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文檔簡介
1、China University of Petroleum中國石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院2013春主要計算主要計算下列方程的應(yīng)用下列方程的應(yīng)用Q1Q2 或 V1A1V2A2zzzyyyxxxVVQFVVQFVVQF12121221222222111122whgVpzHgVpzzcsnzycsnyxcsnxFdAuuFdAuuFdAuu21222222111122whgVpzgVpz1、一變直徑的管段一變直徑的管段AB,直徑,直徑dA0.2m,dB0.4m, 高差高差 z1.0m,用壓,用壓力表測得力表測得pA70 kPa,pB40 kPa,用流量計測得流量,用流量計測得流量Q0.2 m3/s
2、。試判斷試判斷水在管段中流動的方向,并求水在管段中流動的方向,并求A、B間水頭損失。間水頭損失。解:解:sm37. 62 . 042 . 0422AAdQVsm59. 14 . 042 . 0422BBdQV取過取過A點(diǎn)的水平面為基準(zhǔn)面,則點(diǎn)的水平面為基準(zhǔn)面,則 m21. 98 . 9237. 698001000700222gVpzeAAAA m21. 58 . 9259. 198001000401222gVpzeBBBB BAee 水流由水流由AB m421. 521. 9BABwAeeh2. 水箱及等徑出水管如圖所示,各管段的水頭損失是水箱及等徑出水管如圖所示,各管段的水頭損失是hwAE=
3、2m,hwAC=1.2m,hwAD=1.8m。試確定:。試確定:(1)水管中液體的流速。()水管中液體的流速。(2)管路)管路中中C、D兩點(diǎn)壓強(qiáng)各為多少?兩點(diǎn)壓強(qiáng)各為多少?AABCD E2m4m1m解解:(1)列)列A、E兩斷面的伯努利方程:兩斷面的伯努利方程:wAEEEEAAAhgVpzgVpz222222000042gVEsm26. 628 . 92EV所以,水管中流速為所以,水管中流速為6.26m/s。(2)求求C點(diǎn)壓強(qiáng)點(diǎn)壓強(qiáng):列列A、C兩斷面的伯努利方程:兩斷面的伯努利方程:wACCCCAAAhgVpzgVpz22222 . 18 . 9226. 6980020002CpPa10096
4、. 54Cp(注:如果選(注:如果選C C、E E兩斷面列伯努利方程同樣可以得到上述結(jié)果)兩斷面列伯努利方程同樣可以得到上述結(jié)果)求求D點(diǎn)壓強(qiáng)點(diǎn)壓強(qiáng):列列D、E兩斷面伯努利方程:兩斷面伯努利方程:wDEEEEDDDhgVpzgVpz22228 . 128 . 9226. 6008 . 9226. 69800022DpPa1096. 13Dp3、忽略損失,求圖示的文丘利管內(nèi)的流量。、忽略損失,求圖示的文丘利管內(nèi)的流量。d1=30cmd2=15cm20cm水空氣d1=30cmd2=15cm20cm水空氣xz1122解:解:取1-1、2-2兩個斷面列伯努利方程:gVpgVpz22222211 21p
5、zxhxp22121VddV gVVppz2212221 zhpp21又22221144dVdV即gddVzhz2141222gddVh2141222 sm045. 2301512 . 08 . 921244122ddghVsm036. 015. 04045. 23222AVQ4、圖示裝置測量圓管內(nèi)、圖示裝置測量圓管內(nèi)A點(diǎn)的氣流速度,已知直徑點(diǎn)的氣流速度,已知直徑D=150mm,h=80mm,U型管中的工作液體的密度為型管中的工作液體的密度為1590kg/m3,設(shè),設(shè)A點(diǎn)的速度等于管道中氣流的點(diǎn)的速度等于管道中氣流的平均速度,空氣密度為平均速度,空氣密度為1.23kg/m3,試求通過管道空氣的
6、流量。,試求通過管道空氣的流量。DAh解解:AApgup220不考慮損失時,不考慮損失時,A點(diǎn)在放置測速管前后能點(diǎn)在放置測速管前后能量保持守恒,則量保持守恒,則sm0 .458 . 923. 108. 08 . 923. 18 . 915908 . 92220hgppguAA工sm7948. 015. 040 .454322DVQsm0 .45AuV依題意:依題意:5、水在垂直等徑管內(nèi)由上向下流動,相距水在垂直等徑管內(nèi)由上向下流動,相距L的兩斷面間,測壓管水的兩斷面間,測壓管水頭差頭差h,求兩斷面間的水頭損失,求兩斷面間的水頭損失hw是多少?是多少?解:解: 由伯努利方程,得:由伯努利方程,得
