--流体流动答案

1、绪论【0-1】1m3水中溶解0.05kmol CO2,试求溶液中CO2的摩尔分数,水的密度为100kg/m 3.解水 1000 kg/ m31000 3 kmol/ m318CO2的摩尔分数0 054x8 99 101000 0 05 .18【0-2】在压力为(1)甲醇的饱和蒸气压 质量浓度 A表示.101325 Pa、温度为25 C条件下,甲醇在空气中到达饱和状态.试求：Pa ; (2)空气中甲醇的组成,以摩尔分数y、质量分数A、浓度Ca、解甲醇的饱和蒸气压poAlgp0A 7.19736 23886 p0A 16.9kPa(2)空气中甲醇的组成摩尔分数yA16.90167101.325&q

2、uot;""质量分数0.167 320 181A0.167 32 (1 0.167)29浓度cAPa16.9 6 8° 103 kmol/ m3RT8.314 298质量浓度AcAMA = 6.82 10 3 320.218 kg / m3【0-3 】1000kg的电解液中含 NaOH质量分数10%、NaCl的质量分数 10%、出.的质量分数80%,用真空蒸发器浓缩,食盐结晶别离后的浓缩液中含NaOH 50%、NaCl 2%、H2O 48%,均为质量分数.试求：(1)水分蒸发量；(2)别离的食盐量；(3)食盐别离后的浓缩液量.在全过程中,溶液中的NaOH量保持宀解

3、电解液1000kg浓缩液中NaOH 1000 X0.l=100kgNaOH=0.5(质量分数)NaOH 1000X0.l=100kgNaCl=0.02(质量分数)巳01000X 0.8=800kgH2O=0.48(质量分数)在全过程中,溶液中NaOHt保持一定,为100kg浓缩液量为 100/0.5 200kg200kg浓缩液中,水的含量为200 XQ.48=96kg,故水的蒸发量为800-96=704kg浓缩液中 NaCl的含量为 200X0.02=4kg,故别离的NaCl量为100-4=96kg第一章 流体流动流体的压力【1-1】容器A中的气体表压为60kPa,容器B中的气体真空度为1.2

4、 104Pa.试分别求出A、B二容器中气体的绝对压力为假设干帕,该处环境的大气压力等于标准大气压力.解标准大气压力为101.325kPa容器 A 的绝对压力Pa 101.325+60 161.325 kPa容器B的绝对压力Pb 101.325 12 89.325 kPa【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa和157kPa,当地大气压力为101.3kPa.试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕.解进口绝对压力P进101.3 1289.3 kPa出口绝对压力P出101.3157258.3 kPa进、出口的压力差p157 ( 12)15712169kPa或 p 258.

5、3 89. 3169 kPa流体的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中,正庚烷的摩尔分数为0.4,试求该混合液在20C下的密度.解 正庚烷的摩尔质量为 100kg/ kmol,正辛烷的摩尔质量为114kg /kmol.将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数正辛烷的质量分数0.4 1000.4 100 0.6 1140.36921 0.369 0.631从附录四查得 20 C下正庚烷的密度,684kg / m3,正辛烷的密度为2 703 kg/m3混合液的密度10.3690.631696kg /m3m684703【1-4】温度20 C,苯与甲苯按 4:6的体积比进行混合,求其混合液的密度.解

6、20 C时,苯的密度为879 kg/m3,甲苯的密度为867 kg / m3.混合液密度m 879 0.4 867 0.6 871.8 kg / m'【1-5】有一气柜,满装时可装6000m3混合气体,混合气体各组分的体积分数为H2 N2 COCO2CH40.4 0.2 0.32 0.070.01操作压力的表压为5.5kPa,温度为40 C.试求：1混合气体在操作条件下的密度；混合气体的量为多少kmol.解 T 27340313K, p 101. 35. 5106. 8 kPa绝对压力混合气体的摩尔质量18.6 kg / kmol2 0.4 28 0.2 28 0.32 44 0.07

