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　　第一章 流体活动 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥ 的油品，油面高 于罐底 6.9 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， 其间心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉资料的作业应力 取为39.23×10 6Pa ， 问至少需求几个螺钉？ 剖析：罐底发生的压力不能超过螺钉的作业应 力 即P 油 ≤ σ 螺 解：P 螺= ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.76 2150.307×10 3N σ 螺= 39.03×10 3 ×3.14×0.014 2 ×n P 油 ≤ σ 螺得 n ≥ 6.23 取 n min = 7至少需求7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U 型管 压差计，如本题附4. 本题附图为 远间隔丈量 操控设备， 用以测定分 相槽内火油 和水的两相界面方位。已知两吹气管出口的间隔H = 1m，U管压差计的指示液 为水银，火油的密度为820Kg／㎥。试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口间隔ｈ。 剖析：解此题应选取的适宜的截面如图所示：疏忽空气发生的压强，本 题中1－1´和4－4´为等压面，2－2´和3－3´为等压面，且 1－1´和2－2´的压强 持平。依据静力学根本方程列出一个方程组求解 解：设刺进油层气管的管口距油面高Δh在1－1´与2－2´截面之间 P 1 = P 2 + ρ 水银 gR ∵P 1 = P 4，P 2= P 3且P 3 = ρ 火油 gΔh ， P 4= ρ 水 g（H-h）+ ρ 火油 g（Δh + h） 联立这几个方程得到ρ 水银 gR = ρ 水 g（H-h）+ ρ 火油 g（Δh + h）-ρ 火油 gΔh 即 ρ 水银 gR =ρ 水 gH + ρ 火油 gh -ρ 水 gh 带入数据1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³) ｈ= 0.418ｍ 5．用本题附图中串联Ｕ管压差计丈量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压，Ｕ管 压差计的指示液为水银，两Ｕ管间的衔接管内充溢水。以知水银面与基准面的 垂直间隔分别为：ｈ 1 ﹦2.3m，ｈ 2 =1.2m, ｈ 3 =2.5m,ｈ 4 =1.4m。锅中水面与基准 面之间的垂直间隔ｈ 5 =3m。大气压强ｐ a = 99.3×10 3 ｐ ａ 。 试求锅炉上方水蒸气的压强Ｐ。 剖析：首要选取适宜的截面用以衔接两 个Ｕ管，本题应选取如图所示的1－1截面，再 选取等压面，最终依据静力学根本原理列出方 程，求解 解：设1－1截面处的压强为Ｐ 1 对左面的Ｕ管取ａ-ａ等压面， 由静力 学根本方程 Ｐ 0+ ρ 水 g(h 5 -h 4 ) = Ｐ 1+ ρ 水银 g(h 3 -h 4 ) 代入数据 Ｐ 0+ 1.0×10 3 ×9.81×(3-1.4) = Ｐ 1+ 13.6×10 3 ×9.81×(2.5-1.4) 对右边的Ｕ管取ｂ-ｂ等压面，由静力学根本方程Ｐ 1+ ρ 水 g(h 3 -h 2 ) = ρ 水银 g(h 1 -h 2 ) + ｐ ａ代入数据 Ｐ 1+ 1.0×10 3 ×9.81×﹙2.5-1.2﹚= 13.6×10 3 ×9.81×﹙2.3-1.2﹚ + 99.3×10 3 解着两个方程 得 Ｐ 0 = 3.64×10 5 Pa 6. 依据本题附图所示的微差压差计的读数，核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㎏／ｍ 3,998㎏／ｍ 3 ,Ｕ管 中油﹑水交接面高度差R = 300 ｍｍ，两扩展室的 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，两扩展室液面平齐。 剖析：此题的关键是找准等压面，依据扩展 室一端与大气相通，另一端与管路相通，能够列出 两个方程，联立求解 解：由静力学根本原则，选取1－1 ‘ 为等压 面，关于Ｕ管左面 ｐ 表+ ρ 油 g(h 1 +R) = Ｐ 1关于Ｕ管右边 Ｐ 2= ρ 水 gR + ρ 油 gh 2 ｐ 表=ρ 水 gR + ρ 油 gh 2-ρ 油 g(h 1 +R)=ρ 水 gR - ρ 油 gR +ρ 油 g（h 2 -h 1 ）当ｐ 表 = 0时，扩展室液面平齐 即 π （D/2） 2 （h 2 -h 1 ）= π（d/2） 2 Rh 2 -h 1= 3 mmｐ 表 = 2.57×10 2 Pa 7.列管换热气 的管制由121根φ×2.5mm的钢管组成。空气以9m/s速 度在列管内活动。空气在管内的平均温度为50℃﹑压强为196×10 3 Pa(表压)，当地大气压为98.7×10 3 Pa 试求：⑴ 空气的质量流量；⑵ 操作条件下，空气的体积流量；⑶ 将⑵ 的核算结果换算成标准状况下空气的体积流量。 解：空气的体积流量 Ｖ S= uA = 9×π/4 ×0.02 2×121 = 0.342 m 3 /s质量流量 w s=Ｖ S ρ=Ｖ S×(MP)/(RT) = 0.342×[29×(98.7+196)]/[8.315×323]=1.09㎏/s换算成标准状况 V 1 P 1 /V 2 P 2=T 1 /T 2 Ｖ S2 = P 1 T 2 /P 2 T 1×Ｖ S1= (294.7×273)/(101×323) × 0.342= 0.843 m 3 /s 8 .高位槽内的水面高于地上8m，水从 φ108×4mm的管道中流出，管路出口高于地上 2m。在本题特定条件下，水流经体系的能量丢失 可按∑ｈ f= 6.5 u 2核算，其间u为水在管道的流速。试核算： ⑴ A—A 截面处水的流速； ⑵ 水的流量，以m 3 /h计。 剖析：此题触及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒算问题， 一般运用的是柏尽力方程式。运用柏尽力方程式解题的关键是找准截面和基准 面，关于本题来说，适宜的截面是高位槽1—1 , 和出管口 2—2 , ,如图所示，选 取地上为基准面。 解：设水在水管中的流速为u ，在如图所示的1—1 ,，2—2 , 处列柏尽力 方程 Z 1 ｇ + 0 + Ｐ 1 /ρ= Z 2 ｇ+ ｕ 2 ／2 + Ｐ 2 /ρ + ∑ｈ f（Z 1- Z 2 ）g = u 2 /2 + 6.5u 2代入数据(8-2)×9.81 = 7u 2, u = 2.9m/s 换算成体积流量

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