化工原理之流體流動習題

1、一、一、 小結小結 1. 重要公式重要公式 2. 重要概念重要概念 3. 重要儀表與設備重要儀表與設備二、二、 習題講評習題講評 例例1. 軸功的計算軸功的計算 例例2. 流向判斷流向判斷 例例3. 復雜管路的計算復雜管路的計算第一章第一章 流體流動（習題）流體流動（習題）11. 重要公式重要公式（1）流體靜力學方程）流體靜力學方程（2）連續(xù)性方程）連續(xù)性方程（3）機械能衡算式）機械能衡算式222111uAuA2211uAuA222121udud2211uAuAuA總總-穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動-不可壓縮流體不可壓縮流體-圓管內圓管內-分支或并聯(lián)管路分支或并聯(lián)管路2211221222efpupugzh

2、gzh2222222111upgzupgz2222udludllhef-柏努利方程柏努利方程duReRe64dfRe,層流層流湍流湍流 第一章小結第一章小結2211pgzpgz2 第一章小結第一章小結（4）其他重要公式）其他重要公式流量測量流量測量drdudydut-牛頓粘性定律牛頓粘性定律max21uu -層流層流321fffHHH-并聯(lián)管路各支管壓頭損失并聯(lián)管路各支管壓頭損失-igRu2max-皮托管皮托管)()(12211 ,2,-ffvvqq-轉子流量計轉子流量計-孔板流量計孔板流量計-igRCu200-湍流湍流max8 . 0 uu 32. 重要概念重要概念 第一章小結第一章小結 流

3、體微團和連續(xù)介質模型流體微團和連續(xù)介質模型 表壓、絕壓、真空度與等壓面表壓、絕壓、真空度與等壓面 流量與流速流量與流速 穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動 牛頓黏性定律和黏度及其影響因素牛頓黏性定律和黏度及其影響因素 流體流動類型與雷諾數(shù)流體流動類型與雷諾數(shù) 層流與湍流的本質區(qū)別層流與湍流的本質區(qū)別 邊界層概念和邊界層分離邊界層概念和邊界層分離 當量直徑、當量長度當量直徑、當量長度4 第一章小結第一章小結3. 重要儀表與設備重要儀表與設備（1）壓差計結構及測量原理）壓差計結構及測量原理（2）流量計結構及測量原理）流量計結構及測量原理簡單測壓管簡單測壓管U形測壓管形測壓管U形壓差計形壓差計

4、皮托管皮托管孔板流量計孔板流量計文丘里管流量計文丘里管流量計轉子流量計轉子流量計5 第一章習題第一章習題二、二、 習題講評習題講評 例例1 . 軸功的計算軸功的計算管道尺寸為管道尺寸為 114 4mm，流量為流量為85m3/h水在管路中水在管路中流 動 時 的 總 摩 擦 損 失 為流 動 時 的 總 摩 擦 損 失 為10J/kg（不包括出口阻力（不包括出口阻力損失），噴頭處壓力較塔損失），噴頭處壓力較塔內壓力高內壓力高20kPa，水從塔，水從塔中流入下水道的阻力損失中流入下水道的阻力損失可忽略不計?？珊雎圆挥?。求泵的有效功率。求泵的有效功率。 2 2 氣氣體體 洗洗滌滌塔塔 5m泵泵氣氣體

5、體 3 3 1m1 1m 1 4 4 0.2m河河水水 廢廢水水池池6 第一章習題第一章習題解解在 1-1 面和 2-2 面間smdquV/68. 2422fehpugzhpugz222212112222226.8210268. 281. 97pphez1=0, u1=0p1=0（表壓）kgJp/77.1181. 92 . 13-3-3 面與 4-4 面間433gzpgz7 第一章習題第一章習題226.82phekgJ /49.9023. 826.823321020ppkgJ /23. 82077.11-3600/49.90851000eVemhqhq kWW14. 221378 第一章習題第

6、一章習題 1 1 1m 2 4 大大氣氣 2 2 2 4 1m 3 3喉徑3Et1-1 和 4-4 間 2241ugz smu/43. 4181. 924 流體能自動從高流體能自動從高（機械能）能位（機械能）能位流向低流向低（機械能）能位（機械能）能位0)(23233 表表pugz解：解：假設垂直小管中流體靜止假設垂直小管中流體靜止例例2 流向判斷流向判斷 喉徑內徑與水管內徑之比為喉徑內徑與水管內徑之比為0.8。若。若忽略水在管中流動時忽略水在管中流動時的能量損失的能量損失，試判斷垂直小管中水的流向。，試判斷垂直小管中水的流向。42242uddu sm92. 643. 48 . 0129 第一

