流体流动习题答案

1、23. 10C的水以500L/min的流量流过一根长为300m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05mm有6m勺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。10oC的水，999.7kg/m3130.77105Pas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PaPbhf6mgg由范宁公式hflu2(1)gd2g(1)在该题中，假设不是最好的选择，因为管径不知道，不好由/d反查，且假设后由于不知道d，也不能求u和Re。(2) 假设管径为待求量，但若假设d，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u根据本教材表11，选择合

2、适的流速代入计算。自来水的流速为11.5m/s取水的流速为m/s。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u在较大值时保证水是湍40.5/603.141.30.0904m90.4mmRe此时由(1)式计算的62gdlu2129.810.09043001.320.0210du0.09041.3999.713.751048.9910，/d0.05/(0.09041000)0.00055查摩擦系数图，0.021，两者之间一致，假设合理。管子的直径为90.4mm24. 某油品的密度为800kg/m3、黏度为41cP，由附图中所示的A槽送至B槽,A槽的

3、液面比B槽的液面高1.5m。输送管径为89mm3.5mm、长50m(包括阀的当量长度），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800kg/m3，黏度41cp41103Pas（1）在A、B两槽间列柏努利方程，并以B槽液面为基准面，得22PAgZAuaPb2ubgZB、2hf,AB其中，PaPb0（表压），uaub0，zAzB1.5m将以上数据代入柏努利方程,g(ZAZB)hf,aB即U214.72此情况下，应假设，求出u之后，计算Re，由于并未给出粗糙度的值,且流体黏度很大，可先

4、试验层流的磨擦系数关系式。假设流体处在层流区，有304.964u214.72du/解得u1.21m/sRedu382101.280041101920假设合理uA214(82103)2360022.99m3/h23m3/h（2）流量减少之后VS0.8VS0.82318.4m3/hVs-d240.8u0.81.210.97m/s此时流体仍处在层流区,6464Redu/g(ZAZb)I'u264I'u2d2dud21'9討32u9.811.5(82103)2800厂362.21m32411030.87llel'l62.215012.21m阀门开度减小流速下降，直管阻力

5、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5m(包括除了闸阀以外的管件局部阻力的当量长度)，管内径为200mm通过填料层的能量损失可分别折算为5u2与4u；，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入=。管路的气体总流量为0.3nVs。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，hfA1bhfA2B那么LAX5U12d2JU2d2直径200mm管路上的全开闸阀le1.3

6、m，所以u1Vs,10.0251.3802u2VS,2”0.0251.30.2100.9013MV2V0.3m/s(1)由(1)、(2)解得V10.142m3/sV20.158m3/s(2)取任一支路进行能量损失计算皆可hf,ABl1le1U1d25u；lle2d5)U2(0.0251.320.25)(40.142)3.140.22)109J/kg26. 用离心泵将20C水经总管分别送至A、E容器内，总管流量为89mVh，总管直径为127mm5mm。泵出口压强表读数为x105Pa,容器B内水面上方表压为lkgf/cm2。总管的流动阻力可忽略，各设备间的相对位置如本题附勺题加附图图所示。试求：(

7、1)两支管的压头损失Hf,OA,Hf,OB；(2)离心泵的有效压头气。解：(1)在总贮槽液面11'和主管路压力表之后，记为截面22'，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P1Z12U1HeP2Z22U2Hf,12g2gg2g22Hep2P1(Z2、U2U1Z1)-Hf,12g2gHf,120其中，P21.93105Pa(表压)z2z12mU24Vs489d2323600(12752)102.3m/s代入之后得到：He17.94m在截面2和容器A的液面之间列柏努利方程，得2P2U2Z2g2gg止ZA2Ua2gHf,2A其中p21.93105Pa(表压

8、)pa0(表压)u22.3m/suA0z2zA16mHf,2A2P2PaU2g2g(Z2zA)19.670.27163.94m由于主管路的阻力可以忽略,Hf,oaHf,2a3.94m同样可列出截面2到容器B的液面的柏努利方程，解得Hf,OBHf,2B1.96m27.用效率为80%勺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30X103Pa。用旁路调节流量，其流程如本题附图所示。主管流量为14m3/h，管径为66mm3mm，管长为80m（包括所有局部阻力的当量长度）。旁路的流量为5nVh，管径为32mm2.5mm，管长为20m（包括除了阀门外的所有局部阻

