第一章习题 静压强及其应用 用图示的U形压差计测量管道A点的压强,U形压差计与管道的连接导管中充满水。指示剂为汞,读数R=120m,当地大 气压pa=760mdg,试求: (1)A点的绝对压强,Pa (2)A点的表压,mH0 FP 生钻亠 L.n 习题1附图 习题2附图 2.为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量,采用图示的装置。测量时通入压缩空气,控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。 今测得U形压差计读数为R=130mm,通气管距贮槽底面h=20cm,贮槽直径为2m,液体密度为980kg/m3。试求贮槽内液体的储存量 为多少吨? 3.一敞口贮槽内盛20℃的苯,苯的密度为880kg/m液面距槽底骊m,槽底侧面有一直径为500mm的人孔,其中心距槽底600m 人孔覆以孔盖,试求: (1)人孔盖共受多少液柱静压力,以kg(f)表示 (2)槽底面所受的压强是多少Pa? 4.附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器,利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出,水由底部经一倒U 形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通,使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H=500m,油的 密度为780kg/m,水的密度为1000kg/m。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处,问倒U形出口管顶部距分界面的垂直距离H 应为多少? 因液体在器内及管内的流动缓慢,本题可作静力学处理。 压强平衡管 观察镜 习题4附图 习题5附图
第一章 习 题 静压强及其应用 1. 用图示的 U 形压差计测量管道 A 点的压强，U 形压差计与管道的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数 R=120mm，当地大 气压 pa=760mmHg，试求： (1) A 点的绝对压强，Pa； (2) A 点的表压，mH2O。 习题 1 附图 习题 2 附图 2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。 今测得 U 形压差计读数为 R=130mm，通气管距贮槽底面 h=20cm，贮槽直径为 2m，液体密度为 980kg/m3 。试求贮槽内液体的储存量 为多少吨？ 3. 一敞口贮槽内盛 20℃的苯，苯的密度为 880kg/m3 。液面距槽底 9m，槽底侧面有一直径为 500mm 的人孔，其中心距槽底 600mm， 人孔覆以孔盖，试求： (1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以 kg(f)表示； (2) 槽底面所受的压强是多少 Pa？ 4. 附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒 U 形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离 Hs=500mm，油的 密度为 780kg/m3 ，水的密度为 1000kg/m3 。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒 U 形出口管顶部距分界面的垂直距离 H 应为多少？ 因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。 习题 4 附图 习题 5 附图 61