7、: whgVpgVpL2022221取取2斷面為基準(zhǔn)面,利用測壓管水頭間的關(guān)系:斷面為基準(zhǔn)面,利用測壓管水頭間的關(guān)系: hppL210hhw22116、將一平板放在自由射流的水中,并垂直于射流的軸線,該平板截去射流將一平板放在自由射流的水中,并垂直于射流的軸線,該平板截去射流流量的一部分流量的一部分Q1,并引起剩余部分偏轉(zhuǎn)角度,并引起剩余部分偏轉(zhuǎn)角度 。已知。已知V30m/s,Q36L/s,Q112L/s。試求射流對平板的作用力,以及射流偏轉(zhuǎn)角。試求射流對平板的作用力,以及射流偏轉(zhuǎn)角 ,不計摩擦及液,不計摩擦及液體重量。體重量。解解:取控制體如圖示,設(shè)平板對液流取控制體如圖示,設(shè)平板對液流的作
8、用力為的作用力為R。對自由射流,有對自由射流,有VV1V2 建立坐標(biāo)系,列動量方程:建立坐標(biāo)系,列動量方程: x方向:方向: y方向:方向: QVVQRcos20sin012VQVQ(1) (2) 由連續(xù)性方程由連續(xù)性方程:21QQQ(3) 由由(2)、(3)式,得:式,得: VQVQQ11sinR由由(1)、(3)式,得:式,得: N5 .45630cos30012. 0036. 0100030036. 0100030cos1VQQQVR 射流對平板的作用力射流對平板的作用力 與與R大小相等,方向相反,水平向右。大小相等,方向相反,水平向右。 R 30 21123612sin11QQQ7、如
9、圖所示,一股射流以速度如圖所示,一股射流以速度V0水平射到傾斜光滑板上,體積流量為水平射到傾斜光滑板上,體積流量為Q0。忽略流體撞擊損失和重力影響,射流內(nèi)壓力在分流前后沒變化,求沿平板忽略流體撞擊損失和重力影響,射流內(nèi)壓力在分流前后沒變化,求沿平板面向兩側(cè)的分流流量面向兩側(cè)的分流流量Q1、Q2,以及流體對平板面的作用力。,以及流體對平板面的作用力。解:解:取控制體如圖所示,設(shè)平板對液流的作用力為R,因為平板光滑,則R與平板垂直,建立如圖的坐標(biāo)系。 列動量方程:x向:sin0000VQRy向:cos0002211VQVQVQ對自由射流,有:210VVV210QQQ由連續(xù)性方程:(1)(2)(3)
10、由(1)式可得:sin00VQR 由(2)和(3)式可得:cos1201QQcos1202QQ 射流對平板的作用力F是R的反作用力,大小為 ,方向與R相反,指向平板。sin00VQF8、如圖所示一半球曲面,在中心線處射來一股流量為如圖所示一半球曲面,在中心線處射來一股流量為Q、流速為、流速為V的射流,的射流,半球的中心處開有一孔口,噴出一股流量為半球的中心處開有一孔口,噴出一股流量為q1、流速為、流速為V的射流,設(shè)半球邊的射流,設(shè)半球邊反射之流量為反射之流量為q2,流速亦為,流速亦為V,當(dāng),當(dāng)q1q2Q/2時,求半球面所受到的射流作時,求半球面所受到的射流作用力。用力。解解: 取控制體如圖示,
11、因球?qū)ΨQ,取控制體如圖示,因球?qū)ΨQ,設(shè)設(shè)R為半球面對射流流體的水平為半球面對射流流體的水平作用力,列出水平方向的動量方作用力,列出水平方向的動量方程:程:QVVqVqR12 QVVqVqR12當(dāng)當(dāng) 時,有:時,有: 221QqqQVR故,射流對半球的作用力為:故,射流對半球的作用力為:QVRF水平向右。水平向右。F特例:特例:若當(dāng)半球無中心孔時,若當(dāng)半球無中心孔時,q10, q2QQVRF2水平向右。水平向右。9、如圖所示,水以如圖所示,水以V10m/s的速度從內(nèi)徑為的速度從內(nèi)徑為50mm的噴管中噴出,噴管的的噴管中噴出,噴管的一端則用螺栓固定在內(nèi)徑為一端則用螺栓固定在內(nèi)徑為100mm水管的法蘭上。如不計損失,試求作用水管的法蘭上。如不計損失,試求作用在連接螺栓上的拉力。在連接螺栓上的拉力。解:由連續(xù)性方程:解:由連續(xù)性方程: 2221144dVdV sm5 . 2100501022121ddVV對噴管的入口及出口列出伯努利方程:對噴管的入口及出口列出伯努利方程:gVgVp222211 Pa468755 . 21010005 . 02222121VVp取控制體如圖,設(shè)噴管對流體的水平作用力為
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