1、第一章流體流動流體的壓力【1-1】容器A中的氣體表壓為60kPa,容器B中的氣體真空度為 1.2 104 Pa。試分別求出A、B二容器中氣體的絕對壓力為若干帕，該處環境的大氣壓力等于標準大氣壓力。解標準大氣壓力為容器 A 的絕對壓力pA 101.325+60 161.325 kPa容器B的絕對壓力pB 101.325 12 89.325 kPa1-2 某設備進、出口的表壓分別為-12kPa和157kPa,當地大氣壓力為。試求此設備的進、出口的絕對壓力及進、出的壓力差各為多少帕。解進口絕對壓力p進101.3 12 89.3 kPa出口絕對壓力p出101.3 157 258.3 kPa進、出口的壓

2、力差p 157 （ 12） 157 12 169kPa 或 p 258. 3 89. 3 169 kPa流體的密度1-3 正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩爾分數為，試求該混合液在20c下的密度。解正庚烷的摩爾質量為100kg/kmol,正辛烷的摩爾質量為114kg/kmol。將摩爾分數換算為質量分數正庚烷的質量分數10400 0,3690.4 100 0.6 114正辛烷的質量分數2 1 0.369 0.631從附錄四查得20c下正庚烷的密度1 684kg / m3 ,正辛烷的密度為 2 703kg/m3混合液的密度13mc ccc_c co, 696kg / mm 0 369 0 631

3、.684703流體靜力學【1-6】如習題1-6附圖所示，有一端封閉的管子，裝入若干水后，倒插入常溫水槽中，管中水柱較水槽液面高出2m,當地大氣壓力為。試求： （1）管子上端空間的絕對壓力；（2）管子上端空間的表壓；（3）管子上端空間的真空度；（4）若將水換成四氯化碳，管中四氯化碳液柱較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)管子上端空間的絕對壓力在水平面1 1'處的壓力平衡，有p絕 gh 大氣壓力習題1-6附圖p絕 101200 1000 9.81 2 81580 pa(絕對壓力)(2)管子上端空間的表壓p表p圭p縮-大氣壓力=81580 101200196

4、20 PaI 衣I孑巴(3)管子上端空間的真空度p真p真=-p表=-1962019620 Pa(4)槽內為四氯化碳，管中液柱高度h'h'CC14常溫下四氯化碳的密度，從附錄四查得為cci4 1594 kg/m3h'1000 215941.25 m【1-8】如習題1-8附圖所示，容器內貯有密度為1250kg/m3的液體，液面高度為3.2m。容器側壁上有兩根測壓管線，距容器底的高度分別為2m及1m,容器上部空間的壓力(表壓)為。試求：(1)壓差計讀數(指示液密度為1400kg / m3); (2)A、B兩個彈簧壓力表的讀數。解容器上部空間的壓力p 29. 4 kPa(表壓)

5、液體密度 1250kg / m3 ,指示液密度0 1400kg / m3(1)壓差計t數R=?習題1-8附圖在等壓面 1 1'±p1p'1p p 3.2 1 h R gp'1p3.2 2 1 h g R 0gp 2.2 h R g Rg op 2.2 h g R 0g 0因g 00,故R 0(2)Pa p3.2 1 g 29.4 103 2.2 1250 9.81 56.4 103 PaPBp 3.2 2 g 29.4 103 1 .2 1250 9.81 441 103Pa流量與流速【1-12 有密度為1800kg / m3的液體，在內徑為60mm的管中輸送

6、到某處。若其流速為0.8m/s,試求該液體的體積流量(m/h)、質量流量kg/s與質量流速2kg/ m s 。體積流量qv2- _0.06 0.833 _3 .2.26 10 m /s 8.14 m/h(2)質量流量qmqv2.2610 3 18004.07 kg/s質量流速4 07A 4 0.0622=1440 kg / (m s)連續性方程與伯努利方程【1-15】常溫的水在如習題1-15附圖所示的管路中流動。在截面1處的流速為 05m/s,管內徑為200mmi截面2處的管內徑為 100mm由于水的壓力，截面1處產生1m高的水柱。試計算在截面1與2之間所產生的水柱高度差h為多少(忽略從 1到

7、2處的壓頭損失)U1 0.5m/sd1 0.2m,d20.1md1U2 U1d220.52(2) 2m/sPiP1P22U22U1222U12P22U2萬2-05 1.8752PP1P21.8751.875 1000 1875Pa1875g 10009.810.191m191mm另一計算法習題1-15附圖習題1-16附圖P1g2U1I 2g2 2U2 U2gP2 g 222 U2 公 0 522 9 810.191m計算液柱高度時，用后一方法簡便。【1-19如習題1-19附圖所示，有一高位槽輸水系統，管徑為57mm 3.5mm。已知水2在管路中流動的機械能損失為hf 45 （ u為管內流速）。

8、試求水的流量為多少m3/h。2欲使水的流量增加20%,應將高位槽水面升高多少米？解 管徑d 0.05m,2機械能損失hf 45 u-f2（1）以流出口截面處水平線為基準面，乙 5甲Z20,叫0,U2?452U2萬習題1-19附圖Z1g2U2 工.5-9.811.46 m/s. 232水的流量qV -d2U2 0.051.46 2.87 10 3m3/s 10.3 m3/h44(2) qV 1 0.2 qV 1.2qVU? 1.2“ 1.2 1.46 1.75 m/s223 (1.75)2Z '1 g 23(u'2)Z'1 (- 7.81 m9.81高位槽應升高 7.18

