第1章流體流動與輸送

1、第一章流體流動和輸送1-1煙道氣的組成約為 275% , CO215% , 025% ,出05% （體積百分數(shù)）。 試計算常壓下400C時該混合氣體的密度。解：Mm=Miy=0.75 邀8+0.15 X4+0.05 82+0.05 >18=30.1 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。Pm=pMm/RT=101 3 海03>30.1/（8.314 103>673）=0545kg/m3聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。1-2已知成都和拉薩兩地的平均大氣壓強分別為 0.095MPa和0.062MPa。 現(xiàn)有一果汁濃縮鍋需保持鍋內(nèi)絕對壓強為 8.0kPa。問這一設備若置于成都 和拉薩兩地，表上讀數(shù)分別應為多

2、少？ 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。解：成都pR=95-8=87kPa （真空度）拉薩pR=62-8=54kPa （真空度）1-3用如附圖所示的U型管壓差計測定吸附器內(nèi)氣體在 A點處的壓強以及 通過吸附劑層的壓強降。在某氣速下測得R1為400mmHg, R2為90mmHg, R3為40mmH2O，試求上述值 。 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。解：PB=RH2og+RHgg=0.04 >000 >9.81+0.09 13600 >.81=123998Pa（表） 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。PA=PB+R?Hgg=12399.8+0.4 >600 >.81=65766.2Pa （表） P=

3、Pa-Pb=65766.2-12399.8=53366.4Pa1-4如附圖所示，傾斜微壓差計由直徑為 D的貯液器和直徑為d的傾斜管 組成。若被測流體密度為5,空氣密度為，試導出用R1表示的壓強差計算 式。如傾角：為300時，若要忽略貯液器內(nèi)的液面高度 h的變化，而測量誤 差又不得超過1%時，試確定D/d比值至少應為多少？(1)解：由靜力學方程厶 P=R('o-')g=RiSin C、o-T)g=Ri(1-T)g/2廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。若忽略貯液器內(nèi)液面高度的變化，則斜管內(nèi)液位為：R'R-h液柱長度：R1 'R1-h/sin =R1-2h心 p'R &#

4、39; P°-P)g=Ri' P°- P)g/2=(Ri/2-h)( P°-P)g又D2h/4=d2Ri74D2h=d 2Ri '=d 2(Ri-2h)即h=Ri(d/D)2/1+2(d/D)2所以p'=RiCo - Jg/2+4(d/D)勺煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。相對誤差為 (厶p-0)八p<0.001代入式(1)和(2):( » p)/ p=1-1/1+2(d/D)2切.001解得：d/D 切02237即D/d44.7 1-5 一虹吸管放于牛奶儲槽中，其位置如圖所示。儲槽和虹吸管的直徑分別 為D和d,若流動阻力忽略不計，試

5、計算虹吸管的流量。儲槽液面高度視 為恒定 。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。解：pd +U12/2+gzi=p1/ + U22/2+ gz>p1=P2, U1=0, Z1=h, Z2=0, U2=u 2gh=u2u=(2gh)1/2qv=0.785d 2出=0.785d 2(2gh)1/21-6密度為920kg/m3的椰子油由總管流入兩支管，總管尺寸為57mm< 3.5mm，兩支管尺寸分別為 38mM 2.5mm 和 25mm< 2.5mm。已 知椰子油在總管中的流速為 0.8m/s,且38mrH 2.5mm與25mrH 2.5mm兩 支管中流量比為2.2。試分別求椰子油在兩支管中的

6、體積流量、質(zhì)量流量、 流速及質(zhì)量流速 。 籟叢媽羥為贍債蟶練淨。解：qv=0785 052>0.8=1.57 10-3m3/sqv1+qv2=1.57 >t0-3m3/sqvi=2.2 加qvi+qv2=3.2 qv2=1.57 >10-3m3/sqv2=1.57 X0-3/3.2=4.91 1®-4m3/sqv1=2.2=1.079 >10-3m3/s預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。qm2= 9v2=920 >4.91 冰0-4=0.452kg/sqm1= qv1=920 >1.079 10-3=0.993kg/s 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。U2=qv2/0.