5.用一复式U形压差计测定水管A、B两点的压差。指示液为汞,其间充满水。今测得h1=1.20m,h2=0.3m,h2=1.30m,h=0.25m, 试以N/m为单位表示A、B两点的压差△p 6.附图为一气柜,其内径骊m,钟罩及其附件共重10吨,忽略其浸在水中部分所受之浮力,进入气柜的气速很低,动能及 阻力可忽略。求钟罩上浮时,气柜内气体的压强和钟罩内外水位差Δh(即“水封高”)为多少? 冷凝器 真空表 大气腿 地沟 习题6附图 习题7附图 附图所示的汽液直接接触混合式冷凝器,蒸汽被水冷凝后,凝液与水沿大气腿流至地沟排出,现已知器内真空度为82kPa, 当地大气压为100kPa,问其绝对压为多少Pa?并估计大气腿内的水柱高度H为多少米? 8.如图所示,在A、B两容器的上、下各接一压差计,两压差计的指示液相同,其密度均为p。容器及测压导管中均充满水, 试求 (1)读数R与H之间的关系 (2)A点和B点静压强之间的关系。 习题8附图 习题9附图 9.测量气体的微小压强差,可用附图所示的双液杯式微差压计。两杯中放有密度为p1的液体,U形管下部指示液密度为p2, 管与杯的直径之比d/D。试证气罐中的压强p可用下式计算 PB=p-kg(p2-n1)-
5. 用一复式 U 形压差计测定水管 A、B 两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得 h1 =1.20m，h2 =0.3m，h3 =1.30m，h4 =0.25m， 试以 N/m2 为单位表示 A、B 两点的压差Δp。 6. 附图为一气柜，其内径 9m，钟罩及其附件共重 10 吨，忽略其浸在水中部分所受之浮力，进入气柜的气速很低，动能及 阻力可忽略。求钟罩上浮时，气柜内气体的压强和钟罩内外水位差Δh (即“水封高”)为多少？ 习题 6 附图 习题 7 附图 7. 附图所示的汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，凝液与水沿大气腿流至地沟排出，现已知器内真空度为 82kPa， 当地大气压为 100kPa，问其绝对压为多少 Pa？并估计大气腿内的水柱高度 H 为多少米？ 8. 如图所示，在 A、B 两容器的上、下各接一压差计，两压差计的指示液相同，其密度均为ρi。容器及测压导管中均充满水， 试求： (1) 读数 R 与 H 之间的关系； (2) A 点和 B 点静压强之间的关系。 习题 8 附图 习题 9 附图 *9. 测量气体的微小压强差，可用附图所示的双液杯式微差压计。两杯中放有密度为ρ1的液体，U 形管下部指示液密度为ρ2， 管与杯的直径之比 d/D。试证气罐中的压强 pB可用下式计算： p p hg hg d D B a = − ( ) ρ ρ 2 1 − − ρ 1 2 2 62
*10.试利用流体平衡的一般表达式(1-9),推导大气压p与海拔高度h之间的关系。设海平面处的大气压强为p,大气可视作 等温的理想气体 质量守恒 1l.某厂用中114×4.5m的钢管输送压强p=2Pa(绝压)、温度为20℃的空气,流量为6300Nm/hN指标准状况,0℃,atm)。 试求空气在管道中的流速、质量流量和质量流速 机械能守恒 12.水以60m/h的流量在一倾斜管中流过,此管的内径由100m突然扩大到200m,见附图。A、B两点的垂直距离为0.2m 在此两点间连接一U形压差计,指示液为四氯化碳,其密度为1630kg/m2。若忽略阻力损失,试求 (1)U形管两侧的指示液液面哪侧高,相差多少mm? (2)若将上述扩大管道改为水平放置,压差计的读数有何变化? 习题12附图 习题13附图 13.某鼓风机吸入管直径为200mm,在喇叭形进口处测得U形压差计读数R=25m,指示剂为水。若不计阻力损失,空气的密 度为1.2kg/m,试求管道内空气的流量 14.图示为马利奥特容器,其上部密封,液体由下部小孔流出。当液体流出时,容器上部形成负压,外界空气自中央细管吸 入。试以图示尺寸计算容器内液面下降0.5m所需的时间。小孔直径为10m。 设小孔的孔流系数C=0.62 习题14附图 习题15附图 15.水以3.77×10m/s的流量流经一扩大管段。细管直径d=40m,粗管直径D80m,倒U形压差计中水位差R=170mm。求 水流经该扩大管段的阻力损失H,以J/N表示。 16.图示为30℃的水由高位槽流经直径不等的两管段。上部细管直径为20mm,下部粗管直径为36m。不计所有阻力损失,管 路中何处压强最低?该处的水是否会发生汽化现象
