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1、第一章第一章 流体流动流体流动1.解：由 绝对压强 =大气压强 真空度 得到：设备内的绝对压强 P绝绝= 98.7103Pa -13.3103Pa=8.54103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3103 Pa2.分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P油螺解：P螺 =ghA = 9609.81(9.6-0.8)3.140.762= 150.307103 N螺 = 39.031033.140.0142n P油螺 得 n 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉3.分析：根据静力学基本原则，对于右边的管压差计，aa为等压面，对于左边的压差计，bb为另一等压
2、面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。解：设空气的密度为 g，其他数据如图所示 aa处 PA +ggh1 =水gR3 +水银R2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：PA = 1.01039.810.05 + 13.61039.810.05= 7.16103 Pab-b处 PB +ggh3 = PA +ggh2 +水银gR1PB = 13.61039.810.4 + 7.16103 =6.05103Pa4.分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中11和44为等压面，22和33为等压面，且11和22的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解解
3、：设插入油层气管的管口距油面高 h 在11与22截面之间P1= P2+水银gR P1 = P4 ，P2 = P3且 P3=煤油gh ， P4 =水g（H-h）+煤油g（h + h）联立这几个方程得到 水银gR =水g（H-h）+煤油g（h + h）-煤油gh 即水银gR =水gH +煤油gh -水gh 带入数据 得到:= 0.4185 分析：首先选取合适的截面用以连接两个管，本题应选取如图所示的11截面，再选取等压面，最后根据静力学基本原理列出方程，求解解：设11截面处的压强为1 . 对左边的管取-等压面， 由静力学基本方程 0 +水g(h5-h4) = 1 +水银g(h3-h4) 代入数据0
4、 + 1.01039.81(3-1.4)= 1 + 13.61039.81(2.5-1.4)对右边的管取-等压面，由静力学基本方程1 +水g(h3-h2) =水银g(h1-h2) + 代入数据:1 + 1.01039.812.5-1.2= 13.61039.812.3-1.2 + 99.3103解着两个方程 得:0= 3.64105Pa6. 分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解解：由静力学基本原则，选取11为等压面，对于管左边 表 +油g(h1+R) = 1对于管右边 2 =水gR +油gh2, 表 =水gR +油gh2 -油g(
5、h1+R)=水gR -油gR +油g（h2-h1）当表= 0时，扩大室液面平齐 即 （D/2）2（h2-h1）=（d/2）2R, h2-h1 = 3 mm表= 2.57102Pa7.解：空气的体积流量 S = uA = 9/40.02 2 121 = 0.342 m3/s质量流量 ws =S=S (MP)/(RT)= 0.34229(98.7+196)/8.315323=1.09/s换算成标准状况 V1P1/V2P2 =T1/T2S2= P1T2/P2T1S1 = (294.7273)/(101323) 0.342= 0.843 m3/s8.分析：此题涉及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能
6、量恒算问题，一般运用的是柏努力方程式。运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面，对于本题来说，合适的截面是高位槽11,和出管口 22,如图所示，选取地面为基准面。解：设水在水管中的流速为 u ，在如图所示的11, ，22,处列柏努力方程Z1 + 0 + 1/= Z2+ 22 + 2/ + f（Z1 - Z2）g = u2/2 + 6.5u2 代入数据(8-2)9.81 = 7u2 , u = 2.9m/s换算成体积流量: VS = uA= 2.9 /4 0.12 3600= 82 m3/h 9. 分析:根据水流过 A、B 两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解解：设水流经两
7、截面处的流速分别为 uA、 uB uAAA = uBAB uB = （AA/AB ）uA = （33/47）22.5 = 1.23m/s,在两截面处列柏努力方程Z1 + 122 + 1/ = Z2+ 222 + 2/ + f Z1= Z2 （1-2）/ = f+（12-22）2 g（h1-h 2）= 1.5 + (1.232-2.52)/2 h1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm 即 两玻璃管的水面差为88.2mm10. 分析：考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方
