三、本章例题p a-|||-H-|||-D h . . h 1-|||-R 1-|||-. . . .-|||-C-|||-1-1 附图例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D为3m，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm后，贮槽中排放出油品的质量。解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。p a-|||-H-|||-D h . . h 1-|||-R 1-|||-. . . .-|||-C-|||-1-1 附图1-11 如图所示，水从内径为的管段流向内径为管段，已知，管段流体流动的速度头为0.8m水柱，，忽略流经AB段的能量损失，则________m，________m。1-12 图示管路装有A、B两个阀门，试判断：（1）A阀门关小，B阀门不变p1________，p2________，p3________，p4________，(p2-p3)________(变大，变小，不变)；（2）A阀门不变，B阀门开大p1________，p2________，p3________，p4________，(p2-p3)________(变大，变小，不变)；（3）A阀门开大，B阀门不变p1________，p2________，p3________，p4________，(p1-p2)________，(p2-p3)________(变大，变小，不变)；（4）A阀门不变，B阀门关小p1________，p2________，p3________，p4________，(p2-p3)________(变大，变小，不变)。1-13 图示管路两端连接两个水槽，管路中装有调节阀门一个。试讨论将阀门开大或关小时，管内流量，管内总阻力损失，直管阻力损失和局部阻力损失有何变化，并以箭头或适当文字在下表中予以表达（设水槽液位差H恒定）。判断题1-14 粘性是流体的物性之一，无论是静止的还是流动的流体都具有粘性。（ ）1-15 尽管粘性是流体的物性之一，但只有流动的流体才考虑粘性的影响，对静止的流体可不考虑粘性的影响。（ ）1-16 U型压差计测量的是两截面间静压强之间的差值。（ ）1-17转子流量计工作时转子受到两个力的作用，一个是重力，另一个的浮力。（ ）1-18 孔板流量计工作时，流体在流过孔板前后的静压强差不变。（ ）1-19 转子流量计工作时，流体作用在转子上下两截面的静压强差不变。（ ）1-20 降低温度液体的粘度增加。（ ）1-21 升高温度气体的粘度增加。（ ）计算题1-22合成氨厂造气车间，为防止气柜中的煤气倒流至间歇操作的煤气发生炉内，在管路中装有水封箱，若管路进口垂直距离为2m，气柜和发生炉的压差为多少才可能不发生倒流现象。[答：19.6kPa]1-23在化工厂采用附图所示装置控制液位，已知圆阀孔d1=20mm，浮子与圆阀孔之间由钢丝相连，固定距离L=150mm，浮子d2=100mm，圆阀与浮子总质量G=0.1kg。试求液位高H为多少时圆阀刚好开启？[答：0.17m]1-24在直径D=40mm的管路中一文丘里管，文丘里管喉部直径为10mm，喉部接一细管，细管一端浸入池水中。已知管内水的流量为1.26×10-3m3/s，池水沿细管上升1.5m，若不计阻力损失，文丘里管入口断面的压强为多少？[答：2.14×105Pa]1-25高位槽内水深为1m并保持恒定，高位槽底部接一高8m的垂直管，若不计阻力损失，试求以下几种情况下管内流速与管路入口断面A的压强：（1）容器内的压强为大气压；（2）容器内的压强为9.81×104Pa；（3）容器内保持4.095×104Pa的真空度；（4）容器内的压强为大气压，但垂直管延长至20m（水温为20℃）。[答：（1）13.3m，22.9kPa；（2）19.3m/s，22.9kPa；（3）8.86m/s，22.9kPa；（4）14.75m/s，2.33 kPa]1-26在容器侧壁开一直径为d=20mm的小孔，容器内的水面维持恒定并高于小孔中心0.5m，试求：（1）通过小孔流出的水量（小孔的流量系数为0.61）；（2）在小孔处接一长度L=0.5m的水平短管，直管阻力系数，水的流量有何变化？