7、785d22=4.91 海0-4/(0.785 0.022)=1.564m/s U1=qv1/0.785d12=1.079 海0-3/(0.785 00332)=1.262m/s w2= u2=920 >1.564=1438.6kg/(m2.s)2w1= ?u1=920 .262=1161kg/(m *s)鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。1-7用一長度為0.35m的漸縮管將輸水管路由內(nèi)徑100mm縮至30mm。當 管內(nèi)水流量為0.52m3/h，溫度為10 C時，問：(1)在該漸縮管段中能否發(fā) 生流型轉(zhuǎn)變；(2)管內(nèi)由層流轉(zhuǎn)為過渡流的截面距漸縮管大端距離為多 少？擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。解：u1=qv

8、1/0.7842=0.52/(3600 0.785 0.12)=0.0184m/s贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。只0=45 / =0.1 >0.0184 1000/0.0013077=1407<2000 U2=qv1/0.785d22=0.52/(3600 0785 0.032)=0.20445m/s 只今=4出 / = 0.03 0.2045 1000/0.0013077=4691>4000 故可以發(fā)生轉(zhuǎn)變當 Re=2000 時，ud=Re ' /ud=2000 >0.0013077/1000=0.0026154ud 2= qv/0.785=0.52/(3600 0.

9、785)=1.84 10"4兩式相除d=1.84 >10-4/0.0026154=0.07035m由比例關系 (0.1-0.03): 0.35=(0.1-0.07035): x x=(0.1-0.07035) 0.35/(0.1-0.03)=0.148m1-8直徑為1.0m的稀奶油高位槽底部有一排出孔，其孔徑為15mm。當以2.0m3/h的固定流量向高位槽加稀奶油的同時底部排出孔也在向外排出奶 油。若小孔的流量系數(shù) Cd為0.62 (Cd為孔口實際流量與理想流量之比)， 試求達到出奶油與進奶油流量相等時高位槽的液位及所需的時間。(假設高位槽最初是空的) 壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。解

10、：設任一時刻槽內(nèi)液位為h,則由柏努利方程得：理論流速：uth=(2gh)1/2實際流速：u=Cd(2gh)1/2流量：qv= d 2u/4=0.785 0.0152 >0.62 (2 >9.81 h)1/2=4.85 海0-4h1/2 蠟變黲癟 報倀鉉錨鈰贅。用qv=2.0/3600 m3/s代入上式,即為出奶油與進奶油流量相等時高位槽 的液位 H :H=2.0/(3600 485 >10-4)2=1.312m由物料衡算q,in-q,out=dV/dT=0 785D2dh/deQ-JU-4.85 10» h =0.785 12-3600d3令 y=h1/2，則 dh

11、=2ydy，當 h=H 時，y=H1/2=1 145m1.14549= >2x10 ydy-1.145(6.1787.077) -.291=104dy01.1451.1450 _dyo 2.291dy1.1454 2 y = 104 6.178。2.291 喬 In(7.077 6.178y)。= 2486s1-9用壓縮空氣將密度為1081kg/m3的蔗糖溶液從密閉容器中送至高位槽， 如附圖所示。要求每批的壓送量為12m3，20分鐘壓完，管路能量損失為25J/kg,管內(nèi)徑為30mm,密閉容器與高位槽兩液面差為16m。求壓縮空氣 的壓強為多少Pa （表壓） ?綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。解：pi

12、/ +U12/2+ gz1=應/ +U22/2+gz2+二 hfU1=0，Z1=0，p2=0，22=16 m，hf=25J/kg U2=1 2/(20 60X).785 032)=1 415m/sP1=(1 4152/2+9.81 16+25) >108仁1987 104Pa1-10敞口高位槽中的葡萄酒（密度為985 kg/m3）經(jīng)38mm 25mm的不銹 鋼導管流入蒸餾鍋，如圖所示。高位槽液面距地面8m,導管進蒸餾鍋處距地面3m,蒸餾鍋內(nèi)真空度為8kPa。在本題特定條件下，管路摩擦損失可 按匕hf=65u2J/kg （不包括導管出口的局中阻力）計算，u為葡萄酒在管內(nèi)的 流速m/s。試計

13、算：（1）導管AA截面處葡萄酒的流速；（2）導管內(nèi)葡萄 酒的流量 。 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。解：Pi/ +比2/2+ gz=血/ +u22/2+gz2+匕 hfPi=0, ui=0, zi=8 m, p2=-8kPa, z2=3m, U2=u8X9,81=-8000/985+U2/2+3 >9.81+65u25 9.818000u985 =2.86m/sqv=0.785 X0332X2.86=2.443 10-3m3/s1-11如附圖所示，水從離地面 18m處用273mn> 5mm,長35m （包括局 部阻力損失的當量長度）的管道連接到離地面10m處，并測得高低兩處壓強分別為345

