流体流动测验题及答案xuu

流体流动一选择与填空（4×15共60分）1.①孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒______，变_______；后者是恒_______，变______。②边长为0.5m的正方形通风管道,其当量直径为_________。答：①截面，压差，压差，截面；②0.5。2.当Re为已知时，流体在圆形管内呈层流时的摩擦系数λ=_______，在粗糙管内呈湍流时，摩擦系数λ与____________、_____________有关。答：64/Re，Re，ε/d3.对如图所示的测压装置，分别写出ΔＰ＝Ｐ1－Ｐ2（ａ）图ΔＰ_____________，（ｂ）图ΔＰ________________，（ａ）ΔＰ＝Ｒｇ（ρm－ρ）（ｂ）ΔＰ＝Ｒｇρ4．下图中高位槽液面保持恒定，液体以一定流量流经管路，ａｂ与ｃｄ两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，则：①ΔＰab__＜____ΔＰcd，②ｈfab____＝_____ｈfcd，③R1__＝_____R2(填＝、＞、＜)5．层流与湍流的本质区别是：________。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6．水从大管流入小管，管材相同，d大＝2d小,管内流动为层流，则小管每米直管中因流动阻力产生的压降是大管中的____________________倍？A、8B、16C、32D、＞32二计算题1．某流化床反应器上装有两个U管压差计，如本题附图所示。测得R1=400mm，R2=50mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，在右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3=50mm。求A、B两处的表压强。解：U管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度，由气柱高度所产生的压强差可以忽略。设R2下端为C点，R1下端为D点，因此可认为PA≈PC,PB≈PD。PA≈PC=ρH2OgR3+ρHggR2=1000×9.81×0.05+13600×9.81×0.05=7161N/m2（表压）PB≈PD=PA+ρHggR1=7161+13600×9.81×0.4=6.05×104N/m2（表压）2．水以2.5m/s的流速流经38×2.5mm的水平管，此管以锥形管与另一38×3mm的水平管相连。如附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm记），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。（水的密度取为1000kg/m3）解：上游截面A-A’，下游截面B-B’，通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。B,AB2BBA2AAhfp2ugZp2ugZ式中ZA=ZB=0，uA=2.5m/s，ΣhfA,B=1.5J/kg根据连续性方程式，对于不可压缩流体2BB2AAd4ud4u有23.147335.2dduu22BAABm/s两截面的压强差为B,A2B2AABhf2uupp=10005.1223.15.222=868.55N/m2即6.88102.055.868ppABmmH2O由于ABp6.88p∴pB＞pA3.用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，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76×2.5mm。在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按21u2hf与22u10hf计算。由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头处的压强为98.07×103Pa（表压）。求泵的有效功率。（水的密度取为1000kg/m3）解：（1）水在管内的流速与流量设储槽水面为上游截面1-1’，真空表连接处为下游截面2-2’，并以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。122221211hfp2ugZp2ugZ式中Z1=0，Z2=1.5m，p1=0（表压），p2=-24.66×103Pa（表压）u1≈0，21u2hf将上列数值代入柏努利方程式，解得水在管内的流速u225.2/5.181.9100024660u2m/s水的流量ws=uAρ=92.71000071.0422kg/s（2）泵的有效功率设储槽水面为上游截面1-1’，排水管与喷头连接处为下游截面2-2’，仍以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。212222e1211hfhfp2ugZwp2ugZ式中Z1=0，Z2=14m，u1≈0，u2=2m/s，p1=0（表压）p2=98.07×103Pa（表压），22221u12u10u2hfhf将上列数值代入柏努利方程式，解得41.28525.121000980701481.9w2eJ/kg泵的有效功率Ne=we·ws=285.41×7.92=2260W4.如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为φ83×3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg，压力表的读数为2.5kgf/cm2，泵的效率为70%，试求：⑴两液面的高度差H为多少m?⑵泵所需的实际功率为多少KW?⑶真空表的读数多少kgf/cm2?解：⑴取截面0-0,1-1,2-2,3-3如图,在截面2-2和3-3间列柏努利方程以2-2为基准面(目的求H3)H2g+(p2/ρ)+(u22/2)=H3g+(p3/ρ)+(u32/2)+hf2-3∵1[at]=9.807×104N/m2=1[kg/cm2]u=Q/A=(36/3600)[(π/4)0.0762]=2.21m/s(2.5×9.807×104/103)+(2.212/2)=H3×9.81+4.9245.2+2.44=9.81H3+4.9H3=242.74/9.81=24.74[m]∴H=H3+5=24.74+5=29.74[m]⑵在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We)H0g+(p0/ρ)+(u02/2)+We=Hg+(p3/ρ)+(u32/2)+hf0-3We=Hg+hf0-3=29.74×9.81+(1.96+4.9)=298.62[J/kg]Ms=Vsρ=(36/3600)×103=10[kJ/s]Ne=Ms·We=10×298.62[W]N实=Ne/η=2986.2/0.70=4267[W]=4.267[kW]⑶在C-C和H间列柏氏方程以0-0为基准面H0g+(p0/ρ)+(u02/2)=H1g+(p1/ρ)+(u12/2)+hf0-1(pa–p1)/ρ=4.8×9.81+(2.212/2)+1.96=51.49m2/s2=51.49×103/(9.807×104)[at]=0.525[kg/cm2]