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1、优秀学习资料欢迎下载第一章流体流动流体的压力【 1-1 解标准大气压力为101.325kPa 容器 A 的绝对压力.pkPaA101 325+60161 325 容器 B 的绝对压力.BpkPa101325 1289325 【 1-2】解进口绝对压力.进101 31289 3 pkPa出口绝对压力.出101 3157258 3 pkPa进、出口的压力差.pkPapkPa157 （12） 157 12169或258 389 3169 【 1-3 解正庚烷的摩尔质量为/k gk m o l100，正辛烷的摩尔质量为/k gk m o l114。将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数.10 4 1
2、000 3690 4 1000 6 114正辛烷的质量分数.21 0 3690 631从附录四查得20下正庚烷的密度/kgm31684，正辛烷的密度为/kgm32703混合液的密度/.316960 3690 631684703mkgm【 1-4】混合液密度./38 7 9048 6 70 68 7 1 8mk gm【 1-5】解.TKpk P a2 7 34 03 1 3，1 0 13551 0 68（绝对压力）混合气体的摩尔质量./2 0 4280 22803244 0 0716 0 01186 mMkg kmol(1)混合气体在操作条件下的密度为./.mmpMkg mRT31068 186
3、0 763 8314 313(2)混合气体36000Vm ，摩尔体积为./.mmMmkmol318 60 763混合气体的量为.mmVnkmolM6000 0 763246 18 6流体静力学【 1-6】解管中水柱高出槽液面2m， h=2m 水柱。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载(1)管子上端空间的绝对压力绝p在水平面1 1处的压力平衡，有.绝绝大气压力10120010009 81281580 （绝对压力）pghpPa(2)管子上端空间的表压表p表绝-大气压力 =815801012001962
4、0 ppPa(3)管子上端空间的真空度真p真表=-=-1962019620 ppPa(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度hcclhh4水常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/cclkgm431594 .hm100021 25 1594【 1-7】解水的密度/3水=998kgm.33101100 12135500 059989 81117 410pPa【 1-8】解容器上部空间的压力.2 94（表压）pk P a液体密度/31250kgm，指示液密度/301400kgm(1)压差计读数R=? 在等压面1111 上pp.pphRgpphgRgphRgphgRgRg110003213 22 12 22
5、200因 g0，故0R(2) .AppgPa333 2129 4102 2 12509 8156 410.333 2229 4101 212509 8144 1 10BppgPa习题 1-6 附图习题 1-8 附图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载【 1-9】 。解等压面1111，pp1水AppHg.1汞水0 5gBppHRgR由以上三式，得.汞水0 5ABppRgRg已知./3汞0 15 ，13600Rmkgm，.0 15136009 810 50 1510009 81ABpp.313 64
6、1013 64 PakPa【 1-10 】解设测压前两U 形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为H 。在等压面22 处11221汞水气22ARRRppHgRgg222汞水2BRppHgRg因22pp，由上两式求得()水气12汞g2ABppRR因气水故水12汞-2ABppRRg【 1-11】解.31 01 01 0 21 0 0 09 8 1phmg流量与流速【1-12】解(1) 体积流量./.223330 0 60 82 2 61 08 1 444Vqd umsmh(2) 质量流量./mVqqkgs32 261018004 07 (3) 质量流速./ ().224 07=1440 0 06
7、4mqkgmsA【 1-13】解液体/31 1 5 0 k gm内管内径.dm mm内3 3 53 2 522 70 0 2 7习题 1-11 附图习题 1-9 附图习题 1-10 附图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载液体质量流量/5000mqkg h，体积流量350001150Vqmh流速/./.液22内5000 11502 11 36000 02744Vqumsd气体质量流量/mqk gh1 6 0密度./63气0 5 101 25 92101325kgm体积流量.31605 92Vqmh