7、章習題第一章習題)(22221表pugz1-1 與 2-2 間 kgJp/13.14292. 6181. 9(22)-表)(81. 9)(2222222表表ppuzgEtkgJ /32. 4-小管中的水自下而上流動。小管中的水自下而上流動。Et2Et311 第一章習題第一章習題例例3. 復雜管路復雜管路的計算的計算21 O A B pA pB如圖所示，某化工廠用管路如圖所示，某化工廠用管路1和管路和管路2串聯(lián)，將容器串聯(lián)，將容器A中的鹽酸輸送到容中的鹽酸輸送到容器器B內。已知容器內。已知容器A、B液面上方的液面上方的表壓分別為表壓分別為0.5MPa、0.1MPa，兩容，兩容器間的液位差和管路中

8、所有局部阻器間的液位差和管路中所有局部阻力均可以忽略不計，管壁絕對粗糙力均可以忽略不計，管壁絕對粗糙度度 =0.5mm。求：求：（1）該串聯(lián)管路的輸送能力；該串聯(lián)管路的輸送能力；（2）由于生產急需，管路輸送能力）由于生產急需，管路輸送能力要求增加要求增加50%，現(xiàn)只有，現(xiàn)只有9根管路根管路3，問用管路問用管路3分別在分別在1和和2上并聯(lián)，哪個上并聯(lián)，哪個方案可行？方案可行？管路管路1（ 57 2.5、長、長50m）管路管路2（ 38 2.5、長、長50m）管路管路3（ 38 2.5、長、長6m）鹽酸鹽酸 = 2.0cP， = 1150 kg/m3 23. 0Re681 . 0d12解：解：（1

9、）在容器在容器A、B的液面間列機械能衡算式的液面間列機械能衡算式fBBBAAAhpugzpugz2222代入機械能衡算式整理得代入機械能衡算式整理得mdmdmlludludlhmkgkPapkPapuuzzfBABABA033. 0,052. 0,50,22,1150,100,500, 0,212122222211113式中 1723.0576.1222211uu 2483. 2112212uuddu由連續(xù)性方程21 O A B pA pB13 第一章習題第一章習題將式（將式（2）代入式（）代入式（1）并化簡得）并化簡得 3716. 9850. 0211u先假設先假設 1 和和 2 的初值，代

10、入（的初值，代入（3）式得）式得 u1 ，再代入（，再代入（2）式得）式得u2由由u1 和和u2 分別計算分別計算Re1 和和Re2 ，23. 0222223. 011112211Re681 . 0Re681 . 00152. 0335 . 000962. 0525 . 0dddd和以及和結合可計算得到可計算得到 1 和和 2 的新值，以新值代入（的新值，以新值代入（3）式重復計算，直至）式重復計算，直至前后計算獲得的前后計算獲得的 1 和和 2 的值基本一致為止，通過如此試差可得：的值基本一致為止，通過如此試差可得：14 第一章習題第一章習題 u1 =1.32m/s u2 =3.28m/ss

11、mudqv3321211080. 232. 1052. 04141-輸送能力（2）方案一：在管路）方案一：在管路1上并聯(lián)一管路上并聯(lián)一管路3，其長也為，其長也為50m321 O A B pA pB222333321111udludl由并聯(lián)管路的特點知代入上式有將mdmdmll033. 0,052. 0,503131 4797. 01313uu222323121444ududud由連續(xù)性方程 5797. 0483. 21312321uuddd的數(shù)值得和、代入15 第一章習題第一章習題聯(lián)立式（聯(lián)立式（1）、（）、（4）和（）和（5），首先假設），首先假設 1、 2和和 3 的初值進行的初值進行試差計算，可得試差計算，可得 u1 、 u2和和 u3 的數(shù)值的數(shù)值smusmusmu/78. 0/35. 3/04. 1321smudqv3322221086. 235. 3033. 04141-輸送能力方案二：在管路方案二：在管路2上并聯(lián)一管路上并聯(lián)一管路3，其長也為，其長也為50m，計算結果為，計算結果為smusmusmu/93. 2/93. 2/36.