作业习题及思考题 参考答案 第 第二童 第四章 第四章 第六童 第六章 第十章 第八童 第八童 第十童 第士二音 第士二 第 第四萱 第士四童 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 配密 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/m。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(表示 (2)槽底面所受的压强是多少Pa?
作业习题及思考题 参考答案 第一章 第一章 第二章 第二章 第三章 第三章 第四章 第四章 第五章 第五章 第六章 第六章 第七章 第七章 第八章 第八章 第九章 第九章 第十章 第十章 第十一章 第十一章 第十二章 第十二章 第十三章 第十三章 第十四章 第十四章 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。 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/m。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780kgm3,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。 压强平衡管 观察键 习题4附图 习题5附图 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hl=1.20m,h2 03m,h3=130m,h4=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△h(即“水 封高”)为多少 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 *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: PR=Pa-hg(p,-P,)-hgp, *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
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。 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/m 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？ 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。 *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： *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
习题8附图 习题9附图 质量守恒 1l某厂用Φ114×45m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,o℃,latm)。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02m。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1630kgm3 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? ∈扌 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12kg/m3,试求管道内空气的流量 14.图示为马利奧特容器,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l0mm 设小孔的孔流系数Co=062
质量守恒 11. 某厂用Ф114×4.5mm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？ 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377×10-3m3/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H以JN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? *17在一水平管道中流着密度为p的液体,收缩管前后的压差为(p-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 l8水由喷嘴喷入大气,流量V=00235m3s,d1=8σmm,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 A 其中A1、A2分别为1,2截面面积,u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Fr
15. 水以3.77×10-3m3 /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？ *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。 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。 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 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004m的喷口流出,流速为u-20m/s。另一股水流以u=0.5m的流速在喷嘴外 的导管环隙中流动,导管直径为D=010m。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。 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=9996mm,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35×10-31,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 *23.湍流时圆管的速度分布经验式为 u/u R 试计算(1)uma之值:(2)动能校正系数a之值 *24.粘度为μ、密度为ρp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 v Esu 2 pge m3/(s:m) 式中δ为液膜厚度
*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。 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3.5×10-3 l，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。 *23. 湍流时圆管的速度分布经验式为 试计算(1) 之值；(2)动能校正系数α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)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 式中δ为液膜厚度