第1章流體流動(dòng)及輸送

./第一章流體流動(dòng)和輸送1-1煙道氣的組成約為N275%,CO215%,O25%,H2O5%〔體積百分?jǐn)?shù)。試計(jì)算常壓下400℃時(shí)該混合氣體的密度。解：Mm=Miyi=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1m=pMm/RT=101.3×103×30.1/<8.314×103×673>=0.545kg/m31-2已知XX和XX兩地的平均大氣壓強(qiáng)分別為0.095MPa和0.062MPa?，F(xiàn)有一果汁濃縮鍋需保持鍋內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)為8.0kPa。問這一設(shè)備若置于XX和XX兩地,表上讀數(shù)分別應(yīng)為多少？解：XXpR=95-8=87kPa〔真空度XXpR=62-8=54kPa〔真空度1-3用如附圖所示的U型管壓差計(jì)測(cè)定吸附器內(nèi)氣體在A點(diǎn)處的壓強(qiáng)以及通過吸附劑層的壓強(qiáng)降。在某氣速下測(cè)得R1為400mmHg,R2為90mmHg,R3為40mmH2O,試求上述值。解：pB=R3H2Og+R2Hgg=0.04×1000×9.81+0.09×13600×9.81=12399.8Pa〔表pA=pB+R1Hgg=12399.8+0.4×13600×9.81=65766.2Pa〔表p=pA-pB=65766.2-12399.8=53366.4Pa1-4如附圖所示,傾斜微壓差計(jì)由直徑為D的貯液器和直徑為d的傾斜管組成。若被測(cè)流體密度為0,空氣密度為,試導(dǎo)出用R1表示的壓強(qiáng)差計(jì)算式。如傾角為30o時(shí),若要忽略貯液器內(nèi)的液面高度h的變化,而測(cè)量誤差又不得超過1%時(shí),試確定D/d比值至少應(yīng)為多少？解：由靜力學(xué)方程p=R<0->g=R1sin<0->g=R1<0->g/2<1>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=R1-2hp’=R’<0->g=R1’<0->g/2=<R1/2-h><0->g又D2h/4=d2R1’/4D2h=d2R1’=d2<R1-2h>即h=R1<d/D>2/[1+2<d/D>2]所以p’=R1<0->g/[2+4<d/D>2]<2>相對(duì)誤差為<p-p’>/p≤0.001代入式〔1和〔2：<p-p’>/p=1-1/[1+2<d/D>2]≤0.001解得：d/D≤0.02237即D/d≥44.71-5一虹吸管放于牛奶儲(chǔ)槽中,其位置如圖所示。儲(chǔ)槽和虹吸管的直徑分別為D和d,若流動(dòng)阻力忽略不計(jì),試計(jì)算虹吸管的流量。儲(chǔ)槽液面高度視為恒定。解：p1/+u12/2+gz1=p1/+u22/2+gz2p1=p2,u1=0,z1=h,z2=0,u2=u2gh=u2u=<2gh>1/2qv=0.785d2u2=0.785d2<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38mm×2.5mm與25mm×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體積流量、質(zhì)量流量、流速及質(zhì)量流速。解：qv=0.785×0.052×0.8=1.57×10-3m3/sqv1+qv2=1.57×10-3m3/sqv1=2.2qv2qv1+qv2=3.2qv2=1.57×10-3m3/sqv2=1.57×10-3/3.2=4.91×10-4m3/sqv1=2.2qv2=1.079×10-3m3/sqm2=qv2=920×4.91×10-4=0.452kg/sqm1=qv1=920×1.079×10-3=0.993kg/su2=qv2/0.785d22=4.91×10-4/<0.785×0.022>=1.564m/su1=qv1/0.785d12=1.079×10-3/<0.785×0.0332>=1.262m/sw2=u2=920×1.564=1438.6kg/<m2.s>w1=u1=920×1.262=1161kg/<m2.s>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(dāng)管內(nèi)水流量為0.52m3/h,溫度為10℃時(shí),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？解：u1=qv1/0.785d12=0.52/<3600×0.785×0.12>=0.0184m/sRe1=d1u1/=0.1×0.0184×1000/0.0013077=1407<2000u2=qv1/0.785d22=0.52/<3600×0.785×0.032>=0.20445m/sRe2=d2u2/=0.03×0.2045×1000/0.0013077=4691>4000故可以發(fā)生轉(zhuǎn)變當(dāng)Re=2000時(shí),ud=Re/ud=2000×0.0013077/1000=0.0026154ud2=qv/0.785=0.52/<3600×0.785>=1.84×10-4兩式相除d=1.84×10-4/0.0026154=0.07035m由比例關(guān)系7035>：xx7035>×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(dāng)以2.0m3/h的固定流量向高位槽加稀奶油的同時(shí)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(shí)際流量與理想流量之比,試求達(dá)到出奶油與進(jìn)奶油流量相等時(shí)高位槽的液位及所需的時(shí)間?！