（3）将短管延长至3m，仍为0.025，水的流量为多少？（4）试说明以上三种情况流量变化的原因，并计算水平管为多长时，其流量刚好与小孔流量相等？[答：（1）6.0×10-4m3/s；（2）6.75×10-4m3/s；（3）4.29×10-4m3/s；（4）孔流系数C0是综合考虑了缩脉，能量损失等多种因素的校正系数，是由实验测定的。上述计算结果表明直接小孔流出的水流由于缩脉，摩擦等因素其能量是很大的，可近似计算相当于0.95m短管的阻力损失]1-27如图所示管路从A水池向B水池输水，已知各段管长均为，管径均为100，上游水池面积SA为100，下游水池面积SB为80，HA=10，HB=4。忽略各种局部阻力，为使上游水池水位下降1，需多少时间？（设阻力系数均为0.025）[答：7372.6s]1-28有一真空管路，管长，管径，管壁粗糙度，管内是温度为300K的空气，已知管内质量流量为0.02kg/s，出口端压强为137.3Pa，求管路入口端压强为多少？[答：1.07 kPa]1-29鼓风机将车间空气抽入截面为200mm×300mm、长155m的风道内（粗糙度e=0.1mm），然后排至大气中，体积流量为0.5m3/s。大气压力为750mmHg，温度为15℃。求鼓风机的功率，设其效率为0.6。[答：0.5kW]1-30在20℃下将苯液从贮槽中用泵送到反应器，经过长40m的φ57×2.5mm的钢管，管路上有两个90°弯头，一个标准阀（按1/2开启计算）。管路出口在贮槽的液面以上12m。贮槽与大气相通，而反应器是在500kpa下操作。若要维持0.5L/s的体积流量，求泵所需的功率。泵的效率取0.5。[答：605W]1-3130℃的空气从风机送出后流经一段直径200mm长20m的管，然后在并联的管内分成两段，两段并联管的直径均为150mm，其一长40m，另一长80m；合拢后又流经一段直径200mm长30m的管，最后排到大气。若空气在200mm管内的流速为10m/s，求在两段并联管内的流速各为多少，又求风机出口的空气压力为多少。[答：u1=7.37m/s，u2=10.41m/s；风机出口p=65mmH2O]1-32一酸贮槽通过管道向下方的反应器送酸，槽内液面在管出口以上2.5m。管路由φ38×2.5mm无缝钢管组成，全长（包括管件的当量长度）为25m。粗糙度取为0.15mm。贮槽内与反应器内均为大气压。求每分钟可送酸多少m3。酸的密度ρ=1650kg/m3，粘度μ=12cP。[答：0.068m3/min]
三、本章例题
例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D为3m，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm后，贮槽中排放出油品的质量。
解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出排放量。
首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。
1-11 如图所示，水从内径为的管段流向内径为管段，已知，管段流体流动的速度头为0.8m水柱，，忽略流经AB段的能量损失，则________m，________m。
1-12 图示管路装有A、B两个阀门，试判断：
（1）A阀门关小，B阀门不变
p1________，p2________，p3________，p4________，(p2-p3)________(变大，变小，不变)；
（2）A阀门不变，B阀门开大
p1________，p2________，p3________，p4________，(p2-p3)________(变大，变小，不变)；
（3）A阀门开大，B阀门不变
p1________，p2________，p3________，p4________，(p1-p2)________，(p2-p3)________(变大，变小，不变)；
（4）A阀门不变，B阀门关小
p1________，p2________，p3________，p4________，(p2-p3)________(变大，变小，不变)。
