流体力学例题及解答(一)

确定管道中流体的流量【例1】精馏塔进料量为Wh=50000kg/h，=960kg/s，其它性质与水接近。试选择适宜管径。,解题思路：初选流速计算管径查取规格核算流速。解：,选流速u=1.8m/s(0.5-3.0m/s),计算管径，即,选取1084mm的无缝钢管（d=0.1m）。核算流速：,确定管道中流体的流量【例1】精馏塔进料量为Wh=50000kg/h，=960kg/s，其它性质与水接近。试选择适宜管径。,解：该题有两项简化，即（1）当理想流体处理，hw=0（2）可压缩流体当不可压缩流体对待，取平均密度m。,【例2】20的空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m时，试求此时空气的流量为若干m3/h。当大气压强为101.33103Pa。,计算的基本过程是：（1）根据题意，绘制流程图，选取截面和基准水平面，确定衡算范围。,【例2】20的空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m时，试求此时空气的流量为若干m3/h。当大气压强为101.33103Pa。,计算的基本过程是：（2）核算两截面间绝压变化是否大于20%,【例2】20的空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m时，试求此时空气的流量为若干m3/h。当大气压强为101.33103Pa。,则：,【例2】20的空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m时，试求此时空气的流量为若干m3/h。当大气压强为101.33103Pa。,（3）在两截在间列柏努利方程式，并化简得,【例2】20的空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m时，试求此时空气的流量为若干m3/h。当大气压强为101.33103Pa。,（4）用连续性方程式确定u1与u2之间关系，即,（5）联立上两式解得：,【例2】20的空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m时，试求此时空气的流量为若干m3/h。当大气压强为101.33103Pa。,于是：,确定设备间的相对位置【例5】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水面维持恒定，输水管直径为603mm，输水量为18.3m3/h，水流经全部管道（不包括排出口）的能量损失可按hf=15u2公式计算，式中u为管道内水的流速（m/s）。试求：（1）水箱中水面必须高于排出口的高度H；（2）若输水量增加5%，管路的直径及其布置不变，管路的能量损失仍可按上述公式计算，则水箱内的水面将升高多少米？,解题思路：该题是计算柏努利方程中的位能项（两截面间的位差）。解题的要点是根据题给条件对柏努利方程作合理简化。,解题步骤是：绘出流程图，确定上、下游截面及基准水平面，如图所示。在两截面间列柏努利方程式并化简（p1=p2,Z2=0,由于A1A2，u10）可得到,【例5】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水面维持恒定，输水管直径为603mm，输水量为18.3m3/h，水流经全部管道（不包括排出口）的能量损失可按hf=15u2公式计算，式中u为管道内水的流速（m/s）。,（1）水箱中水面高于排出口的高度H将有关数据代入上式便可求得Z1（即H）。式中,于是,【例3】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水面维持恒定，输水管直径为603mm，输水量为18.3