布僭O(shè)高位槽最初是空的解：設(shè)任一時(shí)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(shí)際流速：u=Cd<2gh>1/2流量：qv=d2u/4=0.785×0.0152×0.62×<2×9.81×h>1/2=4.85×10-4h1/2用qv=2.0/3600m3/s代入上式,即為出奶油與進(jìn)奶油流量相等時(shí)高位槽的液位H：H=[2.0/<3600×4.85×10-4>]2=1.312m由物料衡算qv,in-qv,out=dV/d=0.785D2dh/d令y=h1/2,則dh=2ydy,當(dāng)h=H時(shí),y=H1/2=1.145m1-9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1.2m3,20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(qiáng)為多少Pa〔表壓?解：p1/+u12/2+gz1=p2/+u22/2+gz2+hfu1=0,z1=0,p2=0,z2=16m,hf=25J/kgu2=1.2/<20×60×0.785×0.032>=1.415m/sp1=<1.4152/2+9.81×16+25>×1081=1.987×104Pa1-10敞口高位槽中的葡萄酒〔密度為985kg/m3經(jīng)38mm×2.5mm的不銹鋼導(dǎo)管流入蒸餾鍋,如圖所示。高位槽液面距地面8m,導(dǎo)管進(jìn)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hf=6.5u2J/kg〔不包括導(dǎo)管出口的局中阻力計(jì)算,u為葡萄酒在管內(nèi)的流速m/s。試計(jì)算：〔1導(dǎo)管A—A截面處葡萄酒的流速；〔2導(dǎo)管內(nèi)葡萄酒的流量。解：p1/+u12/2+gz1=p2/+u22/2+gz2+hfp1=0,u1=0,z1=8m,p2=-8kPa,z2=3m,u2=u8×9,81=-8000/985+u2/2+3×9.81+6.5u2qv=0.785×0.0332×2.86=2.443×10-3m3/s1-11如附圖所示,水從離地面18m處用273mm×5mm,長35m〔包括局部阻力損失的當(dāng)量長度的管道連接到離地面10m處,并測(cè)得高低兩處壓強(qiáng)分別為345kPa和415kPa〔表壓。試確定：〔1水的流動(dòng)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=u2p1/+gz1=348×103/1000+18×9.81=524.58J/kgp2/+gz2=415×103/1000+10×9.81=513.1J/kgu12/2+524.58=u22/2+513.1+0.026×<35/0.263>×u2/2qv=0.785×0.2632×2.578=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50mm的鋼管聯(lián)結(jié),管路中B處裝有一U型管壓差計(jì)。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)讀數(shù)R=350mmHg,h=1200mm。〔1閥門部分開啟時(shí),測(cè)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(shí),若AB段與BC段的能量損失分別按hfAB=1.6u2J/kg,hfAC=7u2J/kg計(jì)算〔不包括管出口阻力,u為管內(nèi)流速。問B點(diǎn)處〔壓差計(jì)處的壓強(qiáng)為多少？解：閥門全關(guān)時(shí)：p0=RHgg=0.35×13600×9.81=4.67×104Pa〔表HH2Og=4.67×104+hH2Og=4.67×104+1.2×1000×9.81=5.847×104PaH=5.847×104/<1000×9.81>=5.96m閥門部分開時(shí)：pA/+uA2/2+gzA=pB/+uB2/2+gzB+hfABpA=0,uA=0,zA=H=5.96m,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=0.785×0.052×2.388×3600=16.87m3/h閥門全開時(shí)：pA/+uA2/2+gzA=pC/+uC2/2+gzC+hfAB+hfBCzC=0,pC=0,uC=u5.96×9.81=u2/2+1.6u2+7u2u=2.535m/spB/+uB2/2+gzB=pC/+uC2/2+gzC+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30m3/h時(shí),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60J/kg,管路中流動(dòng)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(jìn)、出口的高差,試計(jì)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(qiáng)為0.26MPa〔表壓,泵入口壓力表讀數(shù)為多少Pa？