第一章習(xí)題課(完整版)

第五次課：習(xí)題課全章復(fù)習(xí)1流體靜力學(xué)基本方程式2連續(xù)性方程式3伯努利方程式及其應(yīng)用4流體的流動(liúdòng)類型和判據(jù)——雷諾系數(shù)5流體流動阻力的計算6管路計算7管道中流速和流量的測定共二十三頁1天津和蘭州的大氣壓強(qiáng)分別(fēnbié)為101.2kpa和89.2kpa，苯乙烯真空精餾塔的塔頂要求維持9.2kpa的絕對壓強(qiáng)，試計算兩地真空表的讀數(shù)（即真空度）。共二十三頁解：真空度=大氣壓—絕對壓天津：真空度=101.2-9.2=92KPa蘭州：真空度=89.2-9.2=80KPa所以(suǒyǐ)：天津真空表的讀數(shù)為92KPa，蘭州真空表的讀數(shù)為80KPa。注：表壓=絕對壓—大氣壓共二十三頁2為測量腐蝕性液體貯槽中的存液量，采用圖示的裝置。測量時通入壓縮空氣，控制調(diào)節(jié)閥使空氣緩慢地鼓泡通過觀察瓶。今測得U形壓差計讀數(shù)為R=130mm，通氣管距貯槽底面h=20cm，貯槽直徑(zhíjìng)為2m，液體密度為980kg/m3。試求貯槽內(nèi)液體的貯存量為多少噸？共二十三頁解：由題意(tíyì)得：R=130mm，h=20cm，D=2m，

980kg/，

(1)管道(guǎndào)內(nèi)空氣緩慢鼓泡u=0，可用靜力學(xué)原理求解。（2）空氣的很小，忽略空氣柱的影響。

共二十三頁3有一輸水系統(tǒng)，如圖所示，水箱(shuǐxiāng)內(nèi)水面維持恒定，輸水管直徑為Φ60x3mm，輸水量為18.3m3/h，水流經(jīng)全部管道（不包括排出口）的能量損失可按Σhf=15u2(J/Kg)公式計算，式中u為管道內(nèi)水的流速（m/s）試求：（1）水箱中水面必須高于排出口的高度H。（2）若輸水量增加5%，管路的直徑及其布置不變，管路的能量損失仍按上述公式計算，則，水箱中的水面將升高多少米？共二十三頁解：由題意(tíyì)得：R=130mm，h=20cm，D=2m，

980kg/，

(1)管道內(nèi)空氣緩慢(huǎnmàn)鼓泡u=0，可用靜力學(xué)原理求解。（2）空氣的很小，忽略空氣柱的影響。

共二十三頁4從高水位塔將20℃的清水送至某車間。要求送水量為45m3/h，管路總長度（包括所有局部阻力的當(dāng)量(dāngliàng)長度）為600m，水塔與車間水面均通大氣且維持恒差12m，試確定管子直徑。(取管道阻力系數(shù)λ=0.027）共二十三頁則d5=0.027/1549有d=0.112m所以，管子(guǎnzi)直徑為0.112m共二十三頁5如本題附圖所示的并聯(lián)(bìnglián)管路中，支管1直徑為Φ56*2mm，其長度為30m；支管2直徑為Φ85*2.5mm，其長度為50m，總管路中水的流量為60m3/h，試求水在兩支管中的流量。（各支管和長度均包括局部的當(dāng)量長度。取兩支管的摩擦系數(shù)λ相等。)共二十三頁解：該題為并聯(lián)管路操作型計算，根據(jù)(gēnjù)并聯(lián)管路流量特征：V0=V1+V2=60/3600=0.0167m3/s（a)再由并聯(lián)管路各支路壓強(qiáng)降相等得：Δрf1=Δрf2化簡后有：V12/V22=L2d15/L1d25,代入數(shù)據(jù)后有V1=0.44V2