7、 16 0.011混合气体在操作条件下的密度为PMmRT106.8 18.68.314 3130.763 kg / m3混合气体V 6000m3,摩尔体积为Mm更 m*mol0.763混合气体的量为nMm6000 0.763246 kmol流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示,有一端封闭的管子,装入假设干水后,倒插入常温水槽中, 管中水柱较水槽液面高出2m,当地大气压力为 101.2kPa.试求：管子上端空间的绝对压力；2管子上端空间的表压；3管子上端空间的真空度；4假设将水换成四氯化碳,管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解管中水柱高出槽液面2m,h=2m水柱.1管子上端空间的绝对压力

8、p绝在水平面1 1'处的压力平衡,有p绝gh 大气压力p绝 1012001000 9.81 281580 Pa绝对压力2管子上端空间的表压P表p表p绝-大气压力=81580 10120019620 Pa3管子上端空间的真空度p真p真=-p表 =-1962019620 Pa槽内为四氯化碳,管中液柱高度h'h'丄CCl4常温下四氯化碳的密度,从附录四查得为ccl41594 kg / m31000 2h'1.25 m1594【1-7】在20C条件下,在试管内先装入12cm高的水银,再在其上面装入5cm高的水.水银的密度为13550kg /m3,当地大气压力为101kP

9、a.试求试管底部的绝对压力为多少Pa.解 水的密度 水=998kg/m3p 101 1030.12 135500.05 9989.81117.4 103Pa【1-8】如习题1-8附图所示,容器内贮有密度为1250kg/m3的液体,液面高度为3.2m.容器侧壁上有两根测压管线,距容器底的高度分别为2m及1m,容器上部空间的压力表压为29.4kPa.试求：1压差计读数指示液密度为1400kg /m ； 2A、B两个弹黄压力表的读数.解容器上部空间的压力p 29. 4 kPa表压9.8156.4 103 Pa344.1 10 PaU形压差计的指示液为水银,其他管中液体密度1250 kg /m3,指示

10、液密度° 1400 kg /m31压差计读数R=?P'1P 2.2PPhp 3.2 1h R h g2.20gR 0g3.2 2R gRg 01Phg R因g0 0,故R 0PaP 3.21 g29.41032.21250Pbp 3.2 2g29.41031.2 12509.81【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置,其在等压面11' 上 口 P；习题1-9附图皆为水.假设指示液读数为R 150mm ,试求A、B两点的压力差.解 等压面1 1', p p'1P1 Pa H 水 gp'1 Pb 0.5 H R 水g R 汞g由以上三式,得RP

11、a Pb R 汞 g °.5 R 水 g0.15m, 汞 13600kg / m3,PaPb 0.15 13600 9.810.5 0.151000 9.81313.64 10 Pa 13.64 kPa常温的水在如习题 1-10附图所示的管路中流动,为测量 A、B两截面间的压U形管压差计,指示液为汞.测压用的连接管中充满水.两U形U形压差计的水银液面为同一高度,试推导R、R2之间的关系式.【1-10】力差,安装了两个串联的管的连接管中,充满空气.假设测压前两 两点的压力差p与液柱压力汁的读数解设测压前两线的距离为 H.在等压面2U形压差计的水银液面,距输水管中央P2PaH2'

12、处R_2水gRi汞gR1 R22P'2 PbHP2P'2 ,R22由上两式求得水gR2汞gPaPb(RR2汞水2气水Pa PbR1 R2汞-g【1-11】力了排除煤气管中的少量积水, 附图所示水封设备,使水由煤气管路上的垂直管排出.已 知煤气压力为 10kPa 表压,试计算水封管插入液面下的 深度h最小应为假设干米.p 10 10解 h 1.02mg 1000 9 81流量与流速【1-12】有密度为1800 kg / m3的液体,在内径为60mm的管中输送到某处.假设其流速为0.8m/s,试求该液体的体积流量m3/h、质量流量kg/ m2 s .解1体积流量qvd2u 0.06