解：〔1We=50+60+30=140J/kgqm=30×100/3600=9.17kg/sP=Weqm/=140×9.17/0.68=1.89×103W〔2在泵出入口間列柏努利方程：p入/+We=p出/p入=1100×<0.26×106/1100-140>=1.06×105Pa1-14要求以均勻的速度向果汁蒸發(fā)濃縮釜中進(jìn)料?，F(xiàn)裝設(shè)一高位槽,使料液自動(dòng)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(qiáng)為0.01MPa〔真空度,釜的進(jìn)料量須維持在每小時(shí)為12m3,則高位槽的液面要高出釜的進(jìn)料口多少米才能達(dá)到要求？已知料液的密度為1050kg/m3,粘度為3.5cP,連接管為57mm×3.5mm的鋼管,其長度為[<x-1.5>+3]m,管道上的管件有180°回彎管一個(gè),截止閥〔按1/2開計(jì)一個(gè)及90°彎頭一個(gè)。解：p1/+u12/2+gz1=p2/+u22/2+gz2+hfp1=0,u1=0,z1=x,p2=-10kPa,z2=0,u2=u=12/<3600×0.785×0.052>=1.7m/sRe=du/=0.05×1.7×1050/0.0035=2.55×104取=0.2mm,/d=0.004,=0.027；入=0.5,截止閥=9.5,彎頭=0.75,回彎管=1.5hf=[0.027×<x+1.5>/0.05+0.5+0.75+9.5+1.5]×1.72/2=0.78x+18.8729.81x=-10000/1050+1.72/2+0.78x+18.872x=1.2m1-15如附圖所示,擬安裝一倒U型管壓差計(jì)測(cè)量L管段的阻力損失。管內(nèi)流體密度=900kg/m3,粘度=1.5×10-3Pa.s；指示劑為空氣0=1.2kg/m3；管內(nèi)徑d=50mm,管壁絕對(duì)粗糙度=0.3mm。試推導(dǎo)：〔1管路條件〔L,d,和流速u一定時(shí),傾角與兩測(cè)點(diǎn)靜壓差p的關(guān)系以及與R讀數(shù)的關(guān)系；〔2當(dāng)流速為2m/s,L=1m時(shí),R讀數(shù)的預(yù)測(cè)值。解：p1/+u12/2+gz1=p2/+u22/2+gz2+hfu1=u2,z2=z1+Lsinhf=<L/d>u2/2p/=gLsin+<L/d>u2/2對(duì)倒U形壓差計(jì)p1-gLsin-p2=R<-g>g=R<-g>g+gLsin當(dāng)u=2m/s時(shí)Re=2×0.05×900/0.0015=6×104/d=0.3/50=0.006=0.023p=950<gLsin+0.023×<1/0.05>×22/2=950gLsin+874由950gLsin+874=R<950-1.2>×9.81+950gLsinR=874/[<950-1.2>×9.81]=0.094m1-16水由水箱A經(jīng)一導(dǎo)管路流入敞口貯槽B中,各部分的相對(duì)位置如圖所示。水箱液面上方壓強(qiáng)為0.02MPa〔表壓,導(dǎo)管為108mm×4mm的鋼管,管路中裝有一閘閥,轉(zhuǎn)彎處均為90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭。試計(jì)算：〔1閘閥全開時(shí)水的流量〔設(shè)直管阻力可忽略不計(jì)；〔2閘閥1/2開時(shí)水的流量〔設(shè)直管阻力可忽略不計(jì)；〔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？解：〔1p1/+u12/2+gz1=p2/+u22/2+gz2+hfp1=2×104Pa,u1=0,z1=4m,p2=0,u2=0,z2=1.5m,入口=0.5,出口=1,閘閥=0.17,彎頭=0.75,hf=<0.5+1+0.17+3×0.75>×u2/2=1.96u220000/1000+4×9.81=1.5×9.81+1.96u2u=4.766m/sqv=0.785×0.12×4.766=0.0374m3/s〔2閘閥’=4.5hf=<0.5+1+4.5+3×0.75>×u2/2=4.125u220000/1000+4×9.81=1.5×9.81+4.125u2u=3.285m/sqv=0.785×0.12×3.285=0.0258m3/s〔3hf=<p1-p2>/+<u12-u22>/2+g<z1-z2>=20000/1000+0+9.81×2.5=44.53J/kg1-17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(jìn)行凈化。