1、一一一 流体流动习题解答1. 某设备上真空表的读数为13.310 3 Pa，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知 该地区大气压强为 98.7103 Pa。解：真空度大气压绝压3(98.71)0atmppPa绝 压 真 空 度表压真空度-13.3 32. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m3的油品， 油面高于罐底9.6 m，油 面上方为常压。在罐 侧壁的下部有一直径 为760 mm的圆孔， 其中心距罐底800 mm，孔盖用14 mm的钢制螺钉紧固。若螺 钉 材料的工作应力取为32.23 106 Pa，问至少需要几个螺钉?解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为 p，则 p 罐内液
2、体作用于孔盖上的平均压强(表压)960.81(.0)8274pgz Pa作用在孔盖外侧的是大气压 ，故孔盖内外所受的压强差为ap8274pPa作用在孔盖上的净压力为22857(0.6)3.744pdN410每个螺钉能承受的最大力为：p62332.10.4.9610FN钉螺钉的个数为 个37/758所需的螺钉数量最少为 8 个3. 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R 1=400 mm，R2=50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空 间扩散，于右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm。试求A、B两处的表压强。解：U 管压差计连接管中是气体。若以
3、 分2,gHOg别表示气体、水与水银的密度，因为 ，故由气柱=高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为 ，ACp。BDp由静力学基本方程式知 232ACHOgR109.805169.805(表压)76Pa4173.16.10BDAHgpRPa4. 本题附图为远距离制量控制装置， 用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H=1 m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m3。试求当压差计读数R=68 m时，相界面与油层的吹气管出口距离 h。解：如图，设水层吹气管出口处为 a，煤油层吹气管出口处为 b，且煤油 层吹气管到液气界面的高度为 H1。则CD压缩空气1a
4、p2bp(表压)()gHhgh油 水(表压)1b油U 管压差计中， (忽略吹气管内的气柱 压力)2HgpR1abp分别代入 与 的表达式，整理可得：b()Hgghh油 水 10.360.8.412Rmg水 水 油根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。5. 用本题附图中串联U管 压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽 压，U管压差计的指示液为水银，两U管 间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h 1=2.3 m、h2=1.2 m、h3=2.5 m及h 4=1.4 m。锅中水面与基准面间的垂直距离
5、h 5=3 m。大气压强 =99.3103 Pa。试求锅炉上方水蒸气的 压强p。(分别以Paap和kgf/cm 2来计 量)。解：如图所示标记等压面 2，3，4，大气压记为 apH1p234(1)212()aHgph(2)233O(3)44()Hg(4)205Oph将以上四式相加并代入已知量39.1aPa1.3m21.32.5hm41.5.3hm202454()()HgHOph g3.609.8(.)09.8426517/Pakfcm6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示液， 其密度分别为920 kg/m 3及998 kg/m 3，U管中油、
6、水交界面高度差R=300 mm。两扩大室的内径D均为60 mm，U 管内径d为6 mm。当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。解：可以知道当微差压差计的读数 时，两扩大室液面相齐。那么当压ap力不同时， 扩大室液面差 与 的关系可用下式计算：hR224Dd当 时，30Rm226()0.3().03mD根据静力学基本方程： ()pgh水 油 油9820.13920.8103(表压)57Pa7. 列管 换热 器的管束由 121 根 的铜 管组成。空气以 9 m/s 速5.m度在列管内流动。空气在管内的平均温度为 50、压强为 196103 Pa(表压)，当地大气压为 98.7103 Pa
7、。试 求：(1) 空气的质量流量； (2) 操作条件下空气的体积流量；(3) 将(2)的计算结果换 算为标准状况下空气的体积流量。解：(1) swuAn9/ms12n2 321(52.)0.44d m3 36841(.18/.7)pMkgRT90.32.09/sws(2) 3.142SVuAnm(3) 01pT3010(968.7)034270.86/59V s=8. 高位槽内的水面高于地面8 m，水从 的管道中流出，管路出14m口高于地面2 m。在本题特定条件下， 水流经系统的能量损失可按 计26.5fhu算(不包括出口阻力损失) ，其中u为水在管内的流速m/s 。试计算：(l) 截面 处水
8、的流速 ；(2) 水的流量， 以m 3/h计 。A解：(1) 取高位槽水面为上游截面 ，管路出口内侧为下游截面 ，如12图所示，那么 (基准水平面为地面)128,zm(表压)， 处的流速与管路出口处的流速相同， 10,upA 2AuAB(管径不变，密度相同)在截面 和 间列柏努利方程方程，得12，其中fugzh26.5fu代入数据 解得 226.59.81().9/Ams(2) 233.04608/hVuA h9. 20的水以2.5 m/s的流速流经 的水平管，此管以锥形管与8.5另一 的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入53m一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A、
9、B两截面间的能量损失为1.5J/kg，求两玻璃管的水面差 (以m计)， 并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。解：取 两点处所在的与管路垂直的平面分别为上游和下游截面 和,AB A，如 图所示，并取管路中心线所在的水平面为 基准面，那么 ， 0Bz2.5/Aums2238.5().()1.3/ABdu ms在截面 和 间列柏努利方程：22,ABfABuph2 2,.513()(.5)086.5ABBfAB Pa查表得到 ， 那么210.PamHO286.0mHO，所以 A 点的 压力大于 B 点的压力，即 B 管水柱比 A 管高 88.52p m10. 用离心 泵把20的水从贮槽送至水洗
10、塔顶部，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 ，在操作条件下，762.5m泵入口处真空表的读数为24.0610 3 Pa；水流经吸入管与排出管 (不包括喷头)的能量损失可分别按 与 计算，由于管径不变，故式中u为吸入2,1fhu2,10fh或排出管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为98.0710 3 Pa(表压)。试求泵的有效功率。解：取水槽中水面所在的平面为截面 ，并定 为基准水平面。泵入口真空1表连接处垂直于管子的截面为 。水洗塔出口处为截面 ，如图所示，那2 3么有(表压)10z2.5m314z10u23u10p(表压) (表压) 24.6pPa398.7pPa3/kgm在截面 和 间列柏努利方程，得2211 ,1fuugzgzh2fu代入以上数值解得 /ms231.9(762.5)107.91/4swuA kgs再在截面 和 间列柏努利方程，得322311 ,12e fpupgzWgzh将以上数值代入，其中 ，解得2,12,1,fffu261.3/eWJkg6.379.6esNwk