13、2 0.844(2)质量流量qmqv2.2610 3 1800(3)质量流速=qm =4.07=1440 kgkg/s与质量流速4.07 kg / s2/ (m s)2.26 10 3A _ 0 0624'1-13附图所示的套管式换热器,其内管为f佻Plf痰圧I用如习题1-11习题1-11附图m3 / s8.14 m3/ h33.5mm 3.25mm,外管为【1-13】如习题60mm 3.5mm.内管中有密度为1150kg/m3、流量为5000kg / h的冷冻盐水流动.内、外管之间的环隙有绝对压力为0.5MPa,进、出口平均温度为0C,流量为160kg/h的气体流动.在标准状态下0

14、C,101.325kPa,气体的密度为1.2kg/m3.试求气体和盐水的流速.解 液体1150 kg / m3内管内径d内 33.5 3.25 2 27mm 0.027 m液体质量流量5000kg/h,体积流量qv50003 /m / h 1150流速qv4内气体质量流量qm密度体积流量qv5000/1150 2.113600 _ 0 0272 4'160 kg/h1.2 05 型 5.92kg/m3(气体的密度与压力成正比, 101325型m/ h5.92与温度成反比流速5.67 m/ su气160 /5.922 23600 _ 0 0530 0335©e： - fOL/h

15、习题1-13附图习题1-14附图【1-14】如习题1-14附图所示,从一主管向两支管输送20 C的水.要求主管中水的流速约为1.0m/ s,支管1与支管2中水的流量分别为 20t/h与10t/h.试计算主管的内径,并从 无缝钢管规格表中选择适宜的管径,最后计算出主管内的流速.解 水：t主管的流量20C,qm体积流量qV亚998.2kg/m31000 kg / m33qm2 20 1030t/h 30 10 kg/h3010330m3 / h,流速 u 1.0m/s1000qmi30qv0.103m 103 mm 3600 u ' 3600 °785 j°4选择 10

16、8mm 4mm无缝钢管,内径为 d 100mm,u qm/360030/36001.06 m/s4 W)2管径 d主管内水的流速连续性方程与伯努利方程【1-15】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动.在截面管内径为200mm,截面2处的管内径为 100mm.由于水的压力,截面 柱.试计算在截面 1与2之间所产生的水柱咼度差解 U10.5m/sh为多少忽略从1处的流速为 0.5m/s,1处产生 1m高的水1到2处的压头损失?P P1 P2di 0.2m, d20.1m20.5(2)2d222卫u1比u2222氏2比220.52222m / s1.8751.875U2 U1P1P21.87

17、5 1000 1875Pa2PiUi0.191m 191mm计算法h 7g计算液柱高度时,用后一方法简便.g2g2 2U2 U1【1-16】在习题习题1-16附图P2 U2g 2g220.522 9.810.191m1-16附图所示的水平管路中,水的流量为2.5L/S.管内径 d1 5cm,d22.5cm,液柱高度 h2处的静压头.C|v2.5|_/s 2.510 3 m3 / s,qv32 5 10U11.274m /s-d120 0524422d10 05U2U11.2745.1m / sd20 0251m.假设忽略压头损失,试计算收缩截面解水的体积流量截面1处的流速截面2处的流速在截面1

18、与2之间列伯努利方程,忽略能量损失.2 2P1 U1 P2 U2g 2gg 2gP1dt 彳 0.05h1 -g 22274 21 0.025h22 9 811 0.0255.12 9.81截面2处的静压头h20.218m水柱负值表示该处表压为负值,处于真空状态.【1-17】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽, F面的出水管直径为57mm 3.5mm.当出水阀全关闭时,压力表读数为30.4kPa.而阀门开启后,压力表读数降至20.3kPa.设压力表之前管路中的压头损失为0.5m水柱,试求水的流量为多少m3 / h ?解 出水阀全关闭时,压力表读数30. 4kPa 表压能反映出水槽的水面距