8、流速/ ./.um s气22160 5 925 67 36000 0530 03354习题 1-13 附图习题 1-14 附图【 1-14】解./33水: 20，998 21000 tkgmkgm主管的流量/3122010303010mmmqqqthkgh体积流量/333 01 0301000mVqqmh，流速.1 0 um s管径.Vqdmmmu300 103103 3600 0 785 1 036004选择1084mmmm 无缝钢管，内径为100dmm，主管内水的流速/./( . )mqum sd22360030 36001 06 0 144连续性方程与伯努利方程【 1-15】解./10
9、5um s.,.dmdm120 20 1.( )/2212120 522duumsd22112222pupu.2222122120 51 87522ppuu精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载.1218751 875 10001875pppPa.18750 1911911000 9 81phmmmg另一计算法22112222pupugggg.2222122120 50 191229 81ppuuhmgg计算液柱高度时，用后一方法简便。【 1-16】解水的体积流量././332 52 510VqLs
10、ms，截面 1 处的流速./.312212 5101 2740 0544Vqumsd截面 2 处的流速./.2212120 051 2745 10 025duumsd在截面1 与 2 之间列伯努利方程，忽略能量损失。22112222pupugggg.1110 0511002522pdhg.2221 2745 110 02529 8129 81h截面 2 处的静压头.20 2 1 8hm水柱负值表示该处表压为负值，处于真空状态。【 1-17】解出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa（表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h .phmg3表330 4103 1109 81阀门开启后，压力表读数
11、.220 3pkPa （表压）从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速2u习题 1-15 附图习题 1-16 附图习题 1-17 附图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载2221+2fpuZHgg.,.13 10 5水柱fZhmHm.232320 3 103 10 529 8110981u./.23 230 05um sdm水的流量././2233320 053 236 341022 8 44Vqd umsmh【 1-18】解从伯努利方程得知，等直径水平管的压头损失fH与压力降
12、p的关系为fpHg。.fpHmg3水水4910=4 99水柱10009 81.fpHmg3油油49 10=5 68油柱8809 81.fpHmg3硫酸硫酸4910=2 73硫酸柱18309 81【 1-19 】如习题1-19 附图所示，有一高位槽输水系统，管径为.mmmm573 5。已知水在管路中流动的机械能损失为2452fuh(u 为管内流速)。试求水的流量为多少/3mh。欲使水的流量增加20% ，应将高位槽水面升高多少米？解管径.0 0 5dm，机械能损失2452fuh(1) 以流出口截面处水平线为基准面，,1212500？ZmZuu222214522uuZ g./Z gum s1225
13、9 811 46 4623水的流量./.Vqdumsmh2233320 051 462 871010 3 44(2) .10 21 2VVVqqq ./221 21 2 1 461 75 uum s( )21223Zgu( .).Zm21231 757 81 9 81习题 1-19 附图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载高位槽应升高.m7 1852 18 【 1-20】解管内径.0 0 3 20 0 0 2 520 0 2 7dm m ，水密度/31000kgm截面22 处的表压.2392pkP
14、a，水槽表面10p（表压）(1) 从00 至22 ， 00 为基准面，,?1202030ZZm uu压头损失222222118+= 822 222fuuuHggg2200221222fpupuZZHgggg.2232239 2 1010381000 9 8129 812 2 9 81uu./21 43um s水的流量().22323 6 0 00 0 2 71 4 33 6 0 02 9 544Vqd umh(2) 从,121 1 至2205ZZ.()ppuZgggppPakPa212223213112239 2 10114351000 9 811000 9 8122 9 8110 4 101
15、04表压流体的黏度【 1-21】解2060水.31005 10 Pa s.30 4 6 91 0Pa s空气.61 8 11 0Pa s.620 1 10Pa s水温度升高，黏度减小；空气温度升高，黏度增大。雷诺数与流体流动类型【 1-22】 。 解25，水的黏度.30 893710Pa s， 密度/3997kgm， 管内径.0 05dm，流速/2um s.Re.530 05 2 9971 12 104000 为湍流0 8937 10du【 1-23】解(1) .,/.,./VdmqmsPa skgm33330 05410，1 00510998 2流速./( .)Vqum sd3224102
