04流体流动习题答案

23. 10的水以500 L/min的流量流过一根长为300 m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm。有6 m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。解：这是关于试差法的应用。10的水， 在管路两端端列柏努利方程，以管子中心线所在的水平面为基准面，得 由范宁公式 (1)(1) 在该题中，假设不是最好的选择，因为管径不知道，不好由 反查，且假设后由于不知道，也不能求和。(2) 假设管径为待求量，但若假设，由于实际生产中管子的规格多样，范围太广，不易得到准确范围。(3) 可假设根据本教材表，选择合适的流速代入计算。自来水的流速为11.5m/s。取水的流速为1.3 。根据给出的也可判断，所计算的阻力损失和管子的粗糙度有关，必定为湍流。且流体黏度比较大，必须使在较大值时保证水是湍流的。 此时由(1)式计算的， 查摩擦系数图，两者之间一致，假设合理。管子的直径为90.4mm。24. 某油品的密度为800 kg/m3、黏度为41 cP，由附图中所示的A槽送至B槽，A槽的液面比B槽的液面高1.5 m。输送管径为、长50 m(包括阀门的当量长度)，进、出口损失可忽略。试求：(1) 油的流量(m3/h)；(2) 若调节阀门的开度，使油的流量减少20%，此时阀门的当量长度增加多少(m)?解：题给条件下，油品的密度，黏度 (1) 在A、B两槽间列柏努利方程，并以B槽液面为基准面，得 其中，(表压)，将以上数据代入柏努利方程， 即此情况下，应假设，求出之后，计算，由于并未给出粗糙度的值，且流体黏度很大，可先试验层流的磨擦系数关系式。假设流体处在层流区，有 解得 假设合理 (2) 流量减少之后 此时流体仍处在层流区， 阀门开度减小流速下降，直管阻力损失减小，但由于阀门关小之后，局部阻力损失过大。所以总阻力损失没变。25. 在两座尺寸相同的吸收塔内，各填充不同的填料，并以相同的管路并联组合。每条支管上均装有闸阀，两支路的管长均为5 m(包括除了闸阀以外的管件局部阻力的当量长度)，管内径为200 mm。通过填料层的能量损失可分别折算为与，式中u为气体在管内的流速，m/s。气体在支管内流动的摩擦系数=0.02。管路的气体总流量为0.3 m3/s。试求：(1) 当两阀全开时，两塔的通气量；(2) 附图中AB的能量损失。解：(1) 并联管路中，各支路的阻力损失相等， 那么直径200 mm管路上的全开闸阀，所以 (1) (2) 由(1)、(2)解得 (2) 取任一支路进行能量损失计算皆可 26. 用离心泵将20水经总管分别送至A、B容器内，总管流量为89 m3/h，总管直径为。泵出口压强表读数为1.93105 Pa，容器B内水面上方表压为l kgf/cm2。总管的流动阻力可忽略，各设备间的相对位置如本题附图所示。试求：(1) 两支管的压头损失，；(2) 离心泵的有效压头He。解：(1) 在总贮槽液面和主管路压力表之后，记为截面，列柏努利方程，并以通过截面2主管路中心线的水平面作为位能基准面，得 其中，(表压) 代入之后得到：(2) 在截面2和容器A的液面之间列柏努利方程，得其中(表压) (表压) 由于主管路的阻力可以忽略，同样可列出截面2到容器 B的液面的柏努利方程，解得 27. 用效率为80%的齿轮泵将黏稠的液体从敞口槽送至密闭容器内，两者液面均维持恒定，容器顶部压强表的读数为30103 Pa。用旁路调节流量，其流程如本题附图所示。主管流量为14 m3/h，管径为，管长为80 m(包括所有局部阻力的当量长度)。旁路的流量为5 m3/h，管径为，管长为20 m(包括除了阀门外的所有局部阻力的当量长度)。两管路的流型相同，忽略贮槽液面至分支点O之间的能量损失。被输送液体的黏度为，密度为1100kg/m3。试计算：(1) 泵的轴功率；(2) 旁路阀门的阻力系数。解：(1) 流体在总管中的速度 ，总管阻力损失： 在敞口槽和密闭容器之间列柏努利方程，得(2) 旁路的流速，旁路是一循环管路，循环系统中，28. 本题附图所示为一输水系统，高位槽的水面维持恒定，水分别从BC与BD两支管排出，高位槽液面与两支管出口间的距离均为11 m。AB管段内径为38 mm、长为58 m；BC支管的内径为32 m、长为12.5 m；BD支管的内径为26 mm、长为14 m。各段管长均包括管件及阀门全开时的当量长度。AB与BC管段的摩擦系数均可取为0.03。试计算：(1) 当BD支管的阀门关闭时，BC支管的最大排水量为若干(m3/h)?(2) 当所有阀门全开时，两支管的排水量各为若干(m3/h)?BD支管的管壁绝对粗糙度可取为0.15 mm，水的密度为1000 kg/m3，黏度为0.001 Pas。解：(1) 在高位槽液面和BC支管出口内侧截面间列柏努利方程，并以截面为位能基准面，得 (1)其中(表压) 将以上数值代入方程(1)，整理得 (2)根据连续性方程，解得 代入(2)式，解得， (2) 根据分支管路的流动规律，有 (3)由于出口管BC、BD在同一水平面上，取两支管出口外侧为下游截面，则两截面上和均相等。(3)式可简化为，记为方程(4)。但由于BC和BD是不连续的，不一定成立，和的关系也不能确定，需要试差计算。由于为已知，应假设，这样可确定和的比例。，查摩擦系数图，得，将和代入方程(4)，得 (5) 在高位槽液面和截面间列柏努利方程，并以截面作位能基准面，得 (6) 其中，(表压) 将以上数据代入方程(6)，整理得 (7) (8)