04流體流動習題答案

23.10℃的水以500L/min的流量流過一根長為300m解：這是關于試差法的應用。/m3 130.77105Pas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面，得p p hA B

6mg g由范寧公式 hg

l u2 (1)fd2gf在該題中，假設不是最好的選擇，由于管徑不知道，不好由/d 查”，且假設后由于不知道d，也不能求u和Re。假設管徑為待求量，但假設假設d，由于實際生產(chǎn)中管子的規(guī)格多樣，范圍太廣，不易得到準確范圍?？杉僭Ou依據(jù)本教材表111~1.5m/s。取水的流速為m/s。依據(jù)給出的也可推斷，所計算的阻力損失和管子的流的。4VS40.5/603.144VS40.5/603.141.3此時由(1)式計算的

62gd129.810.0904

0.0210lu2 3001.32Redu

0.09041.3999.713.75105

8.99104，/d0.05/(0.09041000)0.000550.021，兩者之間全都，假設合理。90.4mm。800kg/m341cPAB槽，A槽的液面比B槽的液面高1.5m。輸送管徑為89mm3.5mm、長50m(包括閥門的當量長度)(1)油的流量(m3/h)；(2)假設調整閥門的開度，使油的流量削減20%，此時閥門的當量長度增加多少(m)?解：題給條件下，油品的密度800kg/m3，黏度41cp41103PasA、BB槽液面為基準面，得2 u2hBpAgz u p gzhBA B A 2 B 2

f,AB其中，p pA B

0(表壓)，u uA B

0，z zA

1.5m將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程，g(zAzB) hf,AB即u214.72此狀況下，應假設，求出u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)關系式。假設流體處在層流區(qū)，有304.9 64 u214.72 解得u1.21m/sdu/Re

du821031.2800

1920 假設合理 41103V uA1.21 (82103)2360022.99m3/h23m3/hS 4(2)流量削減之后 V”0.8V 0.82318.4m3/hS SV”u”Sd24

0.8u0.81.210.97m/s此時流體仍處在層流區(qū)，64 64g(z

z)l”u2

Re du/64l”u2A B d 2 dud 2gzd2 9.811.5(82103)2800l” 1 62.21m32u 32411030.87ll l”l62.215012.21me關小之后，局部阻力損失過大。所以總阻力損失沒變。25.關小之后，局部阻力損失過大。所以總阻力損失沒變。25.在兩座尺寸一樣的吸取塔內(nèi)，各填充不同的填料，并內(nèi)徑為200mm。通過填料層的能量損失可分別折算為5u2與4u2，式中u為氣體1 2m/m3/s。試求：(1)當兩閥全開時，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，h hfA1B fA2Bll u2 l l u2那么1 e1 15u22 e2 24u2d 2 1 d 2 2200mm管路上的全開閘閥l1.3m，所以eu V1 S,1

0.0251.380.251.3

0.901 (1)u V2 S,2

0.02 100.2VV1 2

V0.3m3/s (2)由(1)、(2)解得V1

0.142m3/s V2

0.158m3/s取任一支路進展能量損失計算皆可1e11(e h ll u2 2 l1e11(ef,AB

d 2 1

2d 1(0.02

51.3 40.1425)( )220.2 3.140.22

109J/kg26.用離心泵將20℃水經(jīng)總管26.用離心泵將20℃水經(jīng)總管89m3/h ， 總 管 直 徑 為127mm5mm為×105Pa，容器B內(nèi)水面上方表壓略各設備間的相對位置如此題附圖所示。試求兩支管的壓頭損失H ，f,OAH ；(2)離心泵的有效壓頭H。f,OB e解：(1)在總貯槽液面11”和主管路壓力表之后，記為截面22”，列柏努2主管路中心線的水平面作為位能基準面，得p u2 p u21z 1 He 2z 2H g 1 2g g 2 2g

f,12p p u2u2He

2 1(zg 2

z)1

2 1H2g

f,12p24V

1.93105Pa(表壓) z z2 1489

2m H

f,12

0 u01u S /s2 d2 3600[(12752)103]2He17.94m(2)2A的液面之間列柏努利方程，得p2zg

u2 p2 A 2g g

u2HAA 2gA

f,2A其中p 1.93105Pa(表壓) p 0(表壓) u 2.3m/s u 02 A 2 Az z 16m2 A H

p p u22 A 2

(z

z)19.670.27163.94mf,2A

g 2g 2 A由于主管路的阻力可以無視，H H 3.94mf,OA f,2AHf,OHf,OBHf,2B1.96m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30×103Pa。用旁路調整流量，其流程如此題附圖所示。主管流量為14m3/h，管徑為66mm3mm，管長為80m(包括全部局部阻力的當量長度)。旁路的流量為5m3/h，管徑為32mm2.5mm20m(包括除了閥門外)O之間泵的軸功率；(2)旁路閥門的阻力系數(shù)。解：(1)流體在總管中的速度