14、kPa和415kPa （表壓）。試確定：（1）水的流動方向；（2）若 管路摩擦系數(shù)取0.026,管路中水的流量為多少？解：u1=u2p1J+gz1=348X103/1000+18 X.81=524.58J/kg鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。兇P+gz2=415 X103/1000+10 >9.8仁513.1J/kg u/2+524.58=氏2/2+513.1+0.026 (35/0.263) u2/21 (524.58-513.1)沢2 3.263,u2.578m/s0.026P5%=0.785 0.2632 X2.578=0.14m3/s1-12如圖所示，槽內(nèi)水位維持不變，槽底部與內(nèi)徑為50m

15、m的鋼管聯(lián)結(jié)，管路中B處裝有一 U型管壓差計。當閥門關閉時讀數(shù)R=350mmHg，h=1200mm。（1）閥門部分開啟時，測得 R=250mm，h=1250mm，若 AB段能量損失為10J/kg,問管內(nèi)流量為多少m3/h?（2）閥門全開時，若AB 段與BC段的能量損失分別按zhfAB=1 6J/kg,匕hfAc=7u2J/kg計算（不包 括管出口阻力），u為管內(nèi)流速。問B點處（壓差計處）的壓強為多少？構(gòu)氽 頑黌碩飩薺齦話騖。解：閥門全關時：P0=R Hgg=0.35 >3600 >9.81=4.67 KPa （表）444H H2og=4.67 >to4+h H2og=4.67

16、 X04+1.2 X000>9.81=5.847 104Pa 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。H=5.847 >104/（1000 區(qū)81）=5.96m閥門部分開時：22Pa/ +Ua /2+gzA=pB/ +ub /2+gzBhfABPa=0 , ua=0 , za=H=5.96m,匕 hfAB=10J/kg, zb=0,Ub=UpB=0.25 13600 >9.81+1.25 1000 >9.81=4.562 104Pa（表）5.96 9.81=4.562 104/1000+u2/2+10u=2 388m/sqvh=0.785 >052><2.388 >

17、;600=1687m3/h堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。閥門全開時：PA/'+UA2/2+gzA=pc/ +uc2/2+gz：+3 hfAB+匕 hfBc識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。zc=0, pc=0, uc=u5.96 9.81=u2/2+1.6u2+7u2u=2.535m/sPb/ +UB2/2+gz3=pc/ + uc2/2+gz： hfBcZB=Zc, Pc=0, Ub=UcPb=1000 >7 >2.5352/2=2.249 104Pa （表）1-13如圖所示的一冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)，鹽水循環(huán)量為30 m3/h時，鹽水流經(jīng)換熱器A的阻力損失為50J/kg,流經(jīng)換熱器B的阻力損失為

18、60J/kg,管 路中流動的阻力損失為30J/kg。管路系統(tǒng)采用同直徑管子，鹽水密度為1100kg/m3 （忽略泵進、出口的高差），試計算：（1）若泵的效率為68% , 泵的軸功率為多少kW ? （2）若泵出口壓強為0.26MPa （表壓），泵入口壓 力表讀數(shù)為多少Pa? 凍鈹鋨勞臘錯癇婦脛糴。解：(1)We=50+60+30=140J/kgqm=30 X100/360O=9 17kg/s恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。P=Weqm/n =140X9.17/0.68=1.89 1麗(2)在泵出入口間列柏努利方程：p 入/P+We=p 出/Pp 入=1100X0.26 106/1100-140)=1.06

19、 1(XPa 鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。1-14要求以均勻的速度向果汁蒸發(fā)濃縮釜中進料?，F(xiàn)裝設一高位槽，使料 液自動流入釜中（如附圖所示）。高位槽內(nèi)的液面保持距槽底1.5m的高度 不變，釜內(nèi)的操作壓強為0.01MPa （真空度），釜的進料量須維持在每小時 為12m3,貝卩高位槽的液面要高出釜的進料口多少米才能達到要求？已知料 液的密度為1050kg/m3，粘度為3.5cP,連接管為 57mX 3.5mm的鋼管， 其長度為（x-1.5）+3m，管道上的管件有180°回彎管一個，截止閥（按1/2 開計）一個及90°彎頭一個。 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。解：M '+U12/2+

