#第二章流體靜力學1.如圖所示的U形管中裝有水銀與水，試求：A、C兩點的絕對壓力及表壓各為多少？A、B兩點的高度差為多少？.^'2丄解：①pA表=Yh水=0.3mH2O=0.03at=0.3X98OOPa=2940PapA=pa+pA=(10+0.3)mH2O=1.03at=10.3X9800Pa絕.^'2丄=100940PapC表=Yhhhg+PA表=0.1X13.6mH20+0.3mH20=1?66mH20=0?166at=1.66X9800Pa=16268PaPC絕=Pa+PC表=(10+1.66)mH2O=11.66m^O=1?166at=11.66X9800Pa=114268Pa②2-2今有U形管，內(nèi)裝水和四氯化碳(CC14),如圖所示。試求四氯化碳的相對密度。解：列等壓面方程：30.6cmH20=17.8cmH20+8.0Xdcc4,30.6-17.8j廠d==1.6cc482-3.圖示水罐中氣體絕對壓強p1=1.5X104Pa,高度H=1m。當時的大氣壓強相當于745mm水銀柱高。試求玻璃管中水銀的上升高度h為多少？解：絕對壓強P]=1.5X104PaP]+YH=p―丫hhgYh=745X10-3X13.6X9800-1.5X104-9800X1hg=9.929X104-1.5X104-0.98X104=7.449X104Pah=7.449X104/(13.6X9800)=0.56m題2-3±lr-lr-lr-l-='--；■：一空fEE42-4.油罐內(nèi)裝相對密度0.8的油品，下有底水，為測定油深及油面上的壓力，裝置如圖所示的U形管水銀壓力計，測得各液面位置如圖。試確定油面高度H及液面壓力p0。解：13.6X0.5-0.8=6mH2O6—1.6=6—0.4—dH油H=(1.6—0.4)/d=1.5m油（表壓）題2-4圖6—1.6mH2O=4.4mH2O=0.44at=4.312X104Pa第三章流體運動學與動力學基礎3-1油管輸送相對密度0.8的煤油，設計輸送量為50t/h，限制流速不超過0.8m/s，需多大管徑？解：M=pQ=pVAnA==—4pV\4M~\~pVn:,4x50x1000/3600\,'3.14x0.8x1000x0.8二0.166m二166mm3-2自水箱接出一個水龍頭，龍頭前有壓力表。當龍頭關閉時，壓力表讀數(shù)為0.8大氣壓；當龍頭開啟時，壓力表讀數(shù)降為0.6大氣壓。如果管子直徑為12毫米，問此時的流量為多少？解：p=0.8at=8mH2O02對1—1、2—2列伯努利方程:18mH2O20.6x98000+98002V=;2g(8-6)=6.26m/s2Q=VA=6.26x3.14xO'012?=7.08x10-4m3/s243-3為測量輸油管內(nèi)流量，安裝了圓錐式流量計。若油的相對密度為0.8,管線直徑D=100毫米，喉道直徑d=50毫米，水銀壓差計讀數(shù)/h=40厘米。流量系數(shù)0.9，問每小時流量為若干噸?解：Q=叫2&坐M二pQ二pa^2；2g丫H_丫油AhM丫油二0.8x1000x0.9x3?14X°.°520.8x9800二15.8256kg/s1000二15?8256x36001/h二汀/h10004圖示水箱在水深H=3m處接一水平管線。管線由兩種直徑串聯(lián)已知：H=3m,d=20mm,d=10mm,L=L=10m,h=0.6mHO,h=1mHpO1212w12w2求：①Q(mào);②i,i:③繪制水頭線12解：①對0—0、2—2兩液面列伯努利方程：V2=H—(hw1V2=5-24mV2=H—(hw1V2=5-24m/SV2蘢+(h+h)w1w2+h)=3—(1+0.6)=1.4mw23.14x0.012Q=AV=5.24x=4.112x10-4m3/s224②粗管段：i=沁==0.06L101h1細管段：i=w2==0.1L10210、20丿2x5.24=1.31m/s空=0.09m2g3-5圖示輸水管路d1<d2<d3，若忽略管件處的局部阻力，試繪制其總水頭線和測壓管水頭線的示意圖。3-6解：用80KW的水泵抽水，泵的效率為90%,管徑為30cm，全管路的水頭損失為lm,吸水管水頭損失為0?2m，試求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空表的讀數(shù)。