*10. 试利用流体平衡的一般表达式(1-9)，推导大气压 p 与海拔高度 h 之间的关系。设海平面处的大气压强为 pa，大气可视作 等温的理想气体。 质量守恒 11. 某厂用φ114×4.5mm 的钢管输送压强 p=2MPa(绝压)、温度为 20℃的空气，流量为 6300Nm3 /h(N 指标准状况,0℃,1atm)。 试求空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。 机械能守恒 12. 水以 60m3 /h 的流量在一倾斜管中流过，此管的内径由 100mm 突然扩大到 200mm，见附图。A、B 两点的垂直距离为 0.2m。 在此两点间连接一 U 形压差计，指示液为四氯化碳，其密度为 1630kg/m3 。若忽略阻力损失，试求： (1) U 形管两侧的指示液液面哪侧高，相差多少 mm？ (2) 若将上述扩大管道改为水平放置，压差计的读数有何变化？ 习题 12 附图 习题 13 附图 13. 某鼓风机吸入管直径为 200mm，在喇叭形进口处测得 U 形压差计读数 R=25mm，指示剂为水。若不计阻力损失，空气的密 度为 1.2kg/m3 ，试求管道内空气的流量。 14. 图示为马利奥特容器，其上部密封，液体由下部小孔流出。当液体流出时，容器上部形成负压，外界空气自中央细管吸 入。试以图示尺寸计算容器内液面下降 0.5m 所需的时间。小孔直径为 10mm。 设小孔的孔流系数 C0=0.62。 习题 14 附图 习题 15 附图 15. 水以 3.77×10-3 m 3 /s 的流量流经一扩大管段。细管直径 d=40mm，粗管直径 D=80mm，倒 U 形压差计中水位差 R=170mm。求 水流经该扩大管段的阻力损失 Hf，以 J/N 表示。 16. 图示为 30℃的水由高位槽流经直径不等的两管段。上部细管直径为 20mm，下部粗管直径为 36mm。不计所有阻力损失，管 路中何处压强最低？该处的水是否会发生汽化现象？ 63
*17.在一水平管道中流着密度为ρ的液体,收缩管前后的压差为(pˉp),管截面积为A及A。忽略阻力损失,试列出流速u 和的计算式 习题16附图 习题17附图 动量守恒 18.水由喷嘴喷入大气,流量V=0.025m/s,d=80mm,d2=40m,p=0.8MPa(表压)。求水流对喷嘴的作用力 习题18附图 习题19附图 19.流体流经突然扩大管道时伴有机械能损失(见附图)。试用动量守恒定律证明 A2 其中A、A分别为1,2截面面积,u1为小管中的流速 提示:可假定F=pn(A-A1),并忽略管壁对流体的摩擦阻力Fr *20.水由直径为0.0钿m的喷口流出,流速为u亍=20m/s。另一股水流以us=0.5m/s的流速在喷嘴外的导管环隙中流动,导管直 径为D=0.1Ⅷm。设图中截面1各点虚拟压强P相同,截面2处流速分布均匀,并忽略截面1至2间管壁对流体的摩擦力,求 (1)截面2处的水流速度u (2)图示U形压差计的读数R
*17. 在一水平管道中流着密度为ρ的液体，收缩管前后的压差为(p1-p2)，管截面积为 A1及 A2。忽略阻力损失，试列出流速 u1 和 u2的计算式。 习题 16 附图 习题 17 附图 动量守恒 18. 水由喷嘴喷入大气，流量 V=0.025m3 /s，d1 =80mm，d2 =40mm，p1 =0.8MPa(表压)。求水流对喷嘴的作用力。 习题 18 附图 习题 19 附图 19. 流体流经突然扩大管道时伴有机械能损失(见附图)。试用动量守恒定律证明 2 1 2 1 2 2 1 u A A hf = − 其中 A1、A2分别为 1,2 截面面积，u1为小管中的流速。 提示：可假定 Fn =p1 (A2 -A1 )，并忽略管壁对流体的摩擦阻力 Ff。 *20. 水由直径为 0.04m 的喷口流出，流速为 uj=20m/s。另一股水流以 us =0.5m/s 的流速在喷嘴外的导管环隙中流动，导管直 径为 D=0.10m。设图中截面 1 各点虚拟压强 P1相同，截面 2 处流速分布均匀，并忽略截面 1 至 2 间管壁对流体的摩擦力，求： (1) 截面 2 处的水流速度 u2； (2) 图示 U 形压差计的读数 R。 64