8、程。解：总能量损失hf=hf+，1hf，2 u1=u2=u=2u2+10u=12u在截面与真空表处取截面作方程： z0g+u02/2+P0/=z1g+u2/2+P1/+hf，1（ P0-P1）/= z1g+u2/2 +hf，1 u=2m/s ws=uA=7.9kg/s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z1g+u2/2+P1/+We=z2g+u2/2+P2/+hf，2We= z2g+u2/2+P2/+hf，2（ z1g+u2/2+P1/）=12.59.81+（98.07+24.66）/998.210+102=285.97J/kg Ne= Wews=285.977.9=2.26kw11.分析：
9、看似一个普通的解柏努力方程的题，分析槽内无液体补充，则管内流速并不是一个定值而是一个关于液面高度的函数，抓住槽内和管内的体积流量相等列出一个微分方程，积分求解。解：在槽面处和出口管处取截面1-1，2-2列柏努力方程:h1g=u2/2+hf =u2/2+20u2u=(0.48h)1/2=0.7h1/2 槽面下降 dh，管内流出 uA2dt 的液体Adh=uA2dt=0.7h1/2A2dt dt=A1dh/（A20.7h1/2） 对上式积分：t=1.h12. 分析：本题是一个循环系统，盐水由 A 经两个换热器被冷却后又回到 A 继续被冷却，很明显可以在 A-换热器-B 和 B-A 两段列柏努利方程
10、求解。解：（1）由 A 到 B 截面处作柏努利方程: 0+uA/2+PA/1=ZBg+uB2+PB+9.81管径相同得 uA=uB （PA-PB）/=ZBg+9.81由 B 到 A 段，在截面处作柏努力方程B ZBg+uB2+PB/+We=0+uA+PA/+49We=（PA-PB）/- ZBg+49=98.1+49=147.1J/kg WS=VS=36/36001100=11kg/sNe= WeWS=147.111=1618.1w 泵的抽功率 N= Ne /76%=2311.57W=2.31kw（2）由第一个方程得（PA-PB）/=ZBg+9.81得 :PB=PA-（ZBg+9.81）=6.2
11、104Pa13. 解：对上下两槽取截面列柏努力方程:0+0+P1/=Zg+0+P2/+f =107.9110+3498u 在压强管的 B，C 处去取截面，由流体静力学方程得PB+g（x+R1）=Pc +g（hBC+x）+水银R1gPB+11009.81（0.045+x）=Pc +11009.81（5+x）+13.6109.810.045PB-PC=5.95104Pa 在 B，C 处取截面列柏努力方程:0+uB/2+PB/=Zg+uc2/2+PC/+f，BC管径不变，ub=u c PB-PC=（Zg+f，BC）=1100（1.18u2+59.81）=5.95104Pau=4.27m/s 压缩槽内
12、表压 P1=1.23105Pa（2）在 B，D 处取截面作柏努力方程:0+u2/2+PB/= Zg+0+0+f，BC+f，CDPB=（79.81+1.18u2+u2-0.5u2）1100=8.35104Pa PB-gh=水银R2g R2=609.7mm14 .解：查20，70的醋酸的密度 = 1049Kg/m3,粘度 = 2.6mPas 用 SI 单位计算：d=1.510-2m,u=WS/(A)=0.9m/s Re=du/=(1.510-20.91049)/(2.6103)=5.45103用物理单位计算：=1.049g/cm, u=WS/(A)=90cm/s,d=1.5cm=2.610-3Pa
13、S=2.610-3kg/(sm)=2.610-2g/scm-1Re=du/=(1.5901.049)/(2.610-2)=5.45103 4000 此流体属于湍流型15. 解：（1）先计算 A，B 两处的流速：uA=ws/sA=295m/s，uB= ws/sB在 A，B 截面处作柏努力方程：zAg+uA2/2+PA/=zBg+uB2/2+PB/+hf1kg 水流经 A，B 的能量损失：hf= （uA2-uB2）/2+（PA- PB）/=（uA2-uB2）/2+gR/=4.41J/kg（2）.压强降与能量损失之间满足：hf=P/ P=hf=4.411016. 解：（1）Re=du/=（1410-
14、31850）/（810-3）=1.4910 2000滞流（2）由于滞流行流体流速沿管径按抛物线分布，令管径和流速满足y2 = -2p（u-um） 当=0时 ,y2 = r2 = 2pum p = r2/2 = d2/8当=平均=0.5max= 0.5m/s 时, y2= - 2p（0.5-1）= d2/8=0.125 d2 即 与管轴的距离 r=4.9510-3m(3)在147103和127.5103两压强面处列伯努利方程:u 12/2 + PA/ + Z1g = u 22/2 + PB/+ Z2g + f u 1= u 2, Z1= Z2 PA/= PB/+f损失能量f=（PA- PB）/=（147103-127.5103）/850 =22.94滞流摩擦系数与雷若准数之间满足 =64/ Re 又 f=（/d）0.5 u 2 =14.95m输送管为水平管，管长即为管子的当量长度 即：管长为14.95m17.解：平均速度 u = V/A =0R ur2rdr/（R2）=0R umax（y/R）1/72rdr/（R2）= 2umax/R15/7 0R（R r）1/7rdr= 0.82umax u/ umax=0.