N二N耳二80x0.93-6解：用80KW的水泵抽水，泵的效率為90%,管徑為30cm，全管路的水頭損失為lm,吸水管水頭損失為0?2m，試求抽水量、管內(nèi)流速及泵前真空表的讀數(shù)。N二N耳二80x0.9二72KW泵軸泵泵的揚程：H=z2-Zi+hi_2=29+hw=30mH2ON=yQHnQ=^泵=72%1000=0.245m3/s泵YH9800x30“4Q4x0.245V==兀d23.14x0.32=3.47m/s對1一1、2—2兩液面列伯努利方程:(V2)(3.472)-2-0.2-——=-9800x2.2+[2gJ(2x9.8丿P=Y=-27580.45Pa=27.58KPa0+0+0=2+P+—+0.2Y2g3-7解:Q=VA=20X3.14X0.012=1.57x10-3m3/s22V2202泵的揚程：H=z2-zi+hw+右=20+2+存=42.41mN=YQH=9800x1.57x10-3x42.41=652.52W泵泵對1—1、3—3兩液面列伯努利方程:N=^泵=泵對1—1、3—3兩液面列伯努利方程:另:3—8解:0+0+0+H=1+匕+空+hY2gw1{V2)f52)另:3—8解:0+0+0+H=1+匕+空+hY2gw1{V2)f52)H-1—亠-h=9800x42.41—1——0.3L2gw1丿(2x9.8丿2x20=5m/s=390358.4Pa=390KPa對3—3、2—2兩液面列伯努利方程:P=Y12丿22Id3丿PV2PV20+p+亠=19+厶+亠+hY2gY2gw3-20+￡+=19+0++1.7Y2g2gp=9800x202-52)+19+1.7=390360Pa=390KPa2x9.8水流經(jīng)過60°漸細彎頭AB,已知A處管徑D=0.5m,B處管徑D=0.25m，通過的流量為AB0.1ms/s,B處壓力p=1.8大氣壓。設彎頭在同一水平面上，摩擦力不計，求彎頭所受B推力為多少牛頓？=-DA=3.14x宀=0.19625m24兀D3.14x0.252=B==0.049m244Q0.1—/===0.51m/sA0.19625AQ0.1===2.04m/sA0.049Bp=1.8at=1.765x105PaB對A、B列伯努利方程：0+厶+三=0+鑒+V2Y2gY2gp=1.764x105+9800xA2.042—0.512)2x9.8丿=178350.75PaP=pA=178350.75x0.19625=35001.335NAAAP=pA=1.764x105x0.049=8654.625NBBB由動量方程：x：P—Pcosa—R=pQ(Vcosa—V)nR=30623NABxBAx

y：Psina+R=sina一0）nR二7671.8NByByR=、：R2+R2二31569.38Nxy3-9消防隊員利用消火唧筒熄滅火焰，消火唧筒口徑d=lcm,水龍帶端部口徑D=5cm,從消火唧筒射出的流速V=20m/s，求消防隊員用手握住消火唧筒所需的力R（設唧筒水頭損失為1m水柱）？解：Q=V2A220x3.14x0.0124失為1m水柱）？解：Q=V2A220x3.14x0.01240.8m/s=1.57x10-3m3/s對1一1、2—2列伯努利方程:（202一0.82=9800x2x9.8+1=209480Pa丿3.14x0.052P=pA=209480x=411.1045N1114動量方程：R+P=pQ（V-V）121R=1000x1.57x10-3x（20一0.8）一411.1045=-381N消防隊員所需力為381N，方向向左。3-10水射流以19.8m/s的速度從直徑d=100mm的噴口射出，沖擊一固定的對稱葉片，葉片的轉(zhuǎn)角a=135°，求射流對葉片的沖擊力。解：Q=VA=19.8x3.14x0.12=0.15543m3/s4pA-pA-R=pQ（V-V）112221R=pQV\1一cosa丿00=1000x0.15543x19.8x-cos135）=5253.645N第四章流體阻力和水頭損失4-1用直徑100mm的管路輸送相對密度0.85的柴油，在溫度20C時，其運動粘度為6.7cSt,欲保持層流，問平均流速不能超過多少？最大輸送量為多少t/h?D=100mm=0.1m解：v二6.7cSt=6.7x10D=100mm=0.1m層流：Re。=20000.1Re=VD=V=Rt!=2000x6.7x10-6=0.134m/svmD0.1M=pQ=8pVA=0.85x1000x1x3.14x0.12=0.894Kg/s=0.894x3600=3.22t/h水m410004-2相對密度0.8的石油以流量50L/s沿直徑為150mm的管線流動，石油的運動粘度為10cSt,試求每公里管線上的壓降（設地形平坦，不計高程差）。