已知鼓風(fēng)機(jī)入口處空氣溫度為50℃,壓強(qiáng)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(dāng)量長度之和為50m〔不包括進(jìn)、出塔及管出口阻力,放空口與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)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(duì)粗糙度可取為0.15mm,大氣壓為0.1MPa。求鼓風(fēng)機(jī)的有效功率。解：p1/m+u12/2+gz1+We=p2/m+u22/2+gz2+hfpm=1×105+30×9.81/2≈1×105Pam=pmM/RT=1×105×29/<8314×323>=1.081kg/m3p1=294.3Pa,u1=0,z1=0,p2=0,u2=0,z2=20mu=2000/<3600×0.785×0.22>=17.69m/s=1.96×10-5Pa.sRe=du/=0.2×17.69×1.081/<1.96×10-5>=1.95×105/d=0.15/200=7.5×10-4=0.02hf=<0.02×50/0.2+0.5+1>×17.692/2+200×9.81/1.081=2832J/kg294.3/1.081+We=20×9.81+2832We=2756J/kgqm=2200×1.081/3600=0.661kg/sP=Weqm=1820W1-18用60mm×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(dá)15m3/h。現(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(tái)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(jì)算中摩擦系數(shù)可視為不變。解：〔1原來p1/m+u12/2+gz1=p2/m+u22/2+gz2+L/d>u2/2p1=p2,u1=0,z1=10m,u2=0,z2=0,u=15/<3600×0.785×0.0532>=1.89m/s10×9.81=<L/d>×1.892/2L/d=54.95后來p1/m+u12/2+gz1+We=p2/m+u22/2+gz2+L/d>u’2/2p1=p2,u1=0,z1=10m,u2=0,z2=0,u’=25/<3600×0.785×0.0532>=3.15m/sWe=-10×9.81+54.95×3.152/2=174.4/kgqm=25×1000/3600=6.94kg/sP=6.94×174.4=1211W〔2p1/m+u12/2+gz1=p2/m+u22/2+gz2+L/d">u"2/2u"=25/<3600×0.785×d2>=8.846×10-3/d"210×9.81=54.95×<0.053/d">×<8.846×10-3/d"2>2d"=0.075m1-19距某植物油罐A液面2.5m深處用一根油管向油箱B放油,連接A、B的油管為45mm×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(shí),流經(jīng)管道的流量。解：p1/m+u12/2+gz1+We=p2/m+u22/2+gz2+hfp1=p2,u1=0,z1=2.5m,u2=0,z2=0.5m2.5×9.81=0.5×9.81+<×20/0.04+1+0.5>×u2/2設(shè)為層流,忽略進(jìn)出口損失。則：=64/Re19.62=<64/du>×<L/d>×u2/2=32uL/d2,u=19.62×0.042×930/<32×0.04×20>=1.14m/sRe=du/=19.62×0.04×930/0.04=1060<2000qv=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(jìn)出口并聯(lián)一旁路〔附圖。已知鼓風(fēng)機(jī)出口壓強(qiáng)為0.03MPa〔表,溫度為25℃,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(biāo)準(zhǔn)彎頭兩個(gè),截止閥一個(gè)〔按1/2開計(jì),試確定當(dāng)旁路通過最大氣量為總氣量的15%時(shí),所用管子的規(guī)格。解：旁路的流量qv=340×0.15/3600=0.0142m3/s彎頭=0.75,調(diào)節(jié)閥=9.5,=1.96×10-5Pa.s,pm=0.02×106+1×105=1.2×105Pam=1.2×105×29/<8314×323>=1.296kg/sp=m<L/d+>×<qv/0.785d2>2/20.01×106=1.296×<6/d+2×0.75+9.5>×0.01422/<2×0.7852×d4>=1.272×10-3/d5+2.332×10-3/d5取=0.2mm,試差得：d=0.0473m,/d=0.00423,=0.0322,u=8.085m/s,Re=2.53×1041-21溫度為20℃的空氣以2000m3/h的流量通過194mm×6mm的鋼管管路ABC于C處進(jìn)入一常壓設(shè)備,如附圖所示?，F(xiàn)因生產(chǎn)情況變動(dòng),C處的設(shè)備要求送風(fēng)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(shí)800m3的流量分氣,于D處進(jìn)入另一常壓設(shè)備。設(shè)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(jì)算BD分氣支管的直徑。