04流體流動習(xí)題答案

1、23. 1(TC的水以500 L/min的流量流過一根長為300 m的水平管，管壁的絕對 粗槌度為0. 05mnL有6 m的壓頭可供克服流動的摩擦阻力，試求管徑的最小尺寸。 解：這是關(guān)于試差法的應(yīng)用。 10 C 的水，p = 999.7畑/m5 “ = 130.77x 10-5Pa-s 在管路兩端端列柏努利方程，以管子中心線所在的水平面為基準(zhǔn)面， 得 PS S 由范寧公式竝=心(1) g d 2g (1) 在該題中，假設(shè)幾不是最好的選擇，因為管徑不知道，不好由/d反 查兄，且假設(shè)兄后由于不知道d,也不能求和Re。 (2) 假設(shè)管徑為待求量，但若假設(shè)，由于實際生產(chǎn)中管子的規(guī)格多樣，范 圍太廣，不

2、易得到準(zhǔn)確范圍。 (3) 可假設(shè)“ 根據(jù)本教材表1-1,選擇合適的流速代入計算。自來水的流速為ri.5m/so 取水的流速為m/s.根據(jù)給出的也可判斷，所訃算的阻力損失和管子的 粗糙度有關(guān)，必定為湍流。且流體黏度比較大，必須使“在較大值時保證水是湍 流的。 d = 阻=J.4x()/6() = 0.0904加=90.4mm 龍V 3.14x1.3 此時由式計算的2 =竺犁 =12蘭().()9()4 = 0.0210 hr300 x1.32 Re = Jnp = 0.0904x1.3x999.7 =899x1q4, /13.75x10 s!d = 0.05 /(0.0904 x 1000) =

3、 0.00055 查摩擦系數(shù)圖，2=0.021,兩者之間一致，假設(shè)合理。 管子的直徑為90. 4mm。 24. 某油品的密度為800 kg/m黏度為41 cP,山附圖中所示的A槽送至B 槽，A槽的液面比B槽的液面高1. 5 mo輸送管徑為加9x35、長50m(包 括閥門 的當(dāng)量長度)，進、出口損失可忽略。試求：(1)油的流量(m3/h): (2)若 調(diào)節(jié)閥門的開度，使油的流量減少20%,此時閥門的當(dāng)量長度增加多少(m) 習(xí)題24附圖 解：題給條件下，油品的密度p = 800Rg /in ,黏度“ =4切=41 x 1 CTPas (1)在A、B兩槽間列柏努利方程，并以B槽液面為基準(zhǔn)面，得 ?

4、+ 8孤+牛=鄉(xiāng)+ 80+牛+ 口 其中，Pa=Pb=O 俵壓)，“ a=b 鋁，zA-ZB=i-5m 將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程，g(j 一心工I 即加2 =4.72 此情況下，應(yīng)假設(shè)兄，求出”之后，計算Re,由于并未給出粗糙度的值， 且流體黏度很大，可先試驗層流的磨擦系數(shù)關(guān)系式。 假設(shè)流體處在層流區(qū)，有 304.9 x- -64 _/r= 14.72解得 u = .2m/s chip/ p Re =如=82xl0-xl.x800 =】920假設(shè)合理 “41x10 匕=“A = 1.21 x 彳 X (82 x 10-3)2 x 3600 = 22.99/? = 23F/? (2)流量減少之后

5、=0.8V5 =0.8x23 = 18.W/? u = 0.8n = 0.8x1.21 = 0.97/h/ s 此時流體仍處在層流區(qū)，2 = = 1 Re dupl p 64 dup d 2 gzd2p 9.81xl.5x(82xlO-3)2x8OO“ =；=o2.2 un 32 屮 i32x41x103x0.87 M = le=r-l = 62.21-50 = 12.21m 閥門開度減小流速下降，直管阻力損失減小，但山于閥門關(guān)小之后，局部阻 力損失過大。所以總阻力損失沒變。 25. 在兩座尺寸相同的吸收塔內(nèi)，各填充不同的填料，并 以相同的管路并聯(lián)組合。每條支管上均裝有閘閥，兩支路的管 長均為