19、出水管的高度3P表30.4 103g10 9.81h3.1m习题1-17附图阀门开启后,压力表读数P2 20.3kPa 表压从水槽外表至压力表处的管截面列出伯努利方程,以求出水管的流速2_P2+也 +g 2gHf乙 h 3.1m, Hf0.5 m水柱水的流量33.1学竺103 9.81 u23.23m/s2竺 0.52 9.81d 0.05m22333qVd U20.05 3.23 6.34 10 m /s 22.8 m /h44【1-18】假设用压力表测得输送水、油密度为880kg/m3 、98%硫酸密度为1830kg/m3的某段水平等直径管路的压力降均为49kPa.试问三者的压头损失的数值

20、是否相等？各为多少米液柱？解 从伯努利方程得知,等直径水平管的压头损失Hf与压力降 p的关系为Hf .g=p49103水g10009.81=p491031油g8809.81p49103硫酸g18309.814.99m水柱5.68m油柱2.73m硫酸柱H f硫酸=H f油H f水【1-19】如习题 1-19附图所示,有57mm 3.5mm.水在管路中流动的机械能损失为欲使水的流量增加 解管径d高位槽输水系统,管径为2hf 4.5牛u为管内流速.试求水的流量为多少 20%,应将高位槽水面升高多少米？0.05m ,m3 / h .2U71以流出口截面处水平线为基准面,Z15m, Z20,2机械能损失

21、hf 4.50,U2？2m/s流4.228.29310 m2qV4 d 氏(2)4q'V20.051 0.2qV1.2qV3/s 29.83i3/ h2Z；g 23(U»U 2(1.75)21.2u21.2 4.225.06高位槽应升高1-20】 如习题温水.泵的吸入管为并装有底阀与拦污网,Z'1239.817.18 5 2.18 m1-20附图所示,用离心泵输送水槽中的常 32mm 2.5mm,管的下端位于水面以下2 该处的局部压头损失为8 .假设截面2g7.18 m习题1-19附图m/s2m,2 2'处的真空度为39.2kPa ,由1 1'截面至2

22、 2'截面的压头损1 2 -.试求：1吸入管中水的流量,m3 / h ;吸入口 1 1'截面2 2g的表压.解 管内径d 0.032 0.0025 20.027mm , 水密度1000 kg / m3失为f>-1工M2lr习题1-20附图截面2 2'处的表压 P,39.2kPa,水槽外表i P10 表压(1)从 00'至22', 11'为基准面,Z02,Z25m,U00,U2?221 U2 + 2,1 u；压头损失Hf8U2=82g2 2g2 2gZ.po2U0Z2P22U2Hfg2gg2g0 339.21032U281U；10009.81

23、29.812 2 9.81U21.43m/ s水的流量qVd 2U2 36004才(0.027)21.43 36002.95 m3/ h从11'至22',乙0,z252PP2 1 U2Z2gg 22gp = 39.2 103 1 1.4321000 9.811000 9.812 2 9.81P110.4 103Pa 10.4kPa表压流体的黏度【1-21】当温度为 20 C及60 C时,从附录查得水与空气的黏度各为多少？说明黏度与 温度的关系.解 20 C60 C水1.005 10 3 Pa s0469 10 3 Pa s空气18.1 10 6 Pa s20.1 10 6 Pa

24、 s水温度升高,黏度减小；空气温度升高,黏度增大.雷诺数与流体流动类型【1-22】25 C的水在内径为50mm的直管中流动,流速为2m/s.试求雷诺数,并判断其流动类型.解 25 C,水的黏度0.8937 10 3 Pa s,密度 997 kg / m3,管内径 d 0.05m,流速u 2m/ s流动类型;解0.05 2 997 1.12 1054000 为湍流0.8937 1031温度为20C、流量为4L/s的水,在57mm 3.5mm的直管中流动,试判断4.4cm2 / s的油,试判断流动类型.3 Pa s, 998.2 kg / m3【1-23】(2)在相同的条件下,水改为运动黏度为d

