化工原理化学系第09讲

1、第09讲 习题与单元测验一. 本章小结二. 习题三. 单元测验1. 单位换算2. 流体静力学原理2.1 压力的表示方法：绝压、表压、真空度2.2 流体静力学方程：表述、应用3. 流体流动3.1 流动形态的分类：层流、过渡流、湍流3.3 圆管中流体流速的分布、平均流速3.2 牛顿粘性定律一. 本章小结4.1 伯努利方程的表示方法4.2 伯努利方程的解题步骤5.1 管路流动阻力的确定：层流、湍流摩擦因子的确定 5. 管路计算5.2 并联管路和分支管路的特点及其应用4. 伯努利方程6. 流量测量一. 本章小结1. 牛顿粘性定律2. 雷诺数3. 4. 本章需要掌握的公式：5.层流时的摩擦因数6.湍流时

2、的摩擦因数7.孔板流量计孔口流速本章需要掌握的公式：1. 如图，U形压差计R表示：_。 (A) A、B间的阻力损失 (B) A、B间的压强差 (C) A、B间的位头差加阻力损失 (D) A、B间位头差12解：U形压差计选择等压面12，有：从两测压点A、B分别求等压面压力，有：(1)二. 习题选等压面为位能零点，在两测压点A、B间列Bornoulli eq，有：he=0, 由于管径不变，u1u2u注意：沿流动方向列方程！12(2)由式（1）、（2），有：2. 如图所示,用U形压差计与管道A、B两点相连。已知各图中管径、A、B间的管长L及管道中流体流量均相同,管内流体均为20水,指示液均为汞,则_

3、。 A R1R2 , R1 = R2 = R4 B R1 = R2 = R3 = R4 C R1 = R2 R3 R4 D R1R2R3R43. 如图表明,管中的水处于_。 A 静止 B 向上流动 C 向下流动 D 不一定 采用两点的机械能比较：AB动能AB位能AB静压能A=B总机械能AB4. 图示为一异径管段，从A段流向B段，所表示的R值大小反映_。A)A、B两截面间压差值 B)A-B截面间流动压降损失C)A、B两截面间动压头变化 D)突然扩大或突然缩小流动损失5. 下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流经管路,ab与cd两段长度相等,管径与管壁粗糙度相同,则:(1) ab与cd两段静压

4、差_。 A Pab Pcd B Pab = Pcd C Pab Pcd D 不定(2) R1值表示_。 A ab段的压差值 B ab段位能变化 C ab段流动能量损失 D ab段压差值及流动能量损失6. 填空液体的粘度随温度升高而 ，气体的粘度随温度的升高而 。空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一定，当气体温度升高时，Re值将 ；在测速管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表 ，液体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表 。在流体阻力实验中，以水做工作介质所测得的直管摩擦系数与雷诺数的关系适用于 流体。当流体在管内流动时，如要测取管截面上流体的速度分布，应选用 测量。 f.并联管路的特

5、点是：并联各管段压强降 ；主管流量等于并联的各管段 ；并联各管段中管长较长、直径较小的管段通过的流量 (较大or较小)。 g.测量流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差计读数将 ，若改用转子流量计，当流量增大时，转子两端压差值将 。 h.流体在圆形等径直管中呈湍流流动时，管中心处的点速度约为截面平均速度的 倍；若流体处于完全湍流区，平均流速增大至原来的2倍时，能量损失约为原损失的 倍。7. 例题用离心泵将密闭储槽中20的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m。密闭槽液面上有一真空表p1，读数为600mmHg（真空度）。泵进口处真空表p2读数为294mmH

6、g（真空度）。出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d070mm，流量系数c00.7，形水银压差计读数R170mm。已知管路总能量损失为44J/kg。试求： 出口管路中水的流速； 出口处压力表p3（与图对应）的指示值为多少？（已知p3距泵中心0.1m，2-3阻力损失忽略不计）V=c0A(2P/2)0.5=c0A(2P/)0.5P=Rg(0-)=0.179.81(13600-1000)=2.1 104PaV=0.7(/4)(0.07)2(2.11042/1000)=0.70.785(0.07)(4.210)0.5=0.0174 m3/su=V/(0.785d2)=0.0174/(0.7850.1

7、2)=2.22 m/s截面选取14133242 选低位水池的水平为基准面，取1-1、4-4两截面建立柏努利方程：Z1+(p1/g)+(u12/2g)+H=Z4+(p4/g)+(u42/2g)+hfu1= u4= 0 Z1= 0 p4/g0H=Z4+hf -(p1/g)=10+(44/9.81)+0.613.6= 22.7(mH2O)再选泵入口管所在面为基面，取2-2、3-3两截面建立柏努利方程：Z2+(p2/g)+(u22/2g)+H=Z3+(p3/g)+(u32/2g)+ hfhf 0, Z2=0, (u32-u22)/2g 0, (p3/g)=H-Z3+p2/gp3=g(H-Z3+p2/g

8、)=10009.8(22.7-0.1-0.294 13.6)=1.8105Pa=1.8大气压(表) p3=1.8kg/cm2(表) 泵出口处的指示值为1.8kg/cm2 AB12DC两支路的管长均为5m，管径均为20cm，直管阻力系数为0.02，各支管各安装一闸阀，塔器1和塔器2的局部阻力系数分别为10和8。管路的总流量为0.03m3/s。求：1. 阀门全开时，两支路的流量比和阻力损失。2. 阀门关至阻力系数为20时，两支路的流量比和阻力损失。解：此题为并联管路的计算问题，只要掌握了并联管路的特点，本题求解十分简单。8. 例题(一定时)并联管路的特点：依据以上特点，有：阀门全开时，局部阻力系数

9、为0.17，代入数据，有：流量衡算，有：求解上述方程，有：阀门关小至局部阻力系数为20时，代入数据，有：流量衡算，有：求解上述方程，有：对比两种情况说明：当并联管路中各支管的局部阻力在总阻力中占主要部分时，并联管路的流量趋于接近。阀门全开时9. 作业题右图所示，水由高位槽经管道从喷嘴流出，已知d1=125mm，d2=100mm，喷嘴d3=75mm，压差计读数为80mmHg，若忽略阻力损失，求H和pA(表压)80mmd1d2d3pAH2. 请说明管道流动中摩擦因子的确定方法。3. 请写出雷诺数的表达式，并说明其物理意义。三. 课堂测验1. 如图示常温水由高位槽以1.5m/s流速流向低位槽，管路中装有孔板流量计和一个截止阀，已知管道为573.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量长度(不包括截止阀)总和为60m，截止阀在某一开度时的局部阻力系数为7.5。设系统为稳定湍流，管路