6、5 m(包括除了閘閥以外的管件局部阻力的當(dāng)量長度)，管 內(nèi)徑為200 mm。通過填料層的能量損失可分別折算為5卅與 4卅，式中u為氣體在管內(nèi)的流速，m/so氣體在支管內(nèi)流動的摩擦系數(shù)入二。管 路的氣體總流量為0. 3 m7so試求：(1)當(dāng)兩閥全開時，兩塔的通氣量；(2)附 圖中AB的能量損失。 解：(1)并聯(lián)管路中，各支路的阻力損失相等，2卄=工4 那么兄嚀4號字弼 直徑200 mm管路上的全開閘閥le=.3m,所以 “2 匕.2 0.02x + 8 =0901 0.02X + 10 0.2 V+V2=V=Q.3m3/s 由(1)、(2)解得 =0142F/s% =0.158加3/s (2)

7、取任一支路進行能量損失計算皆可 + 5”： =(2 = (0.02x - + 5)x(-4x()142 )2 2x0.23.14x0.22 = W9J/kg 2&用離心泵將20C水經(jīng)總管 分別送至A、B容器內(nèi)，總管流量為 89 m3/h , 總管直徑為 0127mm x 5mm。泵出口壓強表讀數(shù) 為X103 Pa,容器B內(nèi)水面上方表壓 為1 kgf/cm2?？偣艿牧鲃幼枇珊?略，各設(shè)備間的相對位置如本題附 習(xí)題26附圖 圖所示。試求：兩支管的壓頭損失H Hfg； (2)離心泵的有效壓頭 解：(1)在總貯槽液面1-1，和主管路壓力表之后，記為截面2-2爲(wèi)列柏努 利方程，并以通過截面2主管路中心

8、線的水平面作為位能基準(zhǔn)面，得 H +Z +町+屜_B+z +陶+ 。嚴 2gPg 2g He=f Hg 其中，“2 =l93xl()P俵壓) 冬一勺=-2m= 0。0 4x89 4匕 一莎7 一 3600龍(127 - 5 x 2) x 10 F 代入之后得到：/e = 17.94/7? 在截面2和容器A的液面之間列柏努利方程，得 Pl pg +占亠 2g Pg 其中 P2 =l93xlO5P“（表壓）pA = 0 （表壓）u2 = 2.3m/ s uA 0 ,Pl - Pa , lli pg 2g =T62 + （z2 一 S）= 19.67+0.27 16 = 3.94m 由于主管路的阻力

9、可以忽略，藝工竹27 =3.9伽 同樣可列出截面2到容器B的液面的柏努利方程，解得 巧.0-8 * 工Hf.2-B = 1 967 27. 用效率為80%的齒輪泵將黏稠的液體 從敞口槽送至密閉容器內(nèi)，兩者液面均維持恒 定，容器頂部壓強表的讀數(shù)為30X103Pao用旁 路調(diào)節(jié)流量，其流程如本題附圖所示。主管流 量為14 m3/h,管徑為66mmx3mm ,管長為80 m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長度）。旁路的流量為5 m7h,管徑為032m”x2.5w, 管長為20 m（包括除了閥門外的所有局部阻力的當(dāng)量長度）。兩管路的流型相同, 忽略貯槽液面至分支點0之間的能量損失。被輸送液體的黏度為50 x1

10、0-3Pgs, 密度為1100kg/m3。試計算：（1）泵的軸功率；（2）旁路閥門的阻力系數(shù)。 解：（1）流體在總管中的速度“嚴巴=乜口/36（）（）=1.38$ 壯廠 3.14x0.06* Rc = =60 x10-M.38x1100 =1821 6 2 = 1 = 0.035 “50 x10“Re】 1821.6 總管阻力損失: y/?f =2I2l!L = O.O35x x = 44.44/ 厶d 20.062 30 xl03 1100 在敞口槽和密閉容器之間列柏努利方程，得 9.81x5 + 44.44 = 120.76J / kg N = Nq = WVsp! 77 = 120.76