9、 5 2.18 m【1-23】(1)溫度為20C、流量為 4L/s的水，在 57mm 3.5mm的直管中流動，試判斷流動類型；（2）在相同的條件下，水改為運動黏度為4.4cm2/s的油，試判斷流動類型。解(1) d 0.05m, qV4 10 3 m3/s,1.005 10 3Pa s, 998.2kg / m3流速 u -q410一 2.038 m/s4d27 (0.05)2習題1-20附圖雷諾數Re也0.05 2.038害1.01 105 40。叫湍流1.005 10(2) v 4.4cm2 / s 4.4 10 4 m2/ s雷諾數 Re dU 0.05 2.038 232 2000為層

10、流v 4.4 10【1-28 水的溫度為10C,流量為 330L/h ,在直徑 57mm 3.5mm、長為100m的直管中流動。此管為光滑管。（1）試計算此管路的摩擦損失；（2）若流量增加到990L7h,試計算其摩擦損失。解 水在 10c時的密度999.7kg/ m3 ,黏度 1.306 10 3 Pa s, d 0.05m, l 100m ,光 滑管。(1) 體積流量qV 330L/h 0.33m> h流速qv0 330.0467 m/s3600 -d23600 _ 0 05244.雷諾數 Re虹005 00467期7 1787層流1.306 10摩擦系數絲 64 00358Re 17

11、87.22摩擦損失hf - 0.0358 竺0 (0.0 67) =00781 Jd 20.052(2) 體積流量cv 990L/h 0.99 m>h因流量是原來的3倍，故流速 u 0.0467 3 0.14 m/s雷諾數Re 1787 3 5360湍流對于光滑管，摩擦系數0.3164025 Re.用Blasius方程式計算也可以從摩擦系數與雷諾數0.31640-250.037(5360).Re的關聯圖上光滑管曲線上查得,0.037。摩擦損失hf2l u=0.037 d 2100 (0.14)2(-人=0725 J/kg0.052(1)如習題1-29附圖(a)所示，套1-29附圖(b)所

12、示，列【1-29】試求下列換熱器的管間隙空間的當量直徑: 管式換熱器外 管為 219mm 9mm,內管為 114mm 4mm; (2)如習題管式換熱器外殼內徑為500mm,列管為 25mm 2mm的管子174根。習題1-29附圖解(1)套管式換熱器，內管外徑G 0.114m,外管內徑 d2 0.201m當量直徑 de d2 d1 0.201 0.114 0.087m(2)列管式換熱器，外殼內徑d2 0.5m,換熱管外徑d1 0.025m,根數n 174根當量直徑22(d2 nd1 )de 4 (d2 nd1)_2_2(0.5)174 (0.025)0 5 174 0 025 0.0291m【1

13、-32如習題1-32附圖所示，有黏度為1.7mPa s、密度為 765kg/m3的液體，從高位槽經直徑為114mm 4mm的鋼管流入表壓為0.16 MPa的密閉低位槽中。液體在鋼管中的流速為1m/s ,鋼管的相對粗糙度/d 0002 ,管路上的閥門當量長度le 50d。兩液槽的液面保持不變，試求兩槽液面的垂直距離H。解在高位槽液面至低位槽液面之間列伯努利方程計算H,以低位槽液面為基準面。仍 0(表壓)，p2 0.16 106Pa,兩槽流速 U1 U2 0，Z1 H,Z2 0,管內流速 u 1m/s,管徑 d 0.106m液體密度765 kg/m3,黏度 1.7 10 3 Pa s干涉用c du

14、 0.106 1 7654沙溝用祐效 Re 3 4.77 10 和i流1.7 10/d 0.002,查彳導0.0267管長l 30 160 190m,閥門 上50,高位槽的管入口0.5,低位槽管出口=1, 90°d彎頭 0.752uP2l leUHg d2g016 10619012- 00267 500 5 1 0 75 23 9m765 9 810 106'-2 9 81.管路計算【1-35】用168mm 9mm的鋼管輸送流量為60000kg / h的原油，管長為 100km ,油管最大承受壓力為 15.7MPa。已知50c時油的密度為890kg/m3,黏度為181mPa

15、s。假設輸油管水平鋪設，其局部摩擦阻力損失忽略不計，試問為完成輸油任務，中途需設置幾個加壓站?解 d 0.15m, l 100km, qm60000kg/h3890kg/m ,60000/3600890181mPa s3=0.01873 m /sqVd2 40 018731.06m / s-0 152 . 4duRe 一0.15 1.06 890 -c法3 782層流181 1064640.0818Re 782因為是等直徑的水平管路，其流體的壓力降為hf232l u100 101 067- - =890 0.0818.=2.73 107Pa 27.3 MPa0.15油管最大承受壓力為15.7MPa加壓站數n 273 1.7415.7需設置2級加壓，每級管長為50km,每級的 p 27.3/2 13.65MPa，低于油管最大承受壓力。流量的測定【1-40 在管彳仝325mm 8mm的管路中心處安裝皮托測速管，測量管路中流過的空氣流量。空氣溫度為21C,壓力為1.47 105Pa （絕對壓力）。用斜管壓差計測量，指示液為水,讀數為200mmi傾斜角度為 20度。試計算空氣的質量流量。解空氣溫度T 273 21 294K ,絕對壓力 p 147kPa ,空氣的密度為水的密度空氣的