16、038 0 0544习题 1-20 附图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载雷诺数.R e.530 0 52 0 3 89 9 8 21 0 11 04 0 0 0为湍流1 0 0 51 0du(2) ././vcmsms2424 444 10雷诺数.Re.40 05 2 0382322000为层流4 4 10duv【 1-24】解(1) 水， 20，./.,.33998 2，1 005100 207kgmPa s dm.Re./.30 2079982 40000 019451 005 10duu
17、um s体量流量./22430 2 0 70 0 1 9 4 56 . 5 41 044Vqd ums(2) ././2420 140 14 10cmsmsRedu.40 2072000014 10u./0 135um s管内流体流动的摩擦阻力损失【 1-25 】解从截面A 到截面B 列伯努利方程，截面A 为基准面，则得ABfABfppHghpppHpgh1液柱压差计1-1 为等压面ABpRgpHgRg020ABpppRgHg由式( )1 与式 2得0fRgh此式即为用U形管压差计测量流体在两截面之间流动的摩擦损失的计算式。【 1-26】解已知管内径.0 0 5dm，水的温度t=20 密度./
18、3998 2kgm，黏度.31 00410Pa s，流速/3um s雷诺数.Re.530 05 3 998 21 49 101 004 10du湍流管壁相对粗糙度.0 004d查得摩擦系数. 00293这两个直管的摩擦阻力损失相同，为./.fl uhJkgd22630 029315 8 20052(1) 弹簧压力表读数之差值水平管习题 1-25 附图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载在 A、 B 两截面列伯努利方程AABBABfpupugZgZh2222因，ABABZZuu ，故得.998 21
19、5 81577015 77ABfpphPakPa垂直管在 A、 B 两截面间列伯努利方程，以截面A 为基准面，,ABABZZLmuu06ABBfppgZh= .998 29 816998 215 87453074 53 ABBfppgZhPakPa上述计算结果表明，垂直管的ABpp 大于水平管的ABpp 。这是因为流体在垂直管中从下向上流动时，位能增大而静压能减小。(2)U 形管液柱压差计的读数R 水平管与前面相同，由伯努利方程得ABfppha另从 U 形管压差计等压面处力的平衡，求得汞ABpRgpRg( )()ABppRbg汞由式a与式 ( )b ，求得.().(. )fhRmmmg汞998
20、 215 80 1276汞柱127 6汞柱9 8113600998 2垂直管与前面相同，由伯努利方程得( )ABfppgLhc另从 U 形管压差计等压面处力的平衡，求得汞ABpRgpLgRg()ABppLgRdg汞由式与式cd，求得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载()汞fhRg从上述推导可知，垂直管与水平管的液柱压差计的读数R 相同。有了读数R 值，就可以分别用式及式bd求得水平管及垂直管的()ABpp。【 1-27】解从习题2-25 与习题2-28 可知， U 形管液柱压差计的读数R 与两截
21、面间流体流动的摩擦损失fh成正比，即fRh。又知道，在粗糙管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失fh与流体流速u的平方成正比，fhu2。由上述分析可知Ru2因此2222RuuRRRuu【1-28】解水在10时的密度.3999 7 kgm，黏度.,.,Pa sdmlm31 306100 05100，光滑管。(1) 体积流量/.VqLhmh33300 33流速./.Vqumsd220 330 0467 360036000 0544雷诺数.Re.30 05 0 0467 99971787层流1 306 10du摩擦系数Re64640 03581787摩擦损失(.)/.fl uhJ kgd221000
22、04670 0358=0 0781 20052(2) 体积流量/.39900 99 VqLhmh因流量是原来的3 倍，故流速./um s00467 30 14 雷诺数Re1787 35360 湍流对于光滑管，摩擦系数用 Blasius 方程式计算.Re()0250 250 31640 31640 0375360也可以从摩擦系数与雷诺数Re 的关联图上光滑管曲线上查得，.0 037。摩擦损失(.)/.22100014=0 037=0 725 20 052fl uhJkgd【 1-29】精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 17
