流体流动习题答案.docx
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流体流动习题
1.雷诺准数的表达式为_________。
当密度ρ=1000kg/m3,粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m/s在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______.答案:
Re=duρ/μ;105;湍流
2.某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m/s,此时管内的平均流速为_________.答案:
1m/s
3.圆管中有常温下的水流动,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为11.8kg/s/,其体积流量为______.平均流速为_______.答案:
0.0118m3/s;1.5m/s
4.管出口的局部阻力系数等于__1.0___,管入口的局部阻力系数等于__0.5__.
5.流体在园直管内流动,当Re≥4000时的流型称为___,其平均速度与最大流速的关系为___,而Re≤2000的流型称为___,平均速度与最大流速的关系为___。
答案:
湍流;≈0.8umax;层流;=0.5umax
6.某设备上,真空度的读数为80mmHg,其绝压=____mH2O=_____Pa.(该地区的大气压为720mmHg)答案:
8.7mH2O;8.53×104pa
7.应用柏努利方程所选取的截面所必须具备的条件是______________。
8.流体静压强P的作用方向为(B)
A.指向受压面 B.垂直指向受压面
C.垂直受压面 D.平行受压面
9.层流与湍流的本质区别是(D)
A.湍流流速>层流流速;
B.流道截面大的为湍流,截面小的为层流;
C.层流的雷诺数<湍流的雷诺数;
D.层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。
10.在稳定流动系统中,水由粗管连续地流入细管,若粗管直径是细管的2倍,则细管流速是粗管的(C)倍
A.2B.8C.4
11.某液体在一等径直管中作稳态流动,若体积流量不变,管内径减小为原来的一半,假定管内的相对粗糙度不变,则层流时,流动阻力变为原来的(C)
12.如图所示,三个容器A、B、C内均装有水,容器C敞口。
密闭容器A、B间的液面高度差为z1=1m,容器B、C间的液面高度差为z2=2m,两U形管下部液体均为水银,其密度r0=13600kg/m3,高度差分别为R=0.2m,H=0.1m,试求:
容器A、B上方压力表读数pA、pB的大小。
13.用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg/m3,粘度为20cp)输送到反应器中。
设贮槽内的液面离反应器内的液面高度Z保持20m,见附图。
已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度)为25m,反应器内的压力恒定为4kgf/cm2(表压),有机溶液输送量为6m3/h,泵的效率为60%,试确定泵提供的轴功率。
【解】取敞口贮槽液面为1-1截面,反应器内液面为2-2截面,在1-1与2-2截面间列柏努利方程,并以1-1截面为基准面:
gZ1+(u12/2)+(p1/ρ)+W=gZ2+(u22/2)(p2/ρ)+Σhf1-2
W=(Z2-Z1)g+[(u22-u12)/2]+[(p2-p1)/ρ]+Σhf1-2
Σhf1-2=λ[(l+le)/d](u2/2)
u=(6/3600)/[(π/4)×0.052]=0.8488m/s
u1≈u2≈0Z1=0
Re=duρ/μ=0.05×0.8488×800/(20×10-3)
=1697.6<2000
则λ=64/Re=64/1697.6=0.0377
Σhf1-2=0.0377×(25/0.05)×(0.84882/2)=6.7904/.kg
故W=(20-0)×9.807+4×9.807×104/800+6.7904
=693.5J/kg
N=QρW/η=1.541kw
附图
10
14.如附图所示,高位槽中水分别从BC与BD两支路排出,其中水面维持恒定。
高位槽液面与两支管出口间的距离为10m。
AB管段的内径为38mm、长为28m;BC与BD支管的内径相同,均为32mm,长度分别为12m、15m(以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度)。
各段摩擦系数均可取为0.03。
试求:
(1)BC支路阀门全关而BD支路阀门全开时的流量;
(2)BC支路与BD支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。
解:
(1)在高位槽液面与BD管出口外侧列柏努利方程:
简化:
而
化简
又由连续性方程:
代入上式:
解得:
流量:
(2)当BD,BC支路阀均全开时:
C,D出口状态完全相同,分支管路形如并联管路,
(1)
又
=
(2)
在高位槽液面与BD出口列柏努利方程:
(3)
将
(2)代入(3)式中:
解得:
流量:
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