流体流动和机械习题课

./流体流动与输送机械习题课一、书1－30某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。烟囱的直径为2m,相对粗糙度为0.0004。烟气在烟囱内的平均温度为200℃,此温度下烟气的密度为0.67kg/m3,黏度0.026mP·s,烟气流量80000m3/h。在烟囱高度范围内,外界大气的平均密度1.15kg/m3,烟囱内底部的压强低于地面大气压0.2kPa〔1求此烟囱应有多少高度？〔2试讨论用烟囱排气的必要条件是什么？〔3提高吸气量,在设计上应采取什么措施？答案见陈敏恒习题答案。二、化工原理习题指导书p451－51用压缩空气将密度为1200kg/m3的碱液自低位槽送至高位槽,两槽的液面维持恒定。管子规格为φ60×3.5mm,各管段的能量损失分别为,〔J/kg〔u为碱液在管内的流速。两U形压差计中的指示液均为水银,R1=60mm,h=100mm。试求〔1压缩空气的压力p1；〔2U形压差计读数R2附图附图4m12m解：〔1在低位槽1与高位槽2间列柏努利方程〔表压〔2在低位槽1与B处3间列柏努利方程〔表压由静力学方程三．如图示常温水由加压贮槽A以2.94kg/s的质量流量流向敞口高位槽B,两槽液面恒定,液面间距为4.43m,管路中装有孔板流量计和一个截止阀,已知管道为57×3.5mm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,截止阀在此开度时的局部阻力系数=7.5。设系统为完全湍流,管路摩擦系数为0.026,已知汞的密度为13600kg/m3,水的密度为1000kg〔1加压贮槽A液面上方所需表压为多少kPa？〔2阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R2<mm>；〔3若将阀门关小,现读得孔板流量计的读数R1为原来的0.81倍,设系统仍为完全湍流,近似不变,孔板流量计的孔流系数不变,求流速为原来的多少倍？截止阀阻力系数变为多少？〔4定性分析阀门前a点的压强如何变化？〔给出结论及分析过程解答：<1>以截面1为基准水平面,在1截面与2截面间列B.E〔2R2=8438/[〔13600-10009.81]=0.0683〔３〔41-a面间列B.E由上计算知：关小阀门后,流速减少,四、某型号的离心泵,在一定的转速下,在输送范围内,其压头与流量的关系可用H＝18－6×105Q2〔H单位为m,Q单位为m3/s来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽,如附图所示。两槽均为敞口,且水面维持恒定。管路系统的总长为20m〔包括所有局部阻力的当量长度,管子的规格46×3mm,摩擦系数可取为0.02,试计算：〔1输水量m3/h；〔2若泵的效率为65％,水的密度为1000kg/m3,离心泵在运转时的轴功率KW；〔3若将输送系统的高位槽改为密闭容器,其内水面上方的压强为0.5kgf/cm2<表压>,其它条件均不变,试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如何变化〔不必计算,用公式与特性曲线图示说明解答：五、化工原理习题指导书p461－59附图10如附图所示,高位槽中水分别从BC与BD两支路排出,其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为10m。AB管段的内径为38mm、长为28m；BC与BD支管的内径相同,均为32mm,长度分别为12m、15m附图10〔1BC支路阀门全关而BD支路阀门全开时的流量；〔2BC支路与BD支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。解：〔1在高位槽液面与BD管出口外侧列柏努利方程：简化：而化简又由连续性方程：代入上式：解得：流量：〔2当BD,BC支路阀均全开时：C,D出口状态完全相同,分支管路形如并联管路,<1>又=<2>在高位槽液面与BD出口列柏努利方程：<3>将〔2代入〔3式中：解得：流量：六、化工原理习题指导p441－47如附图所示,水由高位槽经管道从喷嘴流入大气,水槽中水位恒定。已知d1=125mm,d2=100mm,喷嘴内径d3=75mm,U形压差计的读数R＝80mmHg。若忽略水在管路中的流动阻力,求水槽的高度H及喷嘴前压力表读数。解：在1－2截面间列柏努利方程即〔1由连续性方程〔2将〔2代入〔1中,喷嘴处流速：在水槽与喷嘴出口处列柏努利方程,并简化在喷嘴前后列柏努利方程,并简化附图R1R附图R1R215m七、化工原理习题指导p471－62如图所示的输水实验装置,已知泵进、出管路直径相同,内径均为65mm,两水池液面间的垂直距离为15m,孔板流量计的孔径为25mm,流量系数为0.62。已测得孔板流量计U形压差计R1＝0.4m,泵进、出口间U形压差计R2＝1.5m,指示液均为汞。试求：〔1泵的