动型态可分为哪几种？其叛别依据是什么？1-7 紊流有何特点？如何将工程中不稳定的紊流现象转化为稳定流动现象来处理？ 1-8 50
2、kg密度为1600 kgm-3的溶液与50kg 25的水混合，问混合后溶液的密度为多少？（设混合前后溶液的体积不变）。1-9 如图所示为一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u为0.8ms-1，平板与固定板之间的距离，油的粘度为1.253Pas，由平板所带动的油运动速度呈现直线分布，问作用在平板单位面积上的粘性力为多少？1-10 25水在内径为50mm的管内流动，流速为2ms-1，试求其雷诺准数为若干？1-11 运动粘度为4.4cm2s-1的油在内径为50mm的管道内流动，问：（1）油的流速为0.015ms-1时，其流动ss型态如何？（2）若油的流速增加5倍，其流动型态是否发生变化？1-12
3、某输水管路，水温为20，管内径为200mm，试求：（1）管中流量达到多大时，可使水由层流开始向湍流过渡？（2）若管内改送运动粘度为0.14cm2s-1的某种液体，且保持层流流动，管中最大平均流速为多少？2 流体静力学基本方程2-1 何谓绝对压力、表压和真空度？它们之间有何关系？2-2 写出流体静力学基本方程式，说明方程式中各项的物理意义及方程式的应用条件。2-3 某地区大气压力为750mmHg。有一设备需在真空度为600mmHg条件下工作，试求该设备的绝对压力，以mmHg和Pa表示。2-4 如附图所示，回收罐中盛有密度分别为1200kgm-3和1600kgm-3的两种液体，罐上方与大气相通，设
4、大气压力为100kPa，其它数据如图所示，试求M、N两点所受压力。2-5如附图所示，在盛有空气的球形密封容器上联有两根玻璃管，一根与水相通，另一根装有水银，若h1=0.3m，求h2=?2-6如附图所示，已知容器A中水面上的压力P0=2.5104Pa，h=0.5m，h1=0.2m，h2=0.5m，h3=0.22m。酒精密度为800kgm-3，水银密度为13600kgm-3。求空气室中的压力为多少？ 2-7 如图所示为一真空测试装置。当真空度为零时，杯中液面和测试管中的液面都位于0标线处。杯中装有水银，若杯内径为0.06m，测试管内径为6mm，h=0.3m。（1）试确定真空度的计算公式；（2）求出
5、在上述给定条件下真空度的数值。2-8 常温水在如附图所示的管道中流过，现用一复式U形压差计（即两个U形压差计串联组成）测定a、b两点的压差。指示液为汞，其余充满水。水的密度为1000kgm-3，汞的密度为13600kgm-3，现测得：h1=1.2m，h2=0.8m，h3=1.3m，h4=0.6m。试计算a、b两点间的压差。2-9 本题附图为远距离测量控制装置示意图，用以测定分相槽内煤油和水的相界面位置。已知两吹气管出口的距离H=1m，U型管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820kgm-3。试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离h。2-10 用本题附图中的串联U型管压差计
6、测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U型管压差计的指示液为水银，两U型管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及h4=1.4m。锅炉中水面与基准面间的垂直距离hs=3m。大气压强pa=99.3103Pa。试求锅炉上方水蒸气的压力p。2-11 如图所示的测压管分别与三个设备相通，连通管的上部都是水，下部都是水银，三个设备是水面处于同一水平面上。问：（1）1、2、3处的压力是否相等？（2）4、5、6处的压力是否相等？（3）若h1=100mm，h2=200mm，且设备B直接与大气相通（大气压力为1.013105Pa），求A、C两设备水面上的压力
7、。 3 流体动力学基本方 3-1 什么叫稳定流动与不稳定流动？3-2 什么叫流线和流管？3-3 试述体积流量、质量流量和质量流速的概念。3-4 写出欧拉方程的表达式，说明其适用条件。3-5 分别写出理想流体与实际流体的柏努利方程，说明各项的单位及物理意义。3-6 已知流体运动的速度场为： 式中：a为常数。试求t=1时，过（0，b）点的流线方程。3-7 证明不可压缩流体的连续性方程式有如下形式： 并回答：（1）上述方程的物理意义是什么？ （2）该方程式是否适用于不稳定流动？3-8 密度为1500kgm-3的某液体流经一573.5mm的管道，若其流速为0.8ms-1， 求该液体的体积流量（m3h-