20、gz1=q/ +U22/2+gz2+二 hfP1=0,U1=0,Z1=x,p2=-10kPa,Z2=0,2u2=u=12/(3600 X785 X05 )=1.7m/s閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。Re=duP/40.05 海.7 >1050/0.0035=2.55 104取滬0.2 mm,/d=0004, =0.027；入=05,截止閥匚=9.5,彎頭匚=0.75, 回彎管=1.5 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。lhf=0.027 性+1.5)/0.05+0.5+0.75+9.5+1.5 1.72/2=0.78x+18.872 釷鵒 資贏車贖孫滅獅贅。9.81x=-10000/1050+1 .h/Z+

21、0.78x+18.872x=1.2m1-15如附圖所示，擬安裝一倒U型管壓差計測量L管段的阻力損失。管內(nèi) 流體密度=900kg/m3，粘度=1.5 X0-3Pas;指示劑為空氣-0=1.2kg/m3;管 內(nèi)徑d=50mm，管壁絕對粗糙度；=0.3mm。試推導：（1）管路條件（L, d, ；）和流速u 定時，傾角：與兩測點靜壓差 p的關系以及：與R讀數(shù)的關 系；（2）當流速為2m/s, L=1m時，R讀數(shù)的預測值解：»/ +u12/2+ gz1=兇 +u22/2+gz2+匕 hfU1=U2,Z2=Z1+Lsin=二 hf= (L/d)u2/2p/ =gLsin + (L/d)u2/2諺

22、辭調(diào)擔鈧諂動禪瀉類。對倒 U 形壓差計p1-PgLsim-p2=R(P-Pg)g=R(P-Pg)g+PgLsiM當 u=2m/s 時Re=2X0.05 900/0.0015=6 t04；/d=0.3/50=0.006 =0.023嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。Ap=950(gLsino+0.023 和/0.05) 292=950gLsiz+874由950gLsin +874=R(950-1.2) 991+950gLsinR=874/(950-1.2) 9.81=0.094m1-16水由水箱A經(jīng)一導管路流入敞口貯槽 B中，各部分的相對位置如圖所 示。水箱液面上方壓強為0.02MPa （表壓），導管為10

23、8mm 4mm的鋼管， 管路中裝有一閘閥，轉(zhuǎn)彎處均為 90°標準彎頭。試計算：（1）閘閥全開時 水的流量（設直管阻力可忽略不計）；（2）閘閥1/2開時水的流量（設直管 阻力可忽略不計）；（3）若此系統(tǒng)其它條件不變，僅輸水管增長 200m,此 系統(tǒng)阻力為若干？ 熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。1i甘11解: (1) pif+ui2/2+gzi=p2f + U22/2+ gz> hf4Pi=2xi0 Pa, Ui=0, zi =4m, p2=0, U2=0, Z2=1 5m, 入 口 =05 ,出口 =1 , 閘閥 =0.17 , 彎頭 =0.75 ,1 hf=(0.5+1+0.17+3 0

24、.75) */2=1.96u220000/1000+4 9.81=1.5 9.81+1.96u2u=4.766m/sqv=0.785 90.12 >4.766=0.0374m3/s(2)閘閥 '4.5i hf=(0.5+1+4.5+3 075) U/2=4.125u2 紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。20000/1000+4 9.81=1.5 9.81+4.125u2u=3.285m/sqv=0.785 >0.12 0.285=0.0258m3/s(3) hf=(pi-p2)/'+(Ui2-U22)/2+g(zi-Z2)=20000/1000+0+9.81 2.5=44.53

25、J/kg穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。放空氣體fl50C溶液1-17如附圖所示某含有少量可溶物質(zhì)的空氣，在放空前需經(jīng)一填料吸收塔 進行凈化。已知鼓風機入口處空氣溫度為 50C,壓強為30mmH2O （表壓）， 流量為2200m3/h。輸氣管與放空管的內(nèi)徑均為 200mm，管長與管件、閥門 的當量長度之和為50m （不包括進、出塔及管出口阻力），放空口與鼓風機 進口的垂直距離為20m，空氣通過塔內(nèi)填料層的壓降約為 200mmH2O，管 壁絕對粗糙度；可取為0.15mm，大氣壓為0.1MPa。求鼓風機的有效功率。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。解： Pi/ 'm+Ui+gZi+Wetp?/ m+U22/2