习题20附图 习题21附图 流动的内部结构 l.活塞在气缸中以0.8m/s的速度运动,活塞与气缸间的缝隙中充满润滑油。已知气缸内径D=100m,活塞外径d=99.96m, 宽度1=120m,润滑油粘度为100mPa·s。油在气缸壁与活塞侧面之间的流动为层流,求作用与活塞侧面的粘性力。 *2.图示为一毛细管粘度计,刻度a至b间的体积为3.5×1031,毛细管直径为1m。若液体由液面a降至b需要80s,求此 液体的运动粘度。 提示:毛细管两端b和c的静压强都是latm,a与b间的液柱静压及毛细管表面张力的影响均忽略不计 习题22附图 习题24附图 *23.湍流时圆管的速度分布经验式为 ul/u 试计算(1)u/u之值:(2)动能校正系数a之值。 *24.粘度为μ、密度为ρ的液膜沿垂直平壁自上而下作均速层流流动,平壁的宽度为B,高度为H。现将座标原点放在液面处, 取液层厚度为y的一层流体作力平衡。该层流体所受重力为(yBH)pg。此层流体流下时受相邻液层的阻力为tB。求剪应力t与 y的关系。并用牛顿粘性定律代入,以推导液层的速度分布。并证明单位平壁宽度液体的体积流量为 B 3 式中δ为液膜厚度 管路计算 25.某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3吸入管直径为50m的水煤气管(ε=0.2m)。管下端装有一带滤水网的底阀,泵
习题 20 附图 习题 21 附图 流动的内部结构 21. 活塞在气缸中以 0.8m/s 的速度运动，活塞与气缸间的缝隙中充满润滑油。已知气缸内径 D=100mm，活塞外径 d=99.96mm， 宽度 l=120mm，润滑油粘度为 100mPa·s。油在气缸壁与活塞侧面之间的流动为层流，求作用与活塞侧面的粘性力。 *22. 图示为一毛细管粘度计，刻度 a 至 b 间的体积为 3.5×10-31，毛细管直径为 1mm。若液体由液面 a 降至 b 需要 80s，求此 液体的运动粘度。 提示：毛细管两端 b 和 c 的静压强都是 1atm，a 与 b 间的液柱静压及毛细管表面张力的影响均忽略不计。 习题 22 附图 习题 24 附图 *23. 湍流时圆管的速度分布经验式为 7 1 max / 1 = − R r u u 试计算(1) u u 之值；(2)动能校正系数α之值。 − / max *24. 粘度为μ、密度为ρ的液膜沿垂直平壁自上而下作均速层流流动，平壁的宽度为 B，高度为 H。现将座标原点放在液面处， 取液层厚度为 y 的一层流体作力平衡。该层流体所受重力为(yBH)ρg。此层流体流下时受相邻液层的阻力为τBH。求剪应力τ与 y 的关系。并用牛顿粘性定律代入，以推导液层的速度分布。并证明单位平壁宽度液体的体积流量为 /( ) 3 3 2 m s m g B V = ⋅ µ ρ δ 式中δ为液膜厚度。 管路计算 25. 某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m,吸入管直径为50mm 的水煤气管(ε=0.2mm)。管下端装有一带滤水网的底阀，泵 65
吸入口附近装一真空表。底阀至真空表间的直管长8m,其间有一个90标准弯头。试估计当泵的吸水量为20m/h时真空表的读数 为多少kPa?操作温度为20℃ 又问当泵的吸水量增加时,该真空表的读数是增大还是减少? 一高位槽向用水处输水,上游用管径为50m水煤气管,长80m,途中设90弯头5个。然后突然收缩成管径为40mm的水 煤气管,长20m,设有1/2开启的闸阀一个。水温20℃,为使输水量达3×10°m/s,求高位槽的液位高度z 真空表 习题25附图 习题26附图 η.用压缩空气将密闭容器(毆酸蛋)中的硫酸压送至敞口高位槽。输送流量为ω.lom冫/πin,输送管路为φ38×3■无缝钢管。酸 蛋中的液面离压出管口的位差为10m,在压送过程中设为不变。管路总长20m,设有一个闸阀(全开),8个标准90弯头。求压缩 空气所需的压强为多少Ma(表压)? 操作温度下硫酸的物性为ρ=1830kg/m,μ=12mPa·s 压缩空气 习题27附图 习题28附图 *28.粘度为30mPa·s、密度为9o0kg/m3的液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口,液面视作不变 管路中有一阀门,阀前管长50m,阀后管长20m(均包括局部阻力的当量长度)。当阀全关时,阀前、后的压强计读数分别为0.09MPa 与0.045MPa。现将阀门打开至1/4开度,阀门阻力的当量长度为30m。试求: (1)管路的流量 (2)阀前、阀后压强计的读数有何变化? 9.在20℃下苯由高位槽流入某容器中,其间液位差5m且视作不变,两容器均为敞口。输送管为Φ32×3mm无缝钢管(ε =0.05m),长100m(包括局部阻力的当量长度),求流量。 *30.某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。烟囱的直径为2m,ε/d=0.0004。烟气在烟囱内的平均温度为200℃,在此温