解：pB/+uB2/2+gzB=pC/+uC2/2+gzC+hfBC=pD/+uD2/2+gzD+hfBDpC=pD,zC=zD,uC=1200/<3600×0.785×0.1822>=12.82m/shfBC=7×12.822/2=575.2J/kguD=800/<3600×0.785×d2>=0.2831/d2hfBD=4×<0.2831/d2>2/2=0.1603/d412.822/2+575.2=657.4=<0.2831/d2>2/2+0.1603/d4=0.2004/d4d=0.132m1-22擬用泵將葡萄酒由貯槽通過內(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(jìn)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(dāng)量長度。葡萄酒的密度為985kg/m3,粘度為1.5mPa.s。試求：〔1在閥1/2開度和全開兩種情況下,流動(dòng)處于阻力平方區(qū)時(shí)管路特性方程；〔2流量為15m3/h時(shí),兩種情況下管路所需的壓頭及功率。解：〔1閥全開時(shí)=6.4HL=p/g+u2/2g+z+<L/d+z>u2/2g=p/g+z+8<L/d+z>qv2/2d4g=0+<10-3>+<80/0.05+6.4>qv2/<0.7852×0.054×2×9.81>=7+2.1174×107qv2+8.47×104qv2閥半開=9.5HL=7+<80/0.05+9.5>qv2/<0.7852×0.054×2×9.81>=7+2.1174×107qv2+1.257×105qv2〔2當(dāng)qv=15/3600=4.167×10-3m3/s時(shí),閥全開u=4.167×10-3/<0.785×0.052>=2.12m/sRe=2.12×0.05×985/0.0015=6.96×104=0.3164/Re0.25=0.0195HL=7+2.1174×107×0.0195×<4.167×10-3>2+8.47×104×<4.167×10-3>2=15.64mP=15.64×4.167×10-3×9.81×985=630W閥半開HL=7+2.1174×107×0.0195×<4.167×10-3>2+1.257×105×<4.167×10-3>2=16.35mP=16.35×4.167×10-3×9.81×985=658W1-23壓強(qiáng)為0.35MPa〔表壓,溫度為25℃的天然氣〔以甲烷計(jì)經(jīng)過長100m〔包括局部阻力的當(dāng)量長度25mm×3mm的水平鋼管后,要求壓強(qiáng)保持0.05MPa〔表壓。如視為等溫流動(dòng),天然氣的粘度為0.011cP,鋼管的絕對(duì)粗糙度取為0.15mm,大氣壓強(qiáng)為0.1MPa。求天然氣的質(zhì)量流量。解：pm=3×105Pam=3×105×16/<8314×298>=1.937kg/m3p1-p2=<0.35-0.05>×106=3×105Paln<p1/p2>=ln<0.35/0.05>=1.946p1-p2=w2[ln<p1/p2>+L/2d]/m3×105=w2<1.946+100/0.038>/1.937試差得：u=8.565m/sw=16.6m/sRe=8.565×0.019×1.937/0.000011=2.87×104/d=0.15/19=0.00079=0.026qm=16.6×0.785×0.0192=4.7×10-3kg/s1-240℃的冷空氣在直徑為600mm的管內(nèi)流動(dòng),將畢托管插入管的中心位置,以水為指示液,讀數(shù)為4mm,試求冷空氣的流量。解：管中心流速為最大流速umaxumax=[2gR<a->/]0.50℃水a(chǎn)=999.9kg/m30℃空氣=1.293kg/m3,=1.72×10-3Pa.sumax=[2×9.81×<999.9-1.293>×0.004/1.293]0.5=7.79m/sRemax=dumax/=0.6×7.79×1.293/<1.72×10-3>=351365<湍流>由Remax與u/umax關(guān)聯(lián)圖查得：u=0.85umax=0.85×7.79=6.62m/sqv=d2u/4=0.785×0.62×6.62=1.87m3/s=6732m3/h1-25用一轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)定溫度為60℃,壓強(qiáng)為0.3MPa的二氧化碳?xì)怏w的流量。該轉(zhuǎn)子流量計(jì)上的刻度是由20℃、0.1MPa空氣標(biāo)定的,轉(zhuǎn)子材料為鋁材。當(dāng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)上讀數(shù)為5m3/h時(shí),二氧化碳的實(shí)際流量應(yīng)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,f2=7900kg/m3解：空氣：=1.2kg/m3CO2：=3×105×44/<8314×333>=4.768kg/m3鋁轉(zhuǎn)子：不銹鋼轉(zhuǎn)子：1-26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(shè)備中,如附圖所示。