26、+gz2+3 hfPaPm=1 X105+30X9.81/2H X10553m=PmM/RT=1 X10 >29/(8314 323)=1 081kg/m 銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。 pi=294.3 Pa, Ui=0, Zi=0, p2=0, U2=0, Z2=20m u=2000/(3600 0.785 0.22)=1769m/s4=1.96 海0-5Pa.s 擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。Re=du / =0.2 海7.69 九081/(1.96 10-5)=1.95 105 /d=0.15/200=7.5 10-4=0.02Ehf=(0.02 50/0.2+0.5+1) 1K692/2+20

27、0 冷.81/1.081=2832J/kg 賠荊紳諮 侖驟遼輩襪錈。294.3/1.081+We=20 X9.81+2832We=2756J/kgqm=2200 M.081/3600=0.661kg/s P=Weqm=1820W1-18用60mn> 3.5mm鋼管從敞口高位槽中引水至一常壓吸收塔內(nèi)。高位 槽液面與水噴頭出口高差10m，管路流量最大可達15m3/h?，F(xiàn)需將流量增 加到25m3/h，試求：(1)管路不變，在管路中增加一臺泵，該泵的功率；(2)管路布局不變，換新的管子，管子的直徑。以上計算中摩擦系數(shù)可視 為不變 。 塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。解：(1)原來P!f m+u12/2+g

28、z1=p2f m+u22/2+gz>+ L/d)u2/2 裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。p1=p2,u1=0,z1=10m ,u2=0,z2=0,u=15/(3600 0.785 0.05*)=1.89m/s倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驚。210 >9.81= ( L/d) >1.892/2L/d=54.95后來»/Pm+u1 /2+gz1+We=p2m+u2 /2+gz2(L/d)u' /2 綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。p1=p2,u1=0,z1=10m ,u2=0,z2=0,2u'=25/(3600 0<785 0.053 )=3.15m/s 驍顧燁鶚巰瀆蕪領鱺賻

29、。We=-10 >9.81+54.95 3.152/2=174.4 /kg qm=25 X1000/3600=6.94kg/sP=6.94 海74.4=1211W(2)»/ m+u12/2+gz1=p2/ 'm+u22/2+gz?+ L/d”u”/2 瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼。u”=25/(3600 區(qū)785 ()=8.846 10-3/d”32 210 >9.8仁54.95 (0.053/d”>(8.846 10 /d”)2d”=0.075m鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。1-佃 距某植物油罐A液面2.5 m深處用一根油管向油箱 B放油，連接A、 B的油管為45mn&g

30、t; 2.5mm不銹鋼管，長度20m,油出口距油箱B液面0.5m, 如附圖所示。該植物油的=930kg/m3, "=40mPa.s。試求兩液面高度穩(wěn)定不 變時，流經(jīng)管道的流量 。 櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。解：p1/ m+u12/2+gz1+We= » t m+u22/2+gz2+匕 hfp1=p2, u1=0, z1=25m, u2=0, z2=05m 2.5 冷.81=0.5 *81+( X20/0.04+1+0.5) u2 設為層流，忽略進出口損失。貝=64/Re 19.62=(64/du ) *L/d)對/2=32 uL/d22u=19.62 *.04 ><

31、930/(32 0.04 20)=1.14 m/s 轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應 Re=duP/4=19.62 >0.04 930/0.04=1060<2000 qv=0.785 0.042 >1.14=1.43 10-3m3/s1-20為調(diào)節(jié)加熱器出口空氣的溫度，在空氣加熱器的進出口并聯(lián)一旁路（附 圖）。已知鼓風機出口壓強為0.03MPa （表），溫度為25C,流量為340m3/h, 空氣通過換熱器的壓降為0.01MPa。若旁路管長6m,管路上標準彎頭兩個， 截止閥一個（按1/2開計），試確定當旁路通過最大氣量為總氣量的 15%時, 所用管子的規(guī)格。 峴揚爛滾澗輻灄興渙藺。解:旁路