吸入口附近装一真空表。底阀至真空表间的直管长 8m，其间有一个 90。 标准弯头。试估计当泵的吸水量为 20m 3 /h 时真空表的读数 为多少 kPa？操作温度为 20℃。 又问当泵的吸水量增加时，该真空表的读数是增大还是减少？ 26. 一高位槽向用水处输水，上游用管径为 50mm 水煤气管，长 80m，途中设 90。 弯头 5 个。然后突然收缩成管径为 40mm 的水 煤气管，长 20m，设有 1/2 开启的闸阀一个。水温 20℃，为使输水量达 3×10-3 m 3 /s，求高位槽的液位高度 z。 习题 25 附图 习题 26 附图 27. 用压缩空气将密闭容器(酸蛋)中的硫酸压送至敞口高位槽。输送流量为 0.10m3 /min，输送管路为φ38×3mm 无缝钢管。酸 蛋中的液面离压出管口的位差为 10m，在压送过程中设为不变。管路总长 20m，设有一个闸阀(全开)，8 个标准 90。 弯头。求压缩 空气所需的压强为多少 MPa(表压)？ 操作温度下硫酸的物性为ρ=1830kg/m3 ，μ=12 mPa·s。 习题 27 附图 习题 28 附图 *28. 粘度为 30 mPa·s 、密度为 900kg/m3 的液体自容器 A 流过内径 40mm 的管路进入容器 B。两容器均为敞口，液面视作不变。 管路中有一阀门，阀前管长 50m，阀后管长 20m (均包括局部阻力的当量长度)。当阀全关时，阀前、后的压强计读数分别为 0.09MPa 与 0.045MPa。现将阀门打开至 1/4 开度，阀门阻力的当量长度为 30m。试求： (1)管路的流量； (2)阀前、阀后压强计的读数有何变化？ 29. 在 20℃下苯由高位槽流入某容器中，其间液位差 5m 且视作不变，两容器均为敞口。输送管为Ф32×3mm 无缝钢管(ε =0.05mm)，长 100m(包括局部阻力的当量长度)，求流量。 *30. 某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。烟囱的直径为 2m，ε/d=0.0004。烟气在烟囱内的平均温度为 200℃，在此温 66
度下烟气的密度为0.67kg/m,粘度为0.026mas,烟气流量为80000/h在烟囱高度范围内,外界大气的平均密度为1.15kg/m2 设烟囱内底部的压强低于地面大气压20mH0,求此烟囱应有多少高度? 试讨论用烟囱排气的必要条件是什么?增高烟囱高度对烟囱内底部压强有何影响? *31.某水槽的截面积A=3m,水深2m底部接一管子Φ32×3m,管长10m(包括所有局部阻力当量长度),管道摩擦系数λ=0.02 开始放水时,槽中水面与出口高差H为4m,试求水面下降一米所需的时间 P 燃烧炉 空气 习题30附图 习题31附图 2.附图所示管路,用一台泵将液体从低位槽送往高位槽。输送流量要求为2.5×10m/s。高位槽上方气体压强为0.2Pa(表 压),两槽液面高差为6m,液体密度为1100kg/m2。管道中40×3m,总长(包括局部阻力)为50m,摩擦系数λ为0.024。求泵给每 牛顿液体提供的能量为多少? 习题32附图 习题33附图 *33.两敞口容器其间液面差6m,底部用管道相联。A槽底部出口有一直径600mm、长300m的管道BC,然后用两根支管分别 与下槽相通。支管ωD与CE的长度皆为2500m,直径均为250m。若已知摩擦系数均为0.04,试求A槽向下槽的流量。设所有的 局部阻力均可略去 *34.水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。AB段管长6m,内径41m。BC段长15m,内径25mm。BD段长24m,内径25m。 上述管长均包括阀门及其它局部阻力的当量长度,但不包括出口动能项,分支点B的能量损失可忽略,试求 (1)D、C两支管的流量及水槽的总排水量 (2)当D阀关闭,求水槽由C支管流出的出水量 设全部管路的摩擦系数均可取0.03,且不变化,出口损失应另作考虑