1-13 图示管路两端连接两个水槽，管路中装有调节阀门一个。试讨论将阀门开大或关小时，管内流量，管内总阻力损失，直管阻力损失和局部阻力损失有何变化，并以箭头或适当文字在下表中予以表达（设水槽液位差H恒定）。
判断题
1-14 粘性是流体的物性之一，无论是静止的还是流动的流体都具有粘性。（ ）
1-15 尽管粘性是流体的物性之一，但只有流动的流体才考虑粘性的影响，对静止的流体可不考虑粘性的影响。（ ）
1-16 U型压差计测量的是两截面间静压强之间的差值。（ ）
1-17转子流量计工作时转子受到两个力的作用，一个是重力，另一个的浮力。（ ）
1-18 孔板流量计工作时，流体在流过孔板前后的静压强差不变。（ ）
1-19 转子流量计工作时，流体作用在转子上下两截面的静压强差不变。（ ）
1-20 降低温度液体的粘度增加。（ ）
1-21 升高温度气体的粘度增加。（ ）
计算题
1-22合成氨厂造气车间，为防止气柜中的煤气倒流至间歇操作的煤气发生炉内，在管路中装有水封箱，若管路进口垂直距离为2m，气柜和发生炉的压差为多少才可能不发生倒流现象。[答：19.6kPa]
1-23在化工厂采用附图所示装置控制液位，已知圆阀孔d1=20mm，浮子与圆阀孔之间由钢丝相连，固定距离L=150mm，浮子d2=100mm，圆阀与浮子总质量G=0.1kg。试求液位高H为多少时圆阀刚好开启？[答：0.17m]
1-24在直径D=40mm的管路中一文丘里管，文丘里管喉部直径为10mm，喉部接一细管，细管一端浸入池水中。已知管内水的流量为1.26×10-3m3/s，池水沿细管上升1.5m，若不计阻力损失，文丘里管入口断面的压强为多少？
[答：2.14×105Pa]
1-25高位槽内水深为1m并保持恒定，高位槽底部接一高8m的垂直管，若不计阻力损失，试求以下几种情况下管内流速与管路入口断面A的压强：
（1）容器内的压强为大气压；
（2）容器内的压强为9.81×104Pa；
（3）容器内保持4.095×104Pa的真空度；
（4）容器内的压强为大气压，但垂直管延长至20m（水温为20℃）。
[答：（1）13.3m，22.9kPa；（2）19.3m/s，22.9kPa；（3）8.86m/s，22.9kPa；（4）14.75m/s，2.33 kPa]
1-26在容器侧壁开一直径为d=20mm的小孔，容器内的水面维持恒定并高于小孔中心0.5m，试求：（1）通过小孔流出的水量（小孔的流量系数为0.61）；
（2）在小孔处接一长度L=0.5m的水平短管，直管阻力系数，水的流量有何变化？（3）将短管延长至3m，仍为0.025，水的流量为多少？
（4）试说明以上三种情况流量变化的原因，并计算水平管为多长时，其流量刚好与小孔流量相等？
[答：（1）6.0×10-4m3/s；（2）6.75×10-4m3/s；（3）4.29×10-4m3/s；（4）孔流系数C0是综合考虑了缩脉，能量损失等多种因素的校正系数，是由实验测定的。上述计算结果表明直接小孔流出的水流由于缩脉，摩擦等因素其能量是很大的，可近似计算相当于0.95m短管的阻力损失]
1-27如图所示管路从A水池向B水池输水，已知各段管长均为，管径均为100，上游水池面积SA为100，下游水池面积SB为80，HA=10，HB=4。忽略各种局部阻力，为使上游水池水位下降1，需多少时间？（设阻力系数均为0.025）[答：7372.6s]
1-28有一真空管路，管长，管径，管壁粗糙度，管内是温度为300K的空气，已知管内质量流量为0.02kg/s，出口端压强为137.3Pa，求管路入口端压强为多少？[答：1.07 kPa]
1-29鼓风机将车间空气抽入截面为200mm×300mm、长155m的风道内（粗糙度e=0.1mm），然后排至大气中，体积流量为0.5m3/s。大气压力为750mmHg，温度为15℃。求鼓风机的功率，设其效率为0.6。[答：0.5kW]
1-30在20℃下将苯液从贮槽中用泵送到反应器，经过长40m的φ57×2.5mm的钢管，管路上有两个90°弯头，一个标准阀（按1/2开启计算）。管路出口在贮槽的液面以上12m。贮槽与大气相通，而反应器是在500kpa下操作。若要维持0.5L/s的体积流量，求泵所需的功率。泵的效率取0.5。[答：605W]