23、 页优秀学习资料欢迎下载习题 1-31 附图习题 1-32 附图习题 1-29 附图解(1) 套管式换热器，内管外径.10 114dm，外管内径.20201dm当量直径.210 20101140 087edddm(2) 列管式换热器，外壳内径.20 5dm，换热管外径.10 025dm，根数174n根当量直径()( . )( .).().222221210 51740 025440 02910 51740 025ednddmdnd【 1-30 】解空气，./.3635,1 147,18 8510tkgmPa s，流速/12um s 。管路截面的高.ambm0 3 ，宽0 2。当量直径.22 0
24、 3020 24030 2eabdmab雷诺数.Re.560 24 12 11471 75 10湍流18 85 10ed u.,0 0005查得=0 0192120elmd摩擦损失./.22120120 019269120 242fel uhJkgd【 1-31】解已知,/330 02210,=1dm lmkgmmPa s，体积流量./31 7Vqmh流速././.221 7 36001 5040 0244Vqum sd从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式，以虹吸管出口截面为基准面2222uluhgdg.Re.430 02 1 504 10003 01 10湍流1 10du光滑管，查
25、得.0 0235，管入口突然缩小.0 5U 形管（回弯头）.1 5.221 50410 0235051 50 6170 022 9 81hm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载【 1-32】解在高位槽液面至低位槽液面之间列伯努利方程计算H ，以低位槽液面为基准面。,.ppPauu61212（0 表压）0 1610，两槽流速0，,/ ,.120 管内流速1管径0 106ZH Zum sdm液体密度/.33765，黏度1 7 10kgmPa s雷诺数.Re.430 106 1 7654 77 10湍
26、流1 7 10du/.0002，查得0 0267d管长30160190lm，阀门50eld，高位槽的管入口0 5，低位槽管出口=1， 90弯头.0 75222ellpuHgdg.620 161019010 0267500 510 7523 97659 810 10629 81m【 1-33 】解水在 20时./3998 2kgm，.31 00410 Pa s.,0 1061800edmllm流量/330Vqmh流速/./( .)2230 36000 94480 10644Vqumsd.Re.430 106 09448 99829 96 101 004 10du湍流查得.0 0252摩擦阻力损失
27、./.2218000 94480 025219120 1062efll uhJ kgd以河水水面为基准面，从河水水面至水塔处的水管出口之间列伯努利方程。外加机械能./2220 944834 5 9 81191530 22fuWZ ghJkg【 1-34】解在水塔高度H 不变的条件下，输水管长度缩短，输水管中的水流量应增大。习题 1-33 附图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载从水塔水面至输水管出口之间列伯努利方程，求得22fluHHdg因水塔高度H 不变，故管路的压头损失不变。管长缩短后的长度
28、 l 与原来长度l 的关系为0 75ll在流体阻力平方区，摩擦系数恒定不变，有 ( ).( )2222220 7522ffHHlul udgdgl ul udgdg故流速的比值为.11 155075uu流量的比值为.1 155VVqq流量增加了15.5% 管路计算【 1-35】解.,/mdmlk mqk gh0 1 51 0 06 0 0 0 0/,/./3389018160000 3600=001873 890Vkg mmPa sqms./.220 018731 060 1544Vqumsd.Re30 15 1 06 890782层流181 10du.Re646400818782因为是等直径
29、的水平管路，其流体的压力降为.fl uphPaMPad2327100 101 06=890 0 0818=273 10273 20152油管最大承受压力为. MPa15 7加压站数.2 7 31 7 41 5 7n需设置2 级加压，每级管长为50km ，每级的. /.27 3 213 65pMPa ，低于油管最大承受压力。【 1-36】解水，./.3320,998 2,=1 00410tkgmPa s由伯努利方程，得管路的摩擦阻力损失为习题 1-34 附图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载./
30、129 81118 fhHgJkg管 内 水 的 流 速u未 知 ， 摩 擦 系 数不 能 求 出 。 本 题 属 于 已 知.lmdm150 、0 1、/./fdhJkg0 002、118，求与Vuq的问题。/.lg.22 5123 72ffdhdlulddh.lg.320 1 1180 0022 511 0041015021503 70 1998 220 1118./2 55 m s验算流动类型.R e.530 12 5 59 9 8 22 5 41 0湍流1 0 0 41 0du体积流量.22336000 12 55360072 144Vqd umh习题 1-36 附图习题1-37 附图
