01第一章流体流动输送习题.docx

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1、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i敞口高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出Iom,管内径为75mm,管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m。液体流淌处于阻力平方区，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/2=2900rmin时的H-Q特性曲线数据如下:(m3s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008Hfm26255245232118515.51285现因生产须要，要求流量增加为0.0055m,其他条件不变，试通过计算，提出几种不同的解决方案，并对其进行比

2、较。（工厂有同型号备用泵）解:取贮水池液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，在两截面间列柏努利方程。以1-1截面所在水平面为基准面Zl+Y2g+PjPg+hc=z1+ul2g+PJPg+其中：z=0m,Z2=10m,Pl=IP2=0（表压），码=（吟+袈=f0.03+0.32,8Q-_=4185542I0.075J0.0754则，管路特性方程为c=10+Af=10+4185542依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：0.0047m;扬程为：19.1m现需流量增加到0.055m3s方案1：变更泵的转速2上=田Qn,HUJ则此时扬程为：26.2

3、mo方案2：依据生产任务要求，购置僦。方案3：两台泵串联则其流量为：0.0065m;扬程为：275m。方案4：两台泵并联则其流量为：0.0056m3s;扬程为：23.5m。雄牌变更泵的转速：须要变速装置或能变速的原动机；变更转速时，要保证其转速不能超过泵的额定转速。换泵：干脆简便，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，采纳串联操作流量超诞生产要求太多，还需关小阀门以调整流量，多消耗能量，不经济。所以，最终采纳方案4,两泵并联以满意新的生产任务。习题详解Id用一复式U形管压差计测定水流管道A、B两截面间的压差，压

4、差计的指示液为汞，两段汞柱之间充溢水，测压前两U形压差计的水银液面为同一高度。今若测得加=1.2m,力2=1.3m,R=O.9m,&=0.95m,问管道中A、8两点间的压差&加为多少？(先推导关系式，再进行数字运算)。解：PA=Pl-Ph2o=(p3+Pg)-PHag%Pb=P2一夕%黄仇一旦)一月Hggg=8+Ph2o(N+用一九)一Zog(用一与)一PHggR2则APAB=PA-PB=PWgRI-ZVog4-Al2O(4-4)+ZVog(他一旦)+=zg(R+&)-og(4+N+色-2+2)=PHgg(RT+-)-PHQg(RI+R2)=g(凡+3SHg-Ph2O)RA数据得：=9.81x

5、(0.9+0.95)x(13600-1000)=2.29x1Pa1.5密度为920kgm3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为60mm35mm,两支管尺寸分别为638mmx3.5mm及25mmx3.5mm。己椰子油在总管中的流速为0.8ms,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:D2U=-J12M1+du2444-2?d；%=2.2(d；u20.05320.8=0.0312M1+0.0182u,则20.0312w1=2.20.0182m2求解得流速分别为：w=1.61ms,2=2.17m/s由此得出其体积流量：匕=i22x10-3m3/s

6、Vs2=5.52104m3s质量流量:%=pVsl=1.12kg/s,叫2=PK2=51kg/s质三K三:G1=pwl=1481kgm2s,G2=pw2=1996kgm21-6某输水管路，水温为20,管内径为200mm,试求：（1）管中流量达到多大时，可使水由层流起先向湍流过渡？（2）若管内改送运动粘度为0.14cm2s的液体，并保持层流流淌，求管中最大平均流速？解：（1）查得20水的p=9982kgn,=1.005103PasRe=-=02xux998；22000时，水由层流起先向湍流过渡1.005103JTJT即流量达到K=-d2=-0.220.01=314l（4117s时，水由层流起先向

7、湍流过44渡。（2）Re=O22000可保持层流V0.14104则管中最大流速为w=0.14ms1-7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。和其若流淌阻力忽视不计，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.l截面，虹吸管出口为22截面，在两截面间列柏努利方程。以22截面所在水平面为基准面，流淌阻力忽视不计。gz+u2+pjp=gz2+说/2+p2p其中：z=hiw0,z=0,pi=.=0（表压）得u2=y2gh则虹吸管流量为：Vs=d2u=d2y2hm3s1-9敞口高位槽中的葡萄酒（密度为985kg11?）经38mm2.5mm的不锈钢导管流入蒸镭锅

8、,如图所示。高位槽液面距地面8m,导管进蒸储锅处距地面3m,蒸储锅内真空度为8kPa。在本题特定条件下，管路摩擦损失可按Wf=65Jkg（不包括导管出口的局部阻力）计算，为葡萄酒在管内的流速（ms）o试计算：（1）导管AA截面处葡萄酒的流速；（2）导管内葡萄酒的流量。解：在高位槽液面及导管出口内侧截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面gz+；/2+p/夕=gz2+芯/2+p1p+wf其中：z=8m,Z2=3m,产0,p=0（表压），而=-800OPa（表压），wf=65w2Jkg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g8=gx3+w22-8000/985+6.5/则导管A

9、-A截面处葡萄酒的流速=2.86m/s流量V=-d2u=-0.03322.86=2.45103m3s=8.8m3hs441-13拟用泵将葡萄酒由贮槽通过内径为50mm的光滑铜管送至白兰地蒸储锅。贮槽液面高出地面3m,管子进蒸储锅处高出地面IOm。泵出口管路上装有一闸阀调整流量，管路总长80m（包括除调整阀以外的全部局部阻力的当量长度）。葡萄酒的密度为985kgm3,黏度为1.5mPas.试求：在阀1/2开度和全开两种状况下的管路特性方程；流量为1511h时，两种状况下管路所需的压头及功率。解：（1）在贮槽液面及管出口外侧截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面Zl+u2g+p1p+e=z2+22

10、g+Pjpg+其中：z=3m,Z2=10m,mM20*Pl=P2=0(表压)，n+e)/_0.36n+/?，J(pa)0250.0492XM=0.01624.88=m=0.52m/s44dup0.0490.52x940日日可加不舛则Re=；=598.78,明显及假或小行。40IO-3重设G=O.61,则w0=4.96ms,“=0.53m/s,Re=610.3为层流，2=64Re=0.10由Wf孔板=O.87=0.8R(-p)g=24839J/kg吸=0.160IO.5320.049J2+24839=24856J/kg代入柏努利方程得we=9.8110+0.01l06940+24856=2496

11、5J/kgtn=pAu=9400.04920.53=0.94kg/s4则泵消耗的轴功率：N=NJ=wcms=249650.94/0.65=36103W=36.1kW1-16有一测空气的转子流量计，其流量刻度范围为4004000lh,转子材料用铝制成(例；=2670kgm3),今用它测定常压20的二氧化碳，试问能测得的最大流量为若干Vh?解：常压20的二氧化碳的密度为O,=嗡=；募=1$3kgn工国EK1.k293(26701.83)pg)匕VA(A-Pi).83(2670-1.293)，则此条件下，转子流量计能测得的最大流量为2=0.844000=33601h1.18某食品厂为节约用水，用离心泵将常压热水池中60的废热水经668mmx35mm的管子输送至凉水塔顶，并经喷头喷出而入凉水池，以达冷却目的，水的输送量为2211h,喷头入口处需维持0.05MPa(表压)，喷头入口的位置较热水池液面高5m,吸入管和排出管的阻力损失分别为1mH2Ol4mH2Oo试选用一台合适的离心泵，并确定泵的安装高度。(当地大气压为0.099MPa)解:在热水池液面及喷头入口处截面间列柏努利方程,以贮槽液面所在水平面为基准水平面Zl+W12