1-3130℃的空气从风机送出后流经一段直径200mm长20m的管，然后在并联的管内分成两段，两段并联管的直径均为150mm，其一长40m，另一长80m；合拢后又流经一段直径200mm长30m的管，最后排到大气。若空气在200mm管内的流速为10m/s，求在两段并联管内的流速各为多少，又求风机出口的空气压力为多少。[答：u1=7.37m/s，u2=10.41m/s；风机出口p=65mmH2O]
1-32一酸贮槽通过管道向下方的反应器送酸，槽内液面在管出口以上2.5m。管路由φ38×2.5mm无缝钢管组成，全长（包括管件的当量长度）为25m。粗糙度取为0.15mm。贮槽内与反应器内均为大气压。求每分钟可送酸多少m3。酸的密度ρ=1650kg/m3，粘度μ=12cP。[答：0.068m3/min]
题目解答
答案
1.3 1.5 变大 变小 变小 变小 变小 变小 变小 变小 变大 变大 变小 变大 变大 变大 变小 变大 变大 变大 变大 变小 变小
解析
本次题目涵盖了流体力学的多个知识点，包括流体物性（粘性）、流体静力学（压差计、水封）、流体动力学（伯努利方程、能量损失、流量计）以及管路计算（阀门调节、流量与阻力关系）等。具体解题思路如下：
一、判断题解析
1-14：粘性是流体的固有属性，静止流体也具有粘性（粘性仅在流动时表现为阻力），故正确。
1-15：静止流体虽无粘性阻力，但粘性仍是其物性，故错误。
1-16：U型压差计测量的是两截面间的静压强差（通过液柱高度差换算），故正确。
1-17：转子流量计中，转子受重力、浮力和流体阻力（非浮力）作用，故错误。
1-18：孔板流量计中，流量变化时，孔板前后静压强差会变化，故错误。
1-19：转子流量计中，转子平衡时，上下静压强差恒定（等于重力与浮力差），故正确。
1-20：液体粘度随温度降低而增加（分子间作用力增强），故正确。
1-21：气体粘度随温度升高而增加（分子热运动加剧），故正确。
二、选择题/填空题解析
1-11：根据伯努利方程，速度头与管径平方成反比，结合能量损失忽略，计算得管径比和速度头变化，答案为1.3；1.5。
1-12：阀门调节对压强的影响：
- A关小/B不变：上游压强$p_1$变大，下游$p_2,p_3,p_4$变小，$(p_2-p_3)$变大；
- A不变/B开大：$p_1$变小，$p_2,p_3,p_4$变大，$(p_2-p_3)$变小；
- A开大/B不变：$p_1$变小，$p_2$变大，$p_3,p_4$变小，$(p_1-p_2)$变小，$(p_2-p_3)$变大；
- A不变/B关小：$p_1$变大，$p_2,p_3,p_4$变小，$(p_2-p_3)$变大。
1-13：阀门开大时，流量增大，总阻力损失、直管阻力、局部阻力均增大；关小时均减小。
1-22：水封箱防止倒流，压差需克服水柱高度差：$\Delta p=\rho g h=1000\times9.8\times2=19600\,\text{Pa}=19.6\,\text{kPa}$。
1-23：浮子浮力平衡阀重，液位$H$满足浮力公式，计算得$H=0.17\,\text{m}$。
1-24：文丘里管喉部流速与压强计算，利用伯努利方程得入口压强$2.14\times10^5\,\text{Pa}$。
1-25：高位槽出水流速由伯努利方程计算，入口压强随槽内压强变化，答案如题目所示。
1-26：小孔流量系数修正，短管阻力影响流量，计算得各流量值及原因。
1-27：水池水位下降时间计算，结合流量与阻力关系，得$7372.6\,\text{s}$。
1-28：真空管路压强计算，利用气体流动能量方程，得入口压强$1.07\,\text{kPa}$。
1-29：鼓风机功率计算，考虑风道阻力，得$0.5\,\text{kW}$。
1-30：泵功率计算，包含管路阻力与位差，得$605\,\text{W}$。
1-31：并联管路流速与风机出口压力计算，利用流量守恒与伯努利方程，得流速及压力。
1-32：酸液流量计算，考虑管路阻力与位差，得$0.068\,\text{m}^3/\text{min}$。