度下烟气的密度为 0.67kg/m3 ，粘度为 0.026 mPa·s ，烟气流量为 80000m3 /h。在烟囱高度范围内，外界大气的平均密度为 1.15kg/m3 ， 设烟囱内底部的压强低于地面大气压 20mmH20，求此烟囱应有多少高度？ 试讨论用烟囱排气的必要条件是什么？增高烟囱高度对烟囱内底部压强有何影响？ *31. 某水槽的截面积 A=3m2 ，水深 2m。底部接一管子Ф32×3mm，管长 10m(包括所有局部阻力当量长度)，管道摩擦系数λ=0.022。 开始放水时，槽中水面与出口高差 H 为 4m，试求水面下降一米所需的时间。 习题 30 附图 习题 31 附图 32. 附图所示管路，用一台泵将液体从低位槽送往高位槽。输送流量要求为 2.5×10-3 m 3 /s。高位槽上方气体压强为 0.2MPa(表 压)，两槽液面高差为 6m，液体密度为 1100kg/m3 。管道φ40×3mm，总长(包括局部阻力)为 50m，摩擦系数λ为 0.024。求泵给每 牛顿液体提供的能量为多少？ 习题 32 附图 习题 33 附图 *33. 两敞口容器其间液面差 6m，底部用管道相联。A 槽底部出口有一直径 600mm、长 3000m 的管道 BC，然后用两根支管分别 与下槽相通。支管 CD 与 CE 的长度皆为 2500m，直径均为 250mm。若已知摩擦系数均为 0.04，试求 A 槽向下槽的流量。设所有的 局部阻力均可略去。 *34. 水位恒定的高位槽从 C、D 两支管同时放水。AB 段管长 6m，内径 41mm。BC 段长 15m，内径 25mm。BD 段长 24m，内径 25mm。 上述管长均包括阀门及其它局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项，分支点 B 的能量损失可忽略，试求： (1)D、C 两支管的流量及水槽的总排水量； (2)当 D 阀关闭，求水槽由 C 支管流出的出水量； 设全部管路的摩擦系数均可取 0.03，且不变化，出口损失应另作考虑。 67
习题34附图 习题35附图 κ35.某水槽的液位维持恒定,水由总管A流出,然后由B、C两支管流入大气。已知B、C两支管的内径均为20mm,管长1n=2m l=4m。阀门以外的局部阻力可以略去。 (1)B、C两阀门全开(=0.17)时,求两支管流量之比 (2)提高位差H,同时关小两阀门至1/4开(ξ=24),使总流量保持不变,求B、C两支管流量之比 (3)说明流量均布的条件是什么? 设流动以进入阻力平方区,两种情况下的A=0.028,交点0的阻力可忽略。 *36.欲将5000kg/h的煤气输送100公里,管内径为300mm,管路末端压强为0.l5Ma(绝压),试求管路起点需要多大的压强? 设整个管路中煤气的温度为20℃,λ=0.016,标准状态下煤气的密度为0.85kg/m。 流量 37.在一内径为300m的管道中,用毕托管来测定平均分子量为60的气体流速。管内气体的温度为40℃,压强为101.3kPa 粘度0.02mPa·s。已知在管道同一橫截面上测得毕托管最大读数为30mm0。问此时管道内气体的平均速度为若干? 38.在一直径为5cm的管道上装一标准的孔板流量计,孔径为25m,U形管压差计读数为220mg。若管内液体的密度为 1050kg/m,粘度为0.6mPa·s,试计算液体的流量 39.有一测空气的转子流量计,其流量刻度范围为40040001/h,转子材料用铝制成(pe2670kg/m),今用它测定常压 20℃的二氧化碳,试问能测得的最大流量为若干1/h? 非牛顿流体流动 40.图示为钢板表面涂塑过程,钢板宽度为Im,以0.5m/s的速度移动。板与模口的间隙为0.001m。在加工温度下,塑料糊 的流动特性服从幂律式r=20 du 求模口中塑料糊的剪切率、拉动该板所需的力和功率? 00m 习题40附图 41.用泵将容器中的蜂蜜以6.28×10m/s的流量送往高位槽中,管路长(包括局部阻力的当量长度)1+le=20m,管径为0.lm, 蜂蜜流动特性服从幂律r=005 du 密度ρ=1250kg/m,求泵需提供的能量J/kg?