25、0.05m, q 4 10 3m3/s,1.005 104 10 3 2.038 m/s(0.05)2流速(1)s,qV_4d24du0.05 2.038 998.25雷诺数 Re31.01 104000为湍流1.005 102422 v 4.4cm /s 4.4 10 m /s雷诺数 Re dU °°5今8 232 2000为层流v 4.4 10【1-24】20 C的水在219mm 6mm的直管内流动.试求：1管中水的流量由小变大,当到达多少 m3/s时,能保证开始转为稳定湍流；2假设管内改为运动黏度为0.14cm2/s的某种液体,为保持层流流动,管中最大平均流速应为多少

26、？解 水,20 C,998.2 kg/m【1.005 10 Pa s,d 0.207m3Redu40000.207 u 998.21.005 103体量流量qvd2u420.14cm /s 0.142-0.20744210 m /sRedu20000.207u0.14 104u 0.01945m/ s0.019456.5410 4m3/su 0.135m/s【1-25】如习题B的摩擦损失 hf 数R计算摩擦损失 解 从截面Pb液柱压差计由式(1)与式管内流体流动的摩擦阻力损失1-25附图所示,用U形管液柱压差计测量等直径管路从截面A到截面.假设流体密度为,指示液密度为0,压差计读数为R.试推导

27、出用读hf的计算式.A到截面B列伯努利方程,截面A为基准面,那么得hf p Pa1-1为等压面RPaPaPbPbRhfPbHpghfogh g此式即为用擦损失的计算式.【1-26】如习题垂直管,其中有温度为形管压差计测量流体在两截面之间流动的摩1-26附图所示,有 57mm 3.5mm的水平管与20 C的水流动,流速为3m/s.在截面 A6m ,管壁与截面B处各安装一个弹簧压力表,两截面的距离为 的相对粗糙度/d 0.004.试问这两个直管上的两个弹簧压力表读数的差值是否相同？如果不同,试 说明其原因.如果用液柱压差计测量压力差,那么两个直管的液柱压力计的读数R是否相同？指示液为汞,其密度为流

28、速313600 kg / m解管内径 d 0.05m,水的温度 t=20 C 密度998.2kg/m3,黏度 1.004 10 3 Pa s ,u 3m/s雷诺数Re屯0.05 3 998.231.004 1051.49 10 湍习题1-25附图*管壁相对粗糙度-0.004 d0.0293查得摩擦系数这两个直管的摩擦阻力损失相同,为d 2hf0.0293 乂 M0.05215.8 J / kg(1)弹簧压力表读数之差值水平管在A、B两截面列伯努利方程2 gZA丛苓2Pb ub gZB- hf因 ZaZb, ua5 ,故得Pa Pbhf 998.215.815770 Pa 15.77kPa垂直管

29、在A、B两截面间列伯努利方程,以截面A为基准面,ZA0,ZBL 6m, uA uB匕=gZB更hfpA PbgZB hf 998.2 9.81 6 998.2 15.8 74530Pa 74.53 kPa上述计算结果说明,垂直管的Pa Pb大于水平管的PaPb.这是由于流体在垂直管中从下向上流动时,位能增大而静压能减小.2U形管液柱压差计的读数R水平管与前面相同,由伯努利方程得Pa Pbhfa另从U形管压差计等压面处力的平衡,求得Pa R gPbR 汞 gR且g汞Pb)(b)由式a与式b,求得hf R - g汞998.2 15.89.81 13600998.2垂直管与前面相同,由伯努利方程得