11、x19x1100/(0.83 x 3600) = 0.876RW 旁路的流速“2 = 4匕 _ 4x5/3600 存一 3.14X0.027? =243？/s Re = =27xl()-x2.43xllOO = 1443y 旦.竺“。軻 “50 x10Re, 1443 旁路是一循環(huán)管路，循環(huán)系統(tǒng)中，叱=工何 /】+ $ =；0.044x= 8.31 -d- 22.4320.027 28. 本題附圖所示為一輸水系統(tǒng)，高位槽的水面維持恒定，水分別從BC與BD 兩支管排岀，高位槽液面與兩支管出口間的距離均為11m AB管段內(nèi)徑為38 mm、 長為58 m： BC支管的內(nèi)徑為32 m、長為12.5 m

12、； BD支管的內(nèi)徑為26mm、長為14 m。 各段管長均包括管件及閥門全開時的當(dāng)量長度。AB與BC管段的摩擦系數(shù)X均可取 為。試計算： (1) 當(dāng)BD支管的閥門關(guān)閉時，BC支管的最大排水量為若干(m3/h) (2) 當(dāng)所有閥門全開時，兩支管的排水量各為若干(m3/h)BD支管的管壁絕對 粗糙度g可取為0.15 mm,水的密度為1000 kg/m3,黏度為Pa s 解：(1)在高位槽液面1-和BC支管出口內(nèi)側(cè)截面C-C間列柏努利方程， 并以截面C-C*為位能基準(zhǔn)面，得 其中 P = /V = 0(表壓)Z=ll7=0 旳心0 將以上數(shù)值代入方程，整理得g石=Dz +吟 11x98 =幾仏血+幾仏

13、血+如 12.5 32x10“ 2 2 根據(jù)連續(xù)性方程(血九解得 =0.71% 代入(2)式，解得”朋=1.17m/s 9 uBC = 2.49m/5 X (32 X103)2 X 2.49 x 3600 = 7.2w3 / h (2)根據(jù)分支管路的流動規(guī)律，有 鄉(xiāng)+ g +竽+工怙Y吟+爭+工hf.B-D 由于出口管BC、BD在同一水平面上，取兩支管出口外側(cè)為下游截面，貝IJ兩 截面上乙卩和“均相等。式可簡化為Dmy=b_d，記為方程。 但由于BC和BD是不連續(xù)的，不一定成立，血和幾的關(guān)系也不 能確定，需要試差計算。由于心為已知，應(yīng)假設(shè)心，這樣可確定陀和心的比例。 勺/加=0.15/26 =

14、 0.0058,查摩擦系數(shù)圖，得血。=0.0318，將人昶和血。代 入方程,得 ；= ItBC = 1 2 + gZc+ +/7 (6) 其中， P = Pc = 0(表 壓) 嚴0 zc =0 Z = 1 m 將以上 (5) 在高位槽液面1-1和截面C-C間列柏努利方程，并以截面C-C作位能基 準(zhǔn)面，得 數(shù)據(jù)代入方程 ，整理得 IO也心+工 .BY 38xlO-5)T = 23-15W- (10) 由連續(xù)性方程 I 得八H BD” d) d Ai = 3Smm dBC = 32mm , dHD = 26 ,代 入方程(10)中， 整理可得 “AB = O.78uhc + 0.469加 (11) 把uBC = 1.21畑代入方程(11),得到 =115% 把 Ubc =1.2%0、=1.15iIbd代入方程(11)得到恤=1.6m/s .小(du)冊p 26x10“x 1.6x10 / ,. p1x10 尬/加=58查得XBD = 0.033 ,與前面的假設(shè)2=0.0318不相符，需 重新計算。 a3D =