习题 34 附图 习题 35 附图 *35. 某水槽的液位维持恒定，水由总管 A 流出，然后由 B、C 两支管流入大气。已知 B、C 两支管的内径均为 20mm，管长 lB = 2m， lO = 4m。阀门以外的局部阻力可以略去。 (1)B、C 两阀门全开(ζ=0.17)时，求两支管流量之比； (2)提高位差 H，同时关小两阀门至 1/4 开(ζ=24)，使总流量保持不变，求 B、C 两支管流量之比； (3)说明流量均布的条件是什么？ 设流动以进入阻力平方区，两种情况下的λ=0.028，交点 O 的阻力可忽略。 *36. 欲将 5000kg/h 的煤气输送 100 公里，管内径为 300mm，管路末端压强为 0.15MPa(绝压)，试求管路起点需要多大的压强？ 设整个管路中煤气的温度为 20℃，λ=0.016，标准状态下煤气的密度为 0.85kg/m3 。 流量测量 37. 在一内径为 300mm 的管道中，用毕托管来测定平均分子量为 60 的气体流速。管内气体的温度为 40℃，压强为 101.3kPa， 粘度 0.02mPa·s。已知在管道同一横截面上测得毕托管最大读数为 30mmH2O。问此时管道内气体的平均速度为若干？ 38. 在一直径为 5 cm 的管道上装一标准的孔板流量计，孔径为 25mm，U 形管压差计读数为 220mmHg。若管内液体的密度为 1050kg/m3 ，粘度为 0.6 mPa·s ，试计算液体的流量。 39. 有一测空气的转子流量计，其流量刻度范围为 400—4000l/h， 转子材料用铝制成(ρ铝=2670kg/m3 )， 今用它测定常压 20℃的二氧化碳，试问能测得的最大流量为若干 l/h？ 非牛顿流体流动 40. 图示为钢板表面涂塑过程，钢板宽度为 1m，以 0.5m/s 的速度移动。板与模口的间隙为 0.001m。在加工温度下，塑料糊 的流动特性服从幂律式τ = 2500 0 4 du dy . 。求模口中塑料糊的剪切率、拉动该板所需的力和功率？ 习题 40 附图 41. 用泵将容器中的蜂蜜以 6.28×10-3 m 3 /s 的流量送往高位槽中，管路长(包括局部阻力的当量长度)l+le=20m，管径为 0.1m， 蜂蜜流动特性服从幂律τ = 0 05 0 5 . . du dy ，密度ρ=1250kg/m3 ，求泵需提供的能量 J/kg？ 68
习题41附图 习题42附图 已知融熔态巧克力浆的流动服从如下的卡森( Casson)方程: dy 式中μ为二很大的粘度,Pa·s。今由仪器测得40℃下巧克力浆的剪应力与剪切率的关系如下 42.1 试用最小二乘法求出式a)中的屈服应力τ,及粘度μ 43.图示容器中盛有密度为p=1200kg/m的芥末酱,容器底部有一直径d=10m长1m的直管。当容器中液面不断下降至H0.35m 时,管壁处剪应力τ等于流体屈服应力τ,芥末酱在管内不再流动。 对管径为d、管长为L的管内流体作力平衡可得 Apd-+pg d-L=t TdL (a) 式中△p为直管上下二端的压强差,试求该芥末酱的屈服应力τ 44.已导出圆管内流动时的剪应力分布为式(1-63), △P 若为幂律流体作层流流动 (b) dy 联立(a)、(b)两式积分,取边界条件r=R处,u=0。试证管内流体的速度分布为 △P 2K)n+1 流量为 V=|(2m)r 试证管内平均流速l为 l=(2K)3
习题 41 附图 习题 42 附图 42. 已知融熔态巧克力浆的流动服从如下的卡森(Casson)方程： τ τ = + y η ∞ du dy (a) 式中μ∞为 du dy 很大的粘度，Pa·s。今由仪器测得 40℃下巧克力浆的剪应力τ与剪切率 du dy 的关系如下： du/dy (1/s) 0.5 1.0 5.0 10.0 50 100 τ(Pa) 34 42.1 83.2 123 377 659 试用最小二乘法求出式(a)中的屈服应力τy及粘度μ∞。 43. 图示容器中盛有密度为ρ=1200kg/m3 的芥末酱，容器底部有一直径d=10mm、长1m的直管。当容器中液面不断下降至H=0.35m 时，管壁处剪应力τw等于流体屈服应力τy，芥末酱在管内不再流动。 