01第一章流体流动输送习题.doc

第一章 习题详解 工程训练 某食品厂一生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管内径为75mm，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m。液体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。流体流经换热器的局部阻力系数为0.32。 离心泵在转速n＝ 其中：z1＝ m，z2＝ m，u1≈u2≈0，p1＝p2＝ 则，管路特性方程为 根据离心泵特性曲线数据及管路特性曲线方程绘制，两曲线交点即为离心泵的工作点。 则其流量为：0.0047m3/s；扬程为：19.1m 现需流量增加到0.055 m3/s 方案1：改变泵的转速 则 此时扬程为：26.2 m。 方案2：根据生产任务要求，购置新泵。 方案3：两台泵串联 则其流量为：0.0065m3/s；扬程为：27.5m。 方案4：两台泵并联 则其流量为：0.0056m3/s；扬程为：23.5m。 方案比较： 改变泵的转速：需要变速装置或能变速的原动机；改变转速时，要保证其转速不能超过泵的额定转速。 换泵：直接简便，但需设备投入。 串并联：利用工厂的闲置备用泵，不增加投资；串并联均能使流量和扬程增加，但由于本案管路系统阻力较高，相比之下，采用串联操作流量超出生产要求太多，还需关小阀门以调节流量，多消耗能量，不经济。所以，最终采用方案4，两泵并联以满足新的生产任务。 习题详解 1-4用一复式管压差计测定水流管道A、B两的压差，压差计的指示液为汞，两段汞柱之间水今若测得h11.2 m，h21.3 m，1＝0.9 m，2＝0.95 m，问管道中A、B两点间的压差ΔpAB为多少？（先推导关系式，再进行数字运算）。 则 代入数据得： 1-5密度为920 kg/m3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为Φ60 mm×3.5 mm，两支管尺寸分别为Φ38 mm×3.5 mm与Φ25 mm×3.5 mm。已椰子油在总管中的流速为0.8 m/s，且两支管中的流量比为2.2。试分别求椰子油在两支管中的体积流量、质量流量、流速及质量流速。 解： 则 求解得流速分别为： u1＝1.61 m/s， u2＝2.17 m/s 由此得出其体积流量： 质量流量：， 质量流速：， 某输水管路，水温为20℃，管内径为200 mm，试求：（1）管中流量达到多大时，可使水由层流开始向湍流过渡？（2）若管内改送运动粘度为0.14 cm2/s的液体，并保持层流流动，求管中最大平均流速？ 解：（1）查得20℃水的ρ＝998.2 kg/m3，μ＝1.005×10－3 Pa·s 时，水由层流开始向湍流过渡 即流量达到时，水由层流开始向湍流过渡。 （2）可保持层流 则管中最大流速为 1-7一虹吸管放于牛奶贮槽中，其位置如图所示。贮槽和虹吸管的直径分别为D和d，若流动阻力忽略不计，试计算虹吸管的流量。贮槽液面高度视为恒定。 解： 取贮槽液面为1-1截面，虹吸管出口为2-2截面，在两截面间列柏努利方程。以2-2截面所在水平面为基准面，流动阻力忽略不计。 其中： z1＝h，u1≈0，z1＝0，p1＝p2＝0(表压) 得 则虹吸管流量为： 敞口高位槽中的葡萄酒（密度为985 kg/m3）经Φ38 mm×2.5 mm的不锈钢导管流入蒸馏锅，如图所示。高位槽液面距地面8 m，导管进蒸馏锅处距地面3 m，蒸馏锅内真空度为8 kPa。在本题特定条件下，管路摩擦损失可按Σwf＝6.5u2 J/kg（不包括导管出口的局部阻力）计算，u为葡萄酒在管内的流速（m/s）。试计算：（1）导管A-A截面处葡萄酒的流速；（2）导管内葡萄酒的流量。 解：在高位槽液面与导管出口内侧截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面 其中：z1＝8 m，z2＝3 m，u1≈0，p1＝0(表压)，p2＝－8000 Pa(表压)，Σwf ＝6.5u2 J/kg 因为管径不变，故导管内各截面处流速相等，u2＝u。代入上式得 则导管A-A截面处葡萄酒的流速 u＝2.86 m/s 流量 1-13 拟用泵将葡萄酒由贮槽通过内径为50 mm的光滑铜管送至白兰地蒸馏锅。贮槽液面高出地面3 m，管子进蒸馏锅处高出地面10 m。泵出口管路上装有一闸阀调节流量，管路总长80 m（包括除调节阀以外的所有局部阻力的当量长度）。葡萄酒的密度为985 kg/m3，黏度为1.5 mPa·s。试求：（1）在阀1/2开度和全开两种情况下的管路特性方程；（2）流量为15 m3/h时，两种情况下管路所需的压头及功率。 解：（1）在贮槽液面与管出口外侧截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面 其中：z1＝3 m，z2＝10 m，u1≈u2≈0，p1＝p2＝0(表压)， 闸阀1/2开度时le/d＝225，全