30、PaPbgL另从U形管压差计等压面处力的平衡,求得g Pb L g、,L g汞0.1276m 汞柱127.6mm 汞柱hf(c)PaRPa Pb由式c与式d,求得hfR -g汞从上述推导可知,垂直管与水平管的液柱压差计的读数R相同.有了读数R值,就可以分别用式 b及式d求得水平管及垂直管的Pa Pb.【1-27】有一输送水的等直径内径为d 垂直管路,在相距H高度的两截面间安装一U形管液柱压差计.当管内水的流速为u时,测得压差计中水银指示液读数为R.当流速由u增大到u'时,试求压差计中水银指示液读数R'是R的多少倍.设管内水的流动处于粗糙管完全湍流区.解从习题2-25与习题2-2

31、8可知,U形管液柱压差计的读数R与两截面间流体流动的摩擦损失 hf成正比,即 R hf.又知道,在粗糙管完全湍流区为阻力平方区,即摩擦损失hf与流体流速 u的平方成正比,hf u2.由上述分析可知 R u2因此 艮卑R'R uu【1-28】水的温度为 10C,流量为 330L/h,在直径 57mm 3.5mm、长为100m的直管中流动.此管为光滑管. 摩擦损失.解水在10 C时的密度 滑管.(1)体积流量(1)试计算此管路的摩擦损失;999.7kg/m3,黏度流速qV 330l / h 0.33m/ h qVO.332雷诺数3600_d4du Re: 0.04673600 _ 0 05

32、24'0.05 0.0467 999.71787摩擦系数摩擦损失hf1.306 10 3640.03581787-U0.0358d 264Re(2)假设流量增加到990LZ h,试计算其31.306 10 Pa层流2呼_ =0.0781 J/kgs, d 0.05m, l 100m,光(2)体积流量 因流量是原来的 雷诺数Re 对于光滑管,也可以从摩擦系数qV 990 L / h 0.993倍,故流速 u1787 3 5360 湍流摩擦系数0.3164与雷诺数2100005 m/ h0.0467 3 0.14 m/s用Blasius方程式计算叫 0.037 (5360)°.R

33、e的关联图上光滑管曲线上查得,2100(0.14)')=0.725 J / kg0.037.- =0.037d 20.052【1-29】试求以下换热器的管间隙空间的当量直径:摩擦损失hf1-29附图所示,套管式换热器外 管为 219mm 9mm ,内管为 114mm 4mm ; (2)如习题1-29附图(b)所示,列管式 换热器外壳内径为500mm,列管为 25mm 2mm的管子174根.(1)如习题解(1)套管式换热器,内管外径 当量直径de d2 d1 0.201(2)列管式换热器,外壳内径习题1-29附图0.114m,外管内径 d20.201m0.087md10.114d20.5

34、m,换热管外径d!0.025m,根数 n 174 根当量直径d【1-30】常压下22(d2 nd1 )4 4 _(d2 n d1)35 C的空气,以(0.5)2174 (0.025)20.5 174 0.02512m/s的流速流经0.0291m120m长的水平管.管路截面为长方形,高300mm,宽200mm,试求空气流动的摩擦损失,设解空气,a 0.3m,宽 b35C ,1.147kg/m3,18.85 10 6 Pa一 0.0005.des,流速u 12m/s.管路截面的高0.2m.当量直径雷诺数2ab 2 0.3 0.2de0.24ma b 0.3 0.2Re 虬 0.24 J2 47 1

35、.75 105 湍流618.85 100.0005,查得 =0.0192, I 120m流速qVd241 7/36001.504m/s-0 0224'从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式,以虹吸管出口截面为基准面2u2gRedu0.02 1.504 10003.01 104 湍流光滑管,查得0.0235,管入口忽然缩小0.5U形管回弯头1.5习题1-31附图20.020.5 1.50.617m2 9.81习题1-32附图de摩擦损失hf 丄 0.0192 竺 兰 691J/kgde 20.24 2y【1-31】把内径为20mm、长度为2m的塑料管光滑管,弯成倒 U形,作为虹吸