(b)聯(lián)解（a)(b)得V1=18.3m3/hV2=41.76m3/h即得：水在兩支管中的流量分別為V1=18.3m3/hV2=41.76m3/h。共二十三頁6用泵將水從貯槽送至敞口高位槽，兩槽液面均恒定不變，管路均為Ф57×3.5mm，泵出口垂直管段A、B截面上的測壓口有軟管與兩支液柱壓差計相連，水銀柱的讀數(shù)分別為R=40mm及R′=1200mm。右邊壓差計的左側(cè)指示劑液面與截面A的垂直距離H=1000mm，右側(cè)開口(kāikǒu)支管的水銀面上灌有一段R″=20mm的清水。A、B兩截面間的管長hAB=6m。全管λ=0.02。當(dāng)?shù)卮髿?.0133×105Pa，ρ水=1000kg/m3，ρ水銀=13600kg/m3。試求：（1）截面A、B間的管路阻力損失∑WfAB（J/kg）；（2）水在管路中的流速u（m/s）；（3）截面B上的壓強(qiáng)pB（Pa）；截面A上的壓強(qiáng)pA（Pa）。R’’BRHAR’hAB共二十三頁解：取截面A為上游(shàngyóu)截面，截面B為下游截面，并以截面A為基準(zhǔn)水平面。在兩截面之間列柏努利方程式，即：gZA++=gZB+++（1）則：

=(ZA-ZB)g++（2）其中：

ZA-ZB=（0-6）=-6m=0（pA-pB）=hABρWg+R（ρHg–ρW）g=6×1000×9.8+0.04（13600–1000）×9.8=63800Pa將諸值帶入（2）式，得：

=-6×9.8+63800÷1000=4.94J/kg共二十三頁（2）水在管路中的流速(liúsù)u,m/s；

A、B之間的阻力損失與流速有關(guān)，可用如下公式表示：

=其中(qízhōng)，l=6m，d=0.05m，=0.02，=4.94J/kg，帶入上式：

4.94=0.02×

可得，

u=2.029m/s×共二十三頁（3）截面B上的壓強(qiáng)pB,Pa；在右邊壓差計的左側(cè)(zuǒcè)指示劑液面處作t-s等壓參考面，由流體靜力學(xué)原理可知，Pt=Ps則：

PB+（hAB+H）ρWg=Pa+ρWg+ρHgg整理得：PB=Pa+ρWg+ρHgg-（hAB+H）ρWg=1.0133×105+0.02×1000×9.81+1.2×13600×9.81-（6+1）×1000×9.81=193000Pa共二十三頁（4）截面(jiémiàn)A上的壓強(qiáng)pA,Pa。

PA=PB+ΔPAB=PB+hAB

ρWg=193000+6×1000×9.81=256000Pa共二十三頁例：已知P2=0.2at（表壓）管道為Φ38×3mm

L=8m，絕對粗糙度ε=0.3mm

管件為：90°標(biāo)準(zhǔn)彎頭2個，180°回彎管1個，球心(qiúxīn)閥（全開）1個。

Vs=3m3/h

問:高位槽應(yīng)放置的高度

z應(yīng)為多少米？Z操作溫度下溶劑的物性(wùxìnɡ)參數(shù)為：ρ=861kg/m3；μ=0.643cP精餾塔P1P2管件名稱ξ進(jìn)口0.590°標(biāo)準(zhǔn)彎頭0.75180°回彎管1.5球心閥（全開）6.4出口1共二十三頁解:取入塔管段的管中線(zhōngxiàn)所在水平面為基準(zhǔn)面,在1-1、2-2截面間列柏努利方程：共二十三頁若取出口右側(cè)，流體(liútǐ)恰好離開管道則u2=0共二十三頁

由Re、ε/d查圖得λ=0.039。查局部阻力(zǔlì)系數(shù)，各個管件的局部阻力(zǔlì)系數(shù)如下：管件名稱ξ進(jìn)口0.590°標(biāo)準(zhǔn)彎頭0.75180°回彎管1.5球心閥（全開）6.4出口1共二十三頁共二十三