9、力的当量长度）。两管路的流型相同,忽略贮槽液面至分支点C之间的能量损失。被输送液体的黏度为50103Pas，密度为1100kg/m3。试计算：（1）泵的轴功率；（2）旁路阀门的阻力系数。4Vs414/3600弓21.38m/sd23.140.062解：（1）流体在总管中的速度U13Re込60105011001821.6，64乩0.0351821.6总管阻力损失:hf0.035匹d20.061.38244.44J/kg在敞口槽和密闭容器之间列柏努利方程，得We330103hf9.815110044.44120.76J/kgNe/WeVs/120.76191100/(0.833600)0.876k

10、W旁路的流速U2等血23sRe27103竺110050101443，戲竺0.044Re21443旁路是一循环管路，循环系统中,Wehf120.76(2上Id22.432120.760.0448.310.027(1)粗糙度解:(1)在高位槽液面11'和BC支管出口内侧截面CC'间列柏努利方程,并以截面CC'为位能基准面，得P12gz1PcgZC2Uc2hf,1C(1)其中PiPc0(表压)Z111mZc0U1将以上数值代入方程（1），整理得gZ1hf,1c2Uc2119.183临dAB22丨BCUbc2UbcdBc2T58°03k2Uab30.033232101

11、2.52UBC22UBC228.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11mAB管段内径为38mm长为58mBC支管的内径为32m长为12.5mBD支管的内径为26mm长为14各段管长均包括管件及阀门全开时的当量长度。AB与BCt段的摩擦系数入均可取为。试计算:当BE支管的阀门关闭时，BC支管的最大排水量为若干（m3/h）当所有阀门全开时，两支管的排水量各为若干（m3/h）BD支管的管壁绝对可取为0.15mm，水的密度为1000kg/m3,黏度为Pas。根据连续性方程（ud2）AB（ud2）Bc，解得Uab0.71Ubc

12、代入式，解得uab1.77m/s，uBC2.49m/sVBCdBCuBc3.14(32103)22.4936007.2m3/h44(2)根据分支管路的流动规律，有22PCgZcUchf,Bc匹gZDUdhf,BD由于出口管BCBD在同一水平面上，取两支管出口外侧为下游截面，则两截面上乙p和u均相等。(3)式可简化为hf,BChf,BD，记为方程(4)。但由于BC和BD是不连续的，u°dDUcdC不一定成立，c和d的关系也不能确定，需要试差计算。由于C为已知，应假设D，这样可确定Uc和Ud的比例。BD/dBD0.15/260.0058，查摩擦系数图,得BD0.0318，将BC和BD代入

13、方程(4)，得12.5°03E2UBC20.031814uBD3261032UBC1.21uBD在高位槽液面11'和截面CC'间列柏努利方程,并以截面CC'作位能基准面，得P1gZi2U1Pc2gZc2Uc2hf,1C其中，P1Pc0(表压)U10Zc0z-i11mBhf,BC将以上数据代入方程(6)，整理得107.9hf,A2h(恤)Uabhf,AB(ABc)dAB2(0.03宀3810320.5烤23.15uAb(8)2lBCUBChf,BCBCO.°3dBC212.5ubbc32103225.86Ubc(9)由连续性方程，可得UABdABUbcdBCuBDdBD(10)代入方程(10)中，整理可得其中dAB38mm，dBC32mm，dBD26mm，Uab°.78ubc°.469Ubd(11)1.15uBD把Ubc21Ubd代入方程(11)，得到Uab把UBC1.21uBD、UAB1.15Ubd代入方程(11)得到Ubd1.6m/s校验BD:ReBD空區2610'1.6104.16104,BD/dBD11030.0058查得BD0.033，与前面的假设BD0.0318不相符，需重新计算。BD0