36、管使用.如习题 1-31附图所示,当管内充满液体,一端插入液槽中,另一端就会使槽中的液 体自动流出.液体密度为1000kg / m3,黏度为1mPa s.为保持稳态流动,使槽内液面恒定.要想使输液量为1.7m3 / h,虹吸管出口端距槽内液面的距离h需要多少米？解 d 0.02m, l 2m,103kg/m3, =1mPa s,体积流量 qV 1.7m3 / h【1-32】如习题 1-32附图所示,有黏度为1.7mPa s、密度为765kg / m3的液体,从高位槽经直径为114mm 4mm的钢管流入表压为0.16 MPa的密闭低位槽中.液体在钢管中的流速为1m/s,钢管的相对粗糙度/d 0.

37、002,管路上的阀门当量长度le 50d.两液槽的液面保持不变,试求两槽液面的垂直距离H.解在高位槽液面至低位槽液面之间列伯努利方程计算H,以低位槽液面为基准面.P1 0表压,卩2 0.16 106Pa,两槽流速 U1氏0 ,Z1 H ,Z20,管内流速 u 1m / s,管径 d 0.106m液体密度765 kg/ m3,黏度 1.7 10 3 Pa s雷诺数Redu0.106 1 7651.7 10 34.77104湍流/ d 0.002,查得0.0267管长130160190m,阀门Ld50 ,咼位槽的管入口0.5,低位槽管出口=1, 90°弯头0.75H止l le2 ugd2

38、g016 1061900 0267765 9.810.106【1-33】如习题1-33附图所示,塔进水口到河水水面的垂直高度为12500 5 1 0 75 23 9m2 9 .81'用离心泵从河边的吸水站将全部管路长度及管件的当量长度.假设泵的流量为20 C的河水送至水塔.水1800m,包括试求水从泵获得的外加机械能为34.5m.管路为 114mm 4mm的钢管,管长30m3 / h ,多少？钢管的相对粗糙度d998.2kg/m3,l le 1800m 30m? / h30/3600解水在20 C时d 0.106m,流量qv流速Reducy24d0.1060.002.24(0.106)

39、0.9448 998.21.004 10 3 Pa s0.9448 m/ s查得摩i hf-1.004 10 30.0252 擦2U 0.02529.96 104 湍流d 2以河水水面为基准面,间列伯努利方程.阻18000.106力20 9448.191j/kg外加机械能从河水水面至水塔处的水管出口之2Z2g uhf 34.5 9.81 空逻f 2191530 J / kg2【1-34】如习题1-34附图所示,在水塔的输水管设计过程中,假设输水管长度由最初方 案缩短25%,水塔高度不变,试求水的流量将如何变化？变化了百分之几？水在管中的流 动在阻力平方区,且输水管较长,可以忽略局部摩擦阻力损失

40、及动压头.解 在水塔高度 H不变的条件下,输水管长度缩短,输水管中的水流量应增大.从水塔水面至输水管出口之间列伯努利方程,求得l u2d 2g因水塔高度H不变,故管路的压头损失不变.管长缩短后的长度 I'与原来长度I的关系为在流体阻力平方区,摩擦系数恒定不变,有l'0.75l习题1-34附图故流速的比值为u'u流量的比值为q'vCvH 'f2'l'(u')d 2g20.75l (u')Hfd 2g2g丄丄d 2g.0751.1551.155 流量增加了15.5%管路计算【1-35】用168mm 9mm的钢管输送流量为600