設(shè)備內(nèi)壓強(qiáng)保持0.01MPa〔表壓,貯槽液面與設(shè)備入口之間的垂直距離為10m,管路為57mm×4mm的鋼管〔=0.2mm,管道總長60m〔包括除孔板流量計(jì)在外的所有局部阻力的當(dāng)量長度。管路上裝有孔徑d0=16mm的孔板流量計(jì)。今測(cè)得連接孔板的指示劑為水銀的U型管差壓計(jì)的讀數(shù)R=250mm,孔板阻力可取所測(cè)得壓差的80%。試求泵消耗的軸功率,泵的效率取為65%。解：A0/A1=<d0/d1>2=0.107查得：C0=0.6u=9.8×10-4/<0.785×0.0492>=0.52m/sRe=0.52×0.049×940/0.04=598.7=64/Re=0.107孔板壓差gR<i->=9.81×0.25×<13600-940>=31048Pa孔板阻力31048×0.8/940=26.42J/kghf=0.107×<60/0.049>×0.522/2+26.42=44.14J/kgWe=gz+p/+u2/2+hf=10×9.81+0.01×106/940+0.522/2+44.14=153J/kgqm=9.8×104×940=0.9212kg/sP=0.9212×153/0.65=217W1-27某油田用300mm×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(qiáng)為6.0MPa〔表。已知原油粘度為187×10-3Pa.s,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(gè)泵站？解：u=240000/<890×3600×0.785×0.272>=1.31m/sRe=1.31×0.27×890/0.187=1682為層流=64/Re=0.03805L=d2p/32u=0.272×6×106/<32×0.187×1.31>=5.58×104m160×103/<5.58×104>=2.86應(yīng)用3個(gè)泵站1-28在用水測(cè)定離心泵的性能中,當(dāng)排水量為12m3/h時(shí),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(cè)壓點(diǎn)的垂直距離為0.4m。吸入管和壓出管的內(nèi)徑分別為68mm和41mm。兩測(cè)點(diǎn)間管路阻力損失可忽略不計(jì)。大氣壓強(qiáng)為0.1MPa。試計(jì)算該泵的效率,并列出該效率下泵的性能。解：u1=12/<3600×0.785×0.0682>=0.918m/su2=12/<3600×0.785×0.0412>=2.526m/sH=[0.38×106/<1000×9.81>+200×105/<760×1000×9.81>]+0.4+<2.5262-0.9182>/<2×9.81>=42.1mPL=42.1×12×1000×9.81/3600=1376.7W=1376.7/2300=59.8%1-29某廠根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)購回一臺(tái)離心水泵,泵的銘牌上標(biāo)著：qv=12.5m3/h、H=32mH2O、n=2900r.p.m、NSPH=2.0mH2O?，F(xiàn)流量和揚(yáng)程均符合要求,且已知吸入管路的全部阻力為1.5m水柱,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.1MPa。試計(jì)算：〔1輸送20℃的水時(shí),離心泵允許的安裝高度；〔2若將水溫提高到50℃時(shí),離心泵允許的安裝高度又為多少？解：〔1p0=1×105Papv=2340PaHg=p0/g-pv/g-NSPH-Hf=<1×105-2340>/<1000×9.81>-2-1.5=6.46m〔2pv’=12340PaHg’=<1×105-12340>/<1000×9.81>-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60℃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(dá)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(tái)合適的離心泵,并確定泵的安裝高度?！伯?dāng)?shù)卮髿鈮簽?.099MPa解：u=22/<3600×0.785×0.0612>=2.09m/s60℃水=983.2kg/m3pv=19.923kPaH=5+0.05×106/<983.2×9.81>+2.092/<2×9.81>+1+4=15.41m可用IS65-50-125清水泵,轉(zhuǎn)速2900r.p.m.,流量25m3/h,揚(yáng)程20m,NSPH=2.5mHg=<0.099×106-19923>/<983.2×9.81>-2.5-1=4.7m1-31一管路系統(tǒng)的特性曲線方程為HL=20+0.0065qv2?，F(xiàn)有兩臺(tái)同型號(hào)的離心泵,該泵的特性曲線可用方程H=30-0.0025qv2表示〔上兩式中HL和H的單位為m,qv的單位為m3/h。試求：當(dāng)管路輸送量為30m3/h時(shí),安裝一臺(tái)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？解：〔1H=30-0.0025×302=27