32、的流量qv=340 %. 15/3600=0.0142m3/sPas ,彎頭匚=0.75 , 調(diào)節(jié)閥匚=9.5 ,卩=1.96海0-5655pm=0.02 006+1>105=1.2 >05Pa詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。Pm=1.2 005 X29/(8314 323)=1.296kg/sp m( L/d) >%/0.785d2)2/2則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。0.01 006=1.296 住 /d+2».75+9.5) 0.01422/(2 >7852>4)=1.272 >0- /d5+2. -35332>103/d5 脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。取 8

33、0.2mm ,試差得：d=0.0473m , /d=0.00423，人=0.0322,4u=8.085m/s, Re=2.53 10 鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。1-21溫度為20C的空氣以2000m3/h的流量通過194mn> 6mm的鋼管管路ABC于C處進入一常壓設備，如附圖所示?，F(xiàn)因生產(chǎn)情況變動， C處的設 備要求送風量減少為1200m3/h。另需在管道上的B處接出一支管BD，要求從此支管按每小時800m3的流量分氣，于D處進入另一常壓設備。設管 道BC間和BD間各管段局部阻力系數(shù)之和分別為 7及4,試計算BD分氣 支管的直徑 。 稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。解：pB/ - +UB2/2+gz

34、B=pc/、+Uc2/2+gz：+2 hfBc=Po/ +UD2/2+gzo+m hfBD 陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。pC=pD, zc=zd , uC=1200/(3600 0.785 ®.1822)=1282m/s 3hfBC=7>12 822/2=5752J/kguD=800/(3600 0.785 drO.2831/d2溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應。 xhfBD=4 X(02831/d2)2/2=0 1603/d4 12.822/2+575.2=657.4=(02831/d2)2/2+0.1603/d4=0.2004/d4 鋇嵐縣緱虜 榮產(chǎn)濤團藺。d=0 132m1-22擬用泵將葡

35、萄酒由貯槽通過內(nèi)徑為 50mm的光滑銅管送至白蘭地蒸餾 鍋。貯槽液面高出地面3m,管子進蒸餾鍋處高出地面10m。泵出口管路上 有一調(diào)節(jié)閥，管路總長 80m (包括除調(diào)節(jié)閥以外的所有局部阻力的當量長 度)。葡萄酒的密度為985kg/m3，粘度為15mPas。試求：(1)在閥1/2開 度和全開兩種情況下，流動處于阻力平方區(qū)時管路特性方程；(2)流量為15m3/h時，兩種情況下管路所需的壓頭及功率 。懨俠劑鈍觸樂鷴燼觶騮。解：(1)閥全開時 =6.4Hl= p/ g+ u2/2g+ z+( L/d+ 三z)u2/2g= p/ g+ z+8( L/d+ 三z)%2/二2d4g謾飽兗爭詣 繚鮐癩別濾。=

36、0+(10-3)+(80 /005+64)qv2/(07852>0054X2X981)=7+2.1174 107 qv2+8.47 X 104q2咼鉉們歟謙鴣餃競蕩賺。閥半開匚=9.5Hl=7+(80 /005+95)qv2/(07852X0054X2X981)=7+2.1174 107 qv2+1 257 海05 q：瑩諧齷蘄賞組靄縐嚴減。(2)當 qv=15/3600=4.167 10-3m3/s 時，閥全開u=4.167 X10-3/(0.78512m/sRe=2.12 0.05 X985/0.0015=6.96 104=0 3164/Re025=0.0195Hl=7+2.1174

37、 107>0.0195 徉167 10-3)2+8.47 海04 X4 167 10-3)2=1564m 麩 肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。P=15.64 4.167 冰0-3><9.81 885=630W閥半開Hl=7+2.1174 107>0.0195 4(4.167 10-3)2+1.257 海054(4.167 10-3)2=1635m 納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。P=16.35 4.167 10-3 >9.81 985=658W1-23壓強為0.35MPa (表壓)，溫度為25C的天然氣(以甲烷計)經(jīng)過長 100m (包括局部阻力的當量長度)25mn> 3mm的水

38、平鋼管后，要求壓強保持0.05MPa (表壓)。如視為等溫流動，天然氣的粘度為0.011cP,鋼管的絕對粗糙度取為0.15mm，大氣壓強為0.1MPa。求天然氣的質(zhì)量流量。風 攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。解：pm=3 >105Pam=3 >105 M6/(8314 298)=1.937 kg/m3 滅曖駭諗鋅獵輛覯餿藹。Pi -p2=(0.35-0.05) 10=3 >105Paln(p1/p2)=ln(0.35/0.05)=1.946 鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。»-P2=w2ln(p1/P2)+ L/2d/ *523 X105=w"(1.946+100 /0.038