u 4V 414/36001.38m/sS1 d2 3.140.062Sdu

601031.381100

， 64 64Re 11 1821.6

0.035 50103

Re 1821.61總管阻力損失：

ll

u20.035801.3844.44J/kgf d 2 0.06 2在敞口槽和密閉容器之間列柏努利方程，得W pgzu2e 2

hf

301031100

9.81544.44120.76J/kgNN

/WV/120.76191100/(0.833600)0.876kWe eS4V

45/3600d2 2(2)旁路的流速u d2 22

S 3.140.027 2.43m/sRe

du22

271032.4311001443，

64 64 0.044 50103 Re2

1443旁路是一循環(huán)管路，循環(huán)系統(tǒng)中，We

hf120.76

(l2l )u 0.044 8.3122 2120.76 202e2 d 2 2.432 0.02728.此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AB管段內(nèi)徑為38mm、長為58m；BC支管的內(nèi)徑為32m、長為12.5m；BD支管的內(nèi)徑為26mm、AB與BC管段的摩擦系數(shù)均可取為。試計算：當BD支管的閥門關閉時，BC支管的最大排水量為假設干(m3/h)?(m3/h)?BD支管的管壁確定粗糙度可取為0.15mm，水的密度為1000kg/m3，黏度為Pa·s。解：(1)在高位槽液面11”和BC支管出口內(nèi)側截面CC間列柏努利方程，并以截面CC為位能基準面，得p u2

u2 1gz1 Cgz C

(1) 1 2 C 2

f,1Cpp1 C

0(表壓) z1

11m zC

0 u01將以上數(shù)值代入方程(1)，整理得gz1

u2hChf,1C 2119.18lAB

u2 lAB BC

u2 u2BC BCd 2 d 2 2AB BC0.03

58 u2AB

0.03

12.5 u2 u2BC

(2)38103 2 32103 2 2依據(jù)連續(xù)性方程(ud2)AB

(ud2)BC

，解得uAB

BC代入(2)式，解得uAB

1.77m/s，uBC

2.49m/sV BC 4

d2uBC

3.144

(32103)22.4936007.2m3/h(2)依據(jù)分支管路的流淌規(guī)律，有CCp gz u2CC

pDgz uhD2hD

(3) C 2

f,BC D 2

f,BDh由于出口管BC、BD在同一水平面上，取兩支管出口外側為下游截面，則兩截面上z,p和u均相等。(3)式可簡化為h h ，記為方程(4)。hf,BC f,BD但由于BC和BDu

d2ud2和D D C C C

的關系也C

為，應假設D

，這樣可確定uC

和u 的比D例。 /dBD BD

0.15/260.0058BD

0.0318BC

和 代BD0.03

12.5 u2BC

0.0318 14

u2

(5)BD32103 2 26103 BD在高位槽液面11”和截面CCCC作位能基準面，得p u2

u2 1gz 1 Cgz C

(6) 1 2 C 2

f,1Cpp1 C

0(表壓) u1

0 zC

0 z1

11m將以上數(shù)據(jù)代入方程(6)，整理得107.9h h (7)ABf,AB f,BCABh

lAB

u2) AB

(0.03 58 0.5)u2

23.15u2

(8)f,AB

ABd ABl u2

2 38103 2 AB12.5 u2h

BC

0.03

BC5.86u2 (9)f,BC

BCdBC

2 32103 2 BC由連續(xù)性方程，可得u d2AB AB

u d2BC

u d2BD BD

(10)其中dAB

38mm，dBC

32mm，dBD

26mm，代入方程(10)中，整理可得u 0.78uAB BC

0.469uBD

(11)把u BC BD

代入方程(11)，得到uAB

1.15uBD把u 、uBC BD

1.15uBD

代入方程(11)得到uBD

1.6m/s校驗

(du)BD

261031.6103 4.16104

/d

0.0058BD BD

1103

BD BD查得” 0.033，與前面的假設BD

0.0318不相符，需重計算。以” 0.033代入計算，得uBD BC

1.23u ，uBD

1.16uBD代入方程(1