8、1）、质量流量（kgs-1）和质量流速（kgm-2s-1）。3-9 某列管式换热器的管束由121根252.5mm的钢管组成。空气以9ms-1的速度在列管内流动。已知空气在管内的平均温度为50、压力为1.96105Pa(表压)，当地大气压为9.87104Pa。试求：（1）空气的质量流量；（2）操作条件下空气的体积流量；（3）将（2）的计算结果换算为标准状况下空气的体积流量。3-10 如附图所示，一变径输水管道内径分别为：d1=25mm，d2=80mm，d3=50mm。试求流量为20m3h-1时各管道的平均流速。3-11 如图所示水平放置的分支管路，已知D=100mm，Q=0.015 ls-1，d
9、1=d2=25mm，d3=50mm，Q1=3Q3，2=4ms-1。求Q1、Q2、Q3及1、。3-12 测量流速的皮乇管如附图所示，设被测流体密度为，测压管内液体密度为1，测压管中液面高度差为h。证明所测管中流速为： 3-13 水流过一变径管，细管为382.5mm的管子，粗管为533mm的管子。水在细管中流速为2.5ms-1，在A、B两点各插入一垂直玻璃管，如附图所示。已知两点间的能量损失为0.343Jkg-1，问两玻璃管中的水面相差多少？3-14水在如附图所示的管中流动，截面1处的内径为200mm，流速为0.5ms-1，水的压力产生的水柱高度为1m，截面2处的内径为100mm。若忽略两截面间的
10、能量损失，试计算在两截面处的水柱高度差h。3-15 用离心泵把20的水从贮槽送至水洗塔顶部，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762.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66103Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按hf,1=22,hf,2=102计算，由于管径不变，故式中为吸入排出管的流速(ms-1)。排水管与喷头连接处的压力为9.807104Pa(表压)。试求泵的有效功率。3-16 用压缩空气将密度为1100kgm-3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液面维持恒定。管路径均为603.5mm，其它尺寸见本题附图。各管段的能量
11、损失为hf,AB=hf,CD=2,hf,BD=1.182。两压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm，h=200mm时：（1）压缩空气的压力P1为若干？（2）U型管压差计读数R2为多少？3-17 如图所示，某厂用压缩空气压送扬液器中密度为1840kgm-3的浸出料浆，流量为3m3h-1。管道采用373.5mm的无缝钢管，总的能量损失为1m液柱（不包括出口损失），假设两槽中液位恒定，试求压缩空气的压力。3-18 图示吸液装置中，吸入管尺寸为322.5mm，管的下端位于水面下2m，并装有底阀及拦污网，该处的局部压头损失为。若截面2-2处的真空度为4m水柱，由1-1截面至2-2截面的压头损失为
12、。求： （1）吸入管中水的流量，m3h-1； （2）吸入口1-1处的表压。3-19 在图示装置中，水管直径为573.5mm。当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压，而在阀门开启后，压力表读数降至0.2大气压，设总压头损失为0.5m。求水的流量为若干m3h-1?3-20 某烟道系统如附图所示，两分烟道完全对称排列，标准状态下烟气总流量QVO=7200Nm3h-1，烟气平均湿度t=819，烟气密度=1.3kgm-3，分支烟道断面尺为0.60.6m2，总烟道断面为0.721.0m2。求自分烟道入口处1至烟道底部II的总压头损失。3-21 本题附图所示的贮槽内径D为2m，槽底与内径do为32mm的钢管
13、相连，槽内无液体补充，其液面高度h1为2m(以管子中心线为基准)。液体在本题管内流动时的全部能量损失可按hf=202公式计算，式中为液体在管内的流速ms-1。试求当槽内液面下降1m时所需的时间。 4 相似理论与量纲分析原理4-1 试述几何相似、运动相似、动力相似的概念，并举例说明之。4-2 什么叫力学相似准则？试说明各相似准则的物理意义。4-3 什么叫量纲？基本量纲的选择有什么要求？4-4 什么叫量纲分析方法？量纲分析方法的理论依据是什么？4-5 用相似准则来描述物理现象有何优点？4-6 测量水管阀门的局部阻力系数，拟用同一管道通过空气的办法进行。已知水和空气的温度均为20，管路直径为50mm。（1）当水的流速为2.5ms-1时，风速应为多大？（2）通过空气时测得的压力损失应扩大多少倍才是通过水时的压差？4-7 某烟气以8ms-1的速度在烟道中流动，通过烟道的压降为120Pa。测得烟气温度为500，密度为0.4kgm-3，粘度为3.610-5Pas。今欲采用20的水作为模型进行实验研究，模型与实的特征尺寸之比为1/10，试问：（1）为了保证流动相似，模型中水的流速应为多少？（2）模型中的压降为多少？4-8 实验研究表明，固体颗粒在流体中匀速沉降速度与固体颗粒的直径d、密度s、及流体的密度、粘度和重力速度g有关，试用量纲分析方法建立固体颗粒匀速沉降速度