39、)/1.937 攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。試 差 得： u=8.565 m/sw=16.6m/sRe=8.565 0.019 1.937/0.000011=2.87 10友趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。名/d=0.15/19=0.00079丸=0.026qm=16.6 >0.785 0.0192=4.7 X0-3kg/s夾覡閭輇駁檔驀遷錟減。1-24 0C的冷空氣在直徑為600 mm的管內(nèi)流動，將畢托管插入管的中心位 置，以水為指示液，讀數(shù)為4 mm,試求冷空氣的流量 。 視絀鏝鴯鱭鐘腦鈞欖栃。解：管中心流速為最大流速UmaxUmax=2gR(d訃/訂0.50 C 水a(chǎn)=999.9kg/m30 C

40、空氣=1.293kg/m3 ,l=1.72 >10- Pa.s偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。Umax=2 >9.81 (999.9-1.293) 0.004/1.293f5=7.79m/sRemax=dUmaxP/»=0.6 弘79 1.293/(1.72 10<3)=351365(湍流 )緦徑銚膾齲轎級鏜撟廟。由 Remax與u/umax關聯(lián)圖查得：u=0.85Umax=0.85 7.79=6.62m/sqv= d2u/4=0.785 0<62 >6.62=1.87 m3/s=6732m3/h1-25用一轉(zhuǎn)子流量計測定溫度為60C，壓強為0.3MPa的二氧化碳

41、氣體的 流量。該轉(zhuǎn)子流量計上的刻度是由20C、0.1MPa空氣標定的，轉(zhuǎn)子材料為 鋁材。當轉(zhuǎn)子流量計上讀數(shù)為 5m3/h時，二氧化碳的實際流量應為多少？ 若將轉(zhuǎn)子換為同形狀、同大小的不銹鋼轉(zhuǎn)子，在此讀數(shù)下二氧化碳的流量 又為多少？(鋁與不銹鋼的密度分別為f1=2670kg/m3，匚=7900kg/m3)騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。解：空氣： =1.2 kg/m3CO2 :53=3 >10 >44/(8314 333)=4.768kg/m 癘騏鏨農(nóng)剎貯獄顥幗騮。鋁轉(zhuǎn)子：不銹鋼轉(zhuǎn)子:'12 (2670 -4.768)qv 二 5"4.768 (26701.2)3=2.5m

42、/h2 (7900 -4.768)*4768 “79001.2)3= 2.5m /h1-26用離心泵將敞口貯槽中的大豆油（密度為 940kg/m3,粘度為40cP） 送住一精制設備中，如附圖所示。設備內(nèi)壓強保持 0.01MPa （表壓），貯槽 液面與設備入口之間的垂直距離為10m，管路為 57mrH 4mm的鋼管（口02mm）,管道總長60m （包括除孔板流量計在外的所有局部阻力的當 量長度）。管路上裝有孔徑d°=16mm的孔板流量計。今測得連接孔板的指 示劑為水銀的U型管差壓計的讀數(shù)R=250mm，孔板阻力可取所測得壓差 的80%。試求泵消耗的軸功率，泵的效率取為 65%解：A&#

43、176;/A1=(d0/d1 )2=0.107查得：Co=0.6q“CoAo 2gR(；i-：?) “6 0.785 O.O 2 泅 °25 侮00 -94。)心 1。為3怡 940u=9.8 >0-4/(0.785 g492)=0.52m/sRe=0.52 >.049 940/0.04=598.7=64/Re=0.107孔板壓差gR( i- )=9.81 反25 魁3600-940)=31048Pa孔板阻力31048 >0.8/940=26.42J/kg2ihf=0.107 Q0/0.049) 0洛22/2+26.42=44.14J/kgWe=g z+ p/ +

44、u2/2+ 匕 hf=10 X981+0.01 t06/940+0522/2+4414=153J/kg榿貳軻 謄壟該檻鯔塏賽。qm=9.8 海04><940=09212kg/sP=0.9212 >153/0.65=217W1-27某油田用 300mn> 15mm的鋼管，將原油送到煉油廠。管路總長160km，送油量為240000kg/h,油管允許承受的最大壓強為 6.0MPa （表）已知原油粘度為187X10-3Pas密度890kg/m3,忽略兩地高差和局部阻力損 失，試求中途需要多少個泵站？解：u=240000/(890 3600X0.785 >0.272)=1.