41、00kg /h的原油,管长为 100km,油管最大承受压力为15.7MPa.50C时油的密度为890kg /m3,黏度为181mPa s.假设输油管水平qVud24duRe 64640.0818 Re 782由于是等直径的水平管路,其流体的压力降为3100 100.152i =890 0.0818 d 2油管最大承受压力为15.7 MPa加压站数n 273 1.7415.7需设置2级加压,每级管长为受压力.【1-36】如习题1-36附图所示,hf50km ,2=2.73 107Pa 2每级的 p 27.3/220 C的水,从水塔用 12m,管路长度为3m /h,钢管的相对粗糙度温度为到车间的低

42、位槽中,低位槽与水塔的液面差为度.试求管路的输水量为多少解 水,t 20 C,998.2kg/m3, =1.004 10 3Pas由伯努利方程,得管路的摩擦阻力损失为hf Hg 12 9.81118管内水的流速u未知,摩擦系数 不能求出.hf 118J / kg,求u与qV的问题./ d 0.002、/d 2.512 51 1 004 102d hfc風hfu2J lg 3.7 d27.3 MPa13.65MPa,低于油管最大承108mm 4mm钢管,输送150m 包括管件的当量长0.002.J / kg此题属于I 150m、d 0.1m、2 0 1 118lg0 00231501500.1

43、998.22 01 118铺设,其局部摩擦阻力损失忽略不计,试问为完成输油任务,中途需设置几个加压站?解 d 0.15m, l 100km, qm 60000kg / h3890kg /m , 181mPa s60000/36003qV=0.01873 m / s8900.018731.06m / s-0 1524'3181 10°15 1.06 890782 层流2.55 m/ s验算流动类型Redu0.1 2.55 998.21.004 10 32.54 1 05 湍流体积流量qV-0.1 2 2.554360072.1m3? h-d2u 36004习题1-36附图厂%1

44、Ei习题1-37附图【1-37】如习题1-37附图所示,温度为 20 C的水,从高位槽 A输送到低位槽 B ,两水 槽的液位保持恒定.当阀门关闭时水不流动,阀前与阀后的压力表读数分别为80kPa与30kPa.当管路上的阀门在一定的开度下,水的流量为1.7m3/h,试计算所需的管径.输水管的长度及管件的当量长度共为42m,管子为光滑管.此题是计算光滑管的管径问题.虽然可以用试差法计算,但不方便.最好是用光滑2管的摩擦系数计算式0.311654适用于2.5103Re105与hf-U及u 竺,推导Re'd 2d一个hf与qv及d之间的计算式.解 水在 20C时998.2kg/m1.004 1

45、0 3 Pa s水的流量1.7m3/ h,管长及管件当量长度I 42m阀门关闭时,压力表可测得水槽离压力表测压点的距离Ha与H b.HaHb两水槽液面的距离H Ha Hb以低位槽的液面为基准面,从高位槽 的摩擦损失hf与H的关系式为Pa801038.17mg998.29.81Pb301033.06mg998.29.818.173.065.11mA的液面到低位槽B之间列伯努利方程,得管路对于水力光滑管,hf与qV及d之间的计算式为hf0.241l4 75 d .0.241l0.251 75qV.d .O.251 75qV.hfhfHg 5.11 9.8150.1 J / kg代入数d4.750.

46、241 421.004 10 3998.20.25(1.7/3600)1.7550.1求得管内径为验证Re范围0.0205m1 7 4 998 2 00 3.14 1.004 10 3符合 计算式中规定的Re范围【1-38】 如习题1-38附图所示, 两根管的出水口位于同一水平面,阀门全开. 括管件的当量长度分别为qvd290000.0205水槽中的水由管 各段管内径及管长湍流C与D放出, 包AB50mm20mBC25mm7mBD25mm11mdl l试求阀门全开时,管C与管D的流量之比值,摩擦系数均取 0.03. 解从水槽的水面至出水口之间列伯努利方程,以出水口的水平面为基准面,得习题1-38附图2h肛2gH fABH fBCBC管的压头损失H fBC2U D石(l le)BCdBCH fABH fBDBD管的压头损失H fBD2u C2?2(lle)BD U DdBD 2g(