若管線全程長10km，終點比起點高20m，終點壓強為1大氣壓，則起點應具備的壓頭為多少?解:(1)V=Q=處=4x50x10-3=2.83m/sAD23.14x0.152Re=VD=2.83x0.15=42450>2000，水力光滑區(qū)v1x10-50.3^4=0.022VReTOC\o"1-5"\h\zLV210002.832h=X=0.022xx=59.93mfd2g0.152x9.8h=坐nAp=h=59.93x0.8x9800=4.7x105PafYfh=h=0.022x10x10‘x空呈=599.3mwf0.152x9.8(p=0)20+P+V2=20(p=0)2Y2gY2gwPi=0.8x9800x（20+599.3）=4.86x106Pa所以，每公里壓降：4.7X105Pa，起點壓頭：4.86X106Pa3自地下罐經(jīng)離心泵向油庫輸油流程如圖。管線直徑200mm，吸入段總長20m，地下罐液面至泵中心高差4m。油品相對密度0.75，運動粘度4cSt。（1）若設計輸送量為108t/h，那么吸入段的總水頭損失應為多少米油柱？（包括沿程水頭損失和局部水頭損失）2）泵前真空表讀數(shù)應為多少？3）如果泵出口壓強為7.25大氣壓（表壓），泵的效率為80%，則泵的額定功率（軸功率）應為多少？

熱二D.1丸氣壓了―『（表曲琢I―"'i-rw-d~■??Iq一逋油埠1-帶保險活門出口；2—彎頭（R=3d）；3—閘閥;一逋油埠4—透明油品過濾器；5—真空表；6—壓力表0.75x1000解：(1)Q=108t/h=108X1000/3600=0.04m30.75x1000V=Q=JQ=4x0.04=1.274m/sAD23.14x0.22Re=VD=1.274x0.2=63694.3>2000,水力光滑區(qū)v4x10-60.3164TOC\o"1-5"\h\z九==0.024Re.LV2八心201.27424Re.LV2八心201.2742=九—=0.02xx=0.165md2g0.22x9.8九尸V20.02=L=X0.0222g0.022012342g=牆心0+2x0.50+2x0^0+170k骨=033m另：h=X^當—=0.02x(40+2x23+2x18+77)x1.27^=0.33mjd2g2g丿h=h+h=0.495mWfj對0—0、5—5列伯努利方程：厶=4+厶+V!+h丫。丫。2gwp=0.1x98000-(4.495+0.08281)x0.75x9800=-2.38x104Pa=-3.24mHO52對6—6、5—5列伯努利方程：皂+H=耳YYooH=—^—6=99.86mYoN=^泵=YQH=36.75KW軸耳80%泵5-1解：5-2解：第五章壓力管路的水力計算直徑257mm的長管線，總長50km,起點高程45m，終點高程84m，輸送相對密度0.88的原油，運動粘度0.276St,設計輸量為200t/h，求水力坡降和總壓降。Q5-1解：5-2解：第五章壓力管路的水力計算直徑257mm的長管線，總長50km,起點高程45m，終點高程84m，輸送相對密度0.88的原油，運動粘度0.276St,設計輸量為200t/h，求水力坡降和總壓降。Q=200t/h=200x1000/3600m3/s=0.063m3/s0.88x1000V=Q=絲=4x°.°63=1.22m/sA兀D23.14x0.2572Re=VD=1.22x0.257=11337.9>2000，水力光滑區(qū)v0.276x10-40.3164九==0.0307LV250x10-31.222h=X=0.0307xx=453.56mfD2g0.2572x9.8h453.56i=匚==0.0091L50x10-3由伯努利方程：z+p=z+厶+h1Y2YrftAp=p-p=y0.88x98000x(84—45+453.56)1212f=8624x492.56=4247837.44Pa=4.25MPa=43.367at沿直徑200mm，長3km的無縫鋼管（△=0.2mm）輸送相對密度0.9的原油。若輸量為90t/h，其平均運動粘度在冬季為1.09St，夏季為0.42St。試求沿程損失各為多少米油柱?Q=90t/h=90x1000/3600m3/s=0.0278m3/s0.9x1000V=Q=絲=4