45、31m/sRe=1.31 >.27 >90/0.187=1682為層流 =64/Re=0.03805嶁硤貪塒廩袞憫倉華糲。L=dp/324u=0.272>6Xl06/(32 0.187 尤31)=5.58 104m 160>103/(5.58 104)=2.86應用 3 個泵站1-28在用水測定離心泵的性能中，當排水量為12m3/h時，泵的出口壓力表 讀數(shù)為0.38MPa，泵入口真空讀數(shù)為200mmHg,軸功率為2.3kW。壓力表 和真空表兩測壓點的垂直距離為04m。吸入管和壓出管的內(nèi)徑分別為68mm和41mm。兩測點間管路阻力損失可忽略不計。大氣壓強為0.1MPa。試

46、計算該泵的效率，并列出該效率下泵的性能 。該櫟諼碼戇沖巋鳧薩錠。解 ：U1=12/(3600 0.785 068>0918m/sU2=12/(3600氐785 ®.0412)=2526m/s劇妝諢貰攖蘋塒呂侖廟。H=0.38 106/(1000 9.81)+200 105/(760 1000 >9.81)+0.4+(25262-09182)/(2 ><9.81)=42.1m臠龍訛驄椏業(yè)變墊羅蘄。Pl=42 .1 海2 刈000 >9.81/3600=1376.7W=1376.7/2300=59.8%1-29某廠根據(jù)生產(chǎn)任務購回一臺離心水泵，泵的銘牌上標著

47、：q=12.5m3/h、H=32mH2。、n=2900rpm、NSPH=2.0巾出0?，F(xiàn)流量和揚程均符合要求，且已知吸入管路的全部阻力為 1.5m水柱，當?shù)卮髿鈮簽?.1MPa。試計算： (1)輸送20C的水時，離心泵允許的安裝高度；(2)若將水溫提高到50C 時，離心泵允許的安裝高度又為多少？解：(1) p0=1 X105 Papv=2340PaHg=pJPg-Pv/Pg-NSPH-龍Hf=(1 為05-2340)/(1000 981)-2-1.5=6.46m 穡釓虛綹滟鰻絲懷紆濼。(2) Pv'12340 PaHg'(1 >105-12340)/(1000 981)-

48、2-1.5=5.44m1-30某食品廠為節(jié)約用水，用一離心泵將常壓熱水池中60C的廢熱水經(jīng)68mm 3.5mm的管子輸送至涼水塔頂，并經(jīng)噴頭噴出而入涼水池，以達 冷卻目的，水的輸送量為22m3/h，噴頭入口處需維持0.05MPa (表壓)，噴 頭入口的位置較熱水池液面高5m,吸入管和排出管的阻力損失分別為1mH2O和4mH2O。試選用一臺合適的離心泵，并確定泵的安裝高度。(當?shù)卮髿鈮簽?.099MPa)隸誆熒鑒獫綱鴣攣駘賽。解： u=22/(3600 0.785 >0.0612)=2.09m/s60 C水P=983.2kg/m3 pv=佃.923kPaH=5+0.05 >106/(

49、983.2 981)+2.092/(2 9.81)+1+4=15.41m 浹繢膩叢著駕驃 構(gòu)碭湊?？捎?IS65-50-125 清水泵，轉(zhuǎn)速 2900r.p.m.,流量 25m3/h,揚程 20m,NSPH=2.5m鈀燭罰櫝箋礱颼畢韞糲。Hg=(0.099 槍6-19923)/(9832 9.81)-2.5-1=47m1-31 一管路系統(tǒng)的特性曲線方程為 Hl=20+0.0065q/?，F(xiàn)有兩臺同型號的離 心泵，該泵的特性曲線可用方程 H=30-0.0025q2表示（上兩式中Hl和H的 單位為m， qv的單位為m3/h）。試求：當管路輸送量為30m3/h時，安裝一 臺泵能否滿足要求？ （ 2）若將兩泵聯(lián)合安裝在管路中，該管路可輸送的最 大流量為多少？ 愜執(zhí)緝蘿紳頎陽灣愴鍵。解：（1） H=30-0.0025 為02=27