31、【 1-37】本题是计算光滑管的管径问题。虽然可以用试差法计算，但不方便。最好是 用 光 滑 管 的 摩 擦 系 数 计 算 式.Re0250 3164（ 适 用 于.R e352 5 1010 ） 与22fl uhd及24Vqud，推导一个与及fVhqd之间的计算式。解水在./.3320时998 2,1 00410kgmPa s水的流量.317mh ，管长及管件当量长度42lm阀门关闭时，压力表可测得水槽离压力表测压点的距离与ABHH。.3380 108 1799829 8130 103 0699829 81AABBpHmgpHmg两水槽液面的距离.8 17306511ABHHHm以低位槽的
32、液面为基准面，从高位槽A 的液面到低位槽B 之间列伯努利方程，得管路的摩擦损失fh与H的关系式为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载./5 119 8150 1 fhHgJkg对于水力光滑管，fh与Vq 及 d 之间的计算式为.0251 754 750 241Vfqhld.0 251 754 750 241Vfqdlh代入已知数.( . /).0 2531 754 751 004101 736000 24142998 250 1d求得管内径为.0 0 2 0 5dm验证 Re范围.Re.Vqdu
33、d31 74998 243600290003 141 004100 0205湍流符合计算式中规定的Re范围【 1-38】解从水槽的水面至出水口之间列伯努利方程，以出水口的水平面为基准面，得2222CDfABfBCfABfBDuuHHHHHgg（ a）BC 管的压头损失()eBCCfBCBClluHdg22（ b）BD 管的压头损失()22eBDDfBDBDlluHdg（ c）将式与式代入式bca，得()()eBCeBDCDBCBDlllluudd2211().().eBDCBCeBCDBClludllud11110 0300251 23710 0310025因BCBCdd，故流量之比值.= 1
34、 23VCCVDDququ【 1-39】解用试差法求解，设各支管的流体流动处于完全湍流粗糙管的阻力平方区。习题 1-38 附图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载两根支管的相对粗糙度分别为.,.120 3030 00060 000429500700dd从教材的图1-28 查得.,.120 01770 0162总流量/39000Vqmh支管 1 的流量( . ).( . )( . ).5511 115555121 12 20 590000 017714000 50 70 017714000 016
35、2800VVdqlqddll././.mhms339000 0 035521370 590 03550 114支管 2 的流量././.Vqmhms3329000 0 11468631 910 03550 114下面核算值Re244VVqqduddd水在 20时，./.33998 2,1 00410kgmPa s.Re.634 99821266 101 004 10VVqqdd故.Re.6610 591 266 101 49 100 5.Re.6621 911 266 103 45 100 7由 Re.d6111 49 10 与=00006，从图上查得0 0177，与原假设相同。由 Re.d6
36、223 45 10 与=0 000429，从图上查得20 0164，与原假设的20 0162 接近。故以上计算结果正确。流量的测定【 1-40】解空气温度2 7 32 12 9 4TK ，绝对压力147pkPa ，空气的密度为./.3147 291748 314294pMkg mRTsinsin.200206840 0684RRammm水的密度/301000kgm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 17 页优秀学习资料欢迎下载max./.0229 810 0684100027 81 74gRums空气的黏度.51 8151
37、0Pa smaxmax.Re.550 309 27 8 1 748 24 101 815 10du查得max.0 86uu./0 8627 823 9um s空气质量流量()./220 30923 91 743 12 44mqd ukgs【 1-41】解水在20时./.33998 2,=1 00410kgmPa s孔板孔径.,.mdmD00 05管径0 1.22200 050 250 1dD从Re2、关系曲线上查得，在20 25的水平段的值，.0 622U 形管差压计的读数. 0 2Rm，汞密度/3013600kgm孔板前后的压力差0pRg水的质量流量()2000224mqaApadRg.( .).(. ).20 6220 052998 20 213600998 29 814./8 58kg s流速./( . ).228 581 0950 1998 244mqumsd.Re.530 1 1 095 998 21 089 101 004 10du由Re.Re2520 25与1 08910 从、关系曲线上查得，.0 622。与前面查得值相同，计算正确。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 17 页