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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄第一章 流體流動(dòng)與輸送機(jī)械(2)第二章 非均相物系分離(38)第三章 傳熱(44)第四章 蒸發(fā)(70)第五章 氣體吸收(74)第六章 蒸餾(96)第七章 固體干燥(120) 1. 某煙道氣的組成為CO2 13,N2 76,H2O 11(體積) ,試求此混合氣體 在溫度 500、壓力 101.3kPa時(shí)的密度。 解:混合氣體平均摩爾質(zhì)量 M m = y i M i = (0.13 44 + 0.76 28 + 0.11 18) 10 ?3 = 28.98 10 ?3 kg/mol 混合密度 m =pM m 101.3 10 3 28.98 10 ?3 = = 0.

2、457kg/m 3 8.31 (273 + 500) RT 2已知 20時(shí)苯和甲苯的密度分別為 879 kg/m3和 867 kg/m3,試計(jì)算含苯 40及甲苯 60(質(zhì)量)的混合液密度。 解: 1m=1a1+ 2a2=0.4 0.6 + 879 867 混合液密度 m = 871.8kg/m 3 3某地區(qū)大氣壓力為 101.3kPa,一操作中的吸收塔塔內(nèi)表壓為 130kPa。若在大氣壓力 為 75 kPa 的高原地區(qū)操作該吸收塔,且保持塔內(nèi)絕壓相同,則此時(shí)表壓應(yīng)為多少? 解: p絕 = p a + p 表 = p a p 表 ( p 表 = ( p ap 真 )p a = 101.3130)

3、 ? 75 = 156.3kPa 4如附圖所示,密閉容器中存有密度為 900 kg/m3的液體。容 器上方的壓力表讀數(shù)為 42kPa,又在液面下裝一壓力表,表中心線 在測(cè)壓口以上 0.55m,其讀數(shù)為 58 kPa。試計(jì)算液面到下方測(cè)壓口 的距離。 解:液面下測(cè)壓口處壓力 p = p0 + gz = p1 + gh z = p1 + gh ? p 0 p ? p0 (58 ? 42) 10 3 = 1 +h= + 0.55 = 2.36m g g 900 9.81 5. 如附圖所示,敞口容器內(nèi)盛有不互溶的油和水,油層和水層的 厚度分別為 700mm和 600mm。在容器底部開孔與玻璃管相連。已

4、知 油與水的密度分別為 800 kg/m3和 1000 kg/m3。 (1)計(jì)算玻璃管內(nèi)水柱的高度; (2)判斷 A 與 B、C 與 D 點(diǎn)的壓力是否相等。 解: (1)容器底部壓力 h1 h2 C 題5 附圖 A B D p = p a + 油 gh1 + 水 gh2 = p a + 水 gh h= 油 h1 + 水 h2 水 = 油 水 h1 + h2 = 800 0.7 + 0.6 = 1.16m 1000 (2) p A p B pC = p D 6為測(cè)得某容器內(nèi)的壓力,采用如圖所示的U形壓力計(jì),指示 液為水銀。已知該液體密度為 900kg/m3,h=0.8m,R=0.45m。試計(jì) 算

5、容器中液面上方的表壓。 解:如圖,1-2 為等壓面。 1 2 p1 = p + gh p 2 = p a + 0 gR 題 6 附圖 p + gh = p a + 0 gR 則容器內(nèi)表壓: p ? p a = 0 gR ? gh = 13600 0.45 9.81 ? 900 0.8 9.81 = 53.0 kPa 7如附圖所示,水在管道中流動(dòng)。為測(cè)得A-A、 B-B截面的壓力差,在管路上方安裝一U形壓差計(jì), 指示液為水銀。已知壓差計(jì)的讀數(shù)R180mm,試計(jì) 算A-A、B-B截面的壓力差。已知水與水銀的密度 分別為 1000kg/m3和 13600 kg/m3。 解:圖中,1-1面與 2-2面

6、間為靜止、連續(xù)的 同種流體,且處于同一水平面,因此為等壓面,即 題7 附圖 p1 = p1 ,p 2 = p 22 又 p1 = p A ? gm p1 = p 2 + 0 gR = p 2 + 0 gR = p B ? g (m + R) + 0 gR 所以 p A ? gm = p B ? g (m + R) + 0 gR 整