对管径为 d、管长为 L 的管内流体作力平衡可得 p d g d L τ yπdL π ρ π + = 2 2 4 4 ∆ (a) 式中Δp 为直管上下二端的压强差，试求该芥末酱的屈服应力τy。 44. 已导出圆管内流动时的剪应力分布为式(1-63)， r 2l ∆P τ = (a) 若为幂律流体作层流流动， n dy du K τ = − (b) 联立(a)、(b)两式积分，取边界条件 r=R 处，u=0。试证管内流体的速度分布为 − + ∆ = + + 1 1 1 1 1 1 2 1 n n n R r R n n Kl u P (C) 流量为 V (d) ∫ = R u r dr 0 (2π ) 试证管内平均流速u 为 − 1 1 1 2 3 1 + + ∆ = n n R n n Kl u P (e) 69
习题44附图 1.什么是连续性假定?质点的含义是什么?有什么条件? 2.描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点? 3.粘性的物理本质是什么?为什么温度上升,气体粘度上升,而液体粘度下降? 4.静压强有什么特性? 5.图示一玻璃容器内装有水,容器底面积为8×107m,水和容器总重10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向) (2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少?哪一侧的压力大?为什么? 橡皮管 思考题5附图 思考题6附图 6.图示两密闭容器内盛有同种液体,各接一U形压差计,读数分别为R、R,两压差计间用一橡皮管相连接,现将容器A 连同U形压差计一起向下移动一段距离,试问读数R与R有何变化?(说明理由) 7.为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 8.什么叫均匀分布?什么叫均匀流段? 9.伯努利方程的应用条件有哪些? 10.如图所示,水从小管流至大管,当流量V、管径D、d及指示剂均相同时,试问水平放置时压差计读数R与垂直放置时读 数R'的大小关系如何?为什么?.(可忽略粘性阻力损失)
习题 44 附图 第 一 章 思 考 题 1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件? 2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点? 3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降? 4. 静压强有什么特性? 5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为 8×10-3 m 2 ，水和容器总重 10N。 (1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)； (2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？ 思考题 5 附图 思考题 6 附图 6. 图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一 U 形压差计，读数分别为 R1、R2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器 A 连同 U 形压差计一起向下移动一段距离，试问读数 R1与 R2有何变化？(说明理由) 7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好? 8. 什么叫均匀分布? 什么叫均匀流段? 9. 伯努利方程的应用条件有哪些? 10. 如图所示，水从小管流至大管，当流量 V、管径 D、d 及指示剂均相同时，试问水平放置时压差计读数 R 与垂直放置时读 数 R’的大小关系如何？为什么？.(可忽略粘性阻力损失) 70