流体计算题与答案解析一

1、 流体计算题与答案解析（一）1、用108mm4mm的管线每小时输送原油20t。原油密度为900kg/，粘度为70mPas。已知管线总长200km，管子最大许用压强为6.0Mpa（表压），试定量分析输送途中至少需要几个加压站？ 分析：在管路系统中，若动压头与局部阻力损失两面项之和远小于直管阻力损失时，工程上称这种管路为“长管”。此时这两项损失不做专门计算，或按直管阻力损失的5%10%估算，或是干脆忽略不计。本例显然是个“长管”问题，因局部阻力与管路摩擦阻力相比所占的比例很小，故忽略不计。 此例应先判定原油流动的类型，然后选用相应的公式求出管路的总压降，再由管子的最大许用压强求出每台泵所能克服的最

2、大压降，或先求得一台泵可克服多少米管长的压降，进而求出所需加压站的个数。 解：方法一 先求原油的流速： 然后判断流型：2000 所以流动类型为滞流。 200km管路可产生的压降为 所需加压站的个数： 方法二 仿第一种算法求出， 先求每个加压站可克服多少米管长的压降： 再求所需加压站的个数： 两种计算方法的结论是共同的：至少要设6个加压站，管路始端设一个，中途设5个。2、 用风机通过内径为0.3m的圆形导管从大气中抽取空气。导管壁开口接一U形管压差计，压差计读数为245Pa(2.5cmH2O)(真空度)。已知空气的密度为1.29kg/m3，求空气的流量（入口与管路的阻力忽略不计）。解：如图113

3、，以通过怀管轴线的水平面00、为基准面，到11、22、截面间的柏努利方程式，以表压计。已知 将其代入上式，得 空气的体积流量： 分析：以上是用柏努利方程解题的通常步骤。本题的关键在于两个截面的选择。此外，如果真正理解了该方程能量守恒与转换的物理意义，就可以悟出：既然截面1的3项能量（位能、静压能、动能）为零，截面2的位能为零，则截面2的静压能和动能之和必然为零。从而可以断定：截面2的负压完全是静压能转化为动能的结果。即可直接得出的结论。许多涉及柏努利方程的问题都可以采用这种“直接切入”的方法。3、 用泵将5的水从水池吸上，经换热器预热后打入某容器。已知泵的流量度1000kg/h,加热器的传热速

4、率为11.6W，管路的散热率为2.09kw,泵的有效功率为1.2kw。设池面与容器的高度不变，求水进入容器时的温度。 10m220011分析：本系统对水提供能量的来源有二：泵和加热器。泵所提供的能量除使水的机械能增加外，其余部分则因克服流动阻力而转化为热能。这部分热能和加热器加入的热能，一部分散失到环境中，一部分被水吸收转化为内能使水温升高。如果设法求出水的内能增加值，该问题就迎刃而解。 解：方法一 (1)水的内能增加值 如图1-14，以0-0面为基准面，列1-1.2-2截面间的柏努利方程式，以表压计。10m2200114m图 114 176 附图 式中截面，水的内能，J/Kg ；Q加热器加入

5、的热量，J/Kg。已知 将其代入上式， 整理得 传热速率：可写成泵对水加入的能量： 水的内能增加值：（）水温 取水的比热容为，则水进入容器时的温度为方法二 可先求水在单位时间吸收的热量，然后求水温。这个热量由两部分组成：一是加热传递的热量，再就是因克服流动阻力由机械能转化成的热量。（）水的吸热速率 以0-0面为基准面，列1-1、2-2截面间的柏努利方程，以表压计。已知化简 因流动阻力而产生的热量为： 水的吸热速率： (2) 水温 3 如图1-15,水从内径为 管段流向内径为的管段。已知，管段流体流动的速度头为9.8kPa(1.0MH2O)求。（1） 忽略AB段的能量损失； （2）AB段的能量损失为。00h1h2h3AB图 115 177 附图（d）00h1h2h3AB 解：（1）分析在不计AB段能量损失的前提下，在截面B中心所测得的全部静压头（包括速度头转化来的那部分静压头在内）即为各截面流体的总能量。 对于A截面： 对于B截面： 截面B的动压头： 由已知 -+ 得 故（2）若AB段的能量损失为2.94kPa各截面流体的总能量应为。因为B截面的动压头没有变