第一章 流体流动习题解答

1.解：真空度＝大气压－绝压

p绝压?patm?p真空度?(98.7?13.3)?103Pa 表压＝－真空度＝-13.3?103Pa

5.解：如图所示标记等压面2，3，4，大气压记为pa p2?pa?pHgg(h1?h)2 (1) p3?p2??H2Og(h3?h)2 (2) p4?p3??Hgg(h3?h)4 (3)

4 3 2 p0?p4??H2Og(h5?h)4 (4)

将以上四式相加并代入已知量

3 h2?1.2m h3?2.5m h4?1.4m h5?1.3m pa?99.3?103Pa h1?2.mp0?pa?(h1?h2?h3?h4)?Hgg?(h5?h4?h3?h2)?H2Og

3 ?99.3?10?(2.?3?1.2?2.5?1.4)?136?00?9.8?(23.)?0101.0?04 9.2.?851.?3.645?104Pa?3.72kgf/cm2

8.解：(1) 取高位槽水面为上游截面1?1'，管路出口内侧为下游截面2?2'，如图所示，那么z1?8m,z2?2m (基准水平面为地面) u1?0,p1?p2?0(表压)，

A?A'处的流速与管路出口处的流速相同，uA?u2 (管径不变，密度相同)

2u2在截面1?1'和2?2'间列柏努利方程方程，得 g?z???hf，其中

2u22?6.5u?9.81?(8?2) 解得 u?uA?2.9m/s 代入数据h?6.5u?f22(2) Vh?uA?2.9????(108?4?2)?10??3600?82m3/h ??4?3210.解：取水槽中水面所在的平面为截面1?1'，并定为基准水平面。泵入口真空表连接处垂直于管子的截面为2?2'。水洗塔出口处为截面3?3'，如图所示，那么有 z1?0 z2?1.5m z3?14m u1?0 u2?u3?u p1?0(表压) p2??(表压) p3?98.07?103Pa(表压) ??1000kg/m3 24.66?31P0a 在

截

面

1?1和

2?2'间列柏

f努利方程，得

p1代

2u12p2u2?gz1???gz2???hf,1 ?2?2?h值

?2u2

解

得

u?2m/s

入以上数

2ws?uA??1.9?9??4??(?76?2.?53?2s.91?)?10?100k0g 7/再在截面1?1'和3?3'间列柏努利方程，得

2p3u3u12 ?gz1??We??gz3???hf,1?2 ?2?2p1将以上数值代入，其中?hf,1?2??hf,1??hf,2?12u2，解得We?261.3J/kg Ne?Wews?261.3?7.9?1 262.kW14?10?3?1?85016. 解：(1) Re???1487.5 流动类型属层流

?8?10?3du? (2) 对层流流动的流体，其瞬时速度和半径之间的关系如下：

ur??pf4?l(R2?r2)

?pf8? 而平均速度 u?R2 于是当局部速度等于平均速度时，有

R2?r2?

12RR，即当r?时，管路中的瞬时速度和平均速度相同。 222

R?7mm 所以r?R?4.95mm 2(1) 定义上游截面1?1'，下游截面为2?2'，对直径相同的水平管路

p1?p2??pf

根据哈根~泊谡叶公式，即?pf?32?lu 则液体流经的管长为 d2(p1?p2)d2(147?127.5)?103?0.0142l???14.93m

832?u32??1100018.解：流量不变，u?VSd ? 当d'?时，u'?4u A2根据哈根~泊谩叶公式，有

?pf?32?ludu'?4ud'? 当，时 2d232?l4u32?lu?p'f???16?16?pf 2d2d()220．解：在反应器液面1?1'与管路出口内侧截面2?2'间列柏努利方程，以截面1?1'为基准水平面，得

p12u12p2u2?gz1??We??gz2???hf,1?2 ?2?2其中

z1?0

z2?15m

u1?0

p1??26.7?103Pa(表压) p2?0(表压)

4?2?104u2??1.43m/s

3600??[(76?4?2)?10?3]2?1073

We?p1?p2?u22?g(z2?z1)???hf2?,1226.7?1031.432??9.81?15???hf10732lu2 ?173??hf 其中，?hf?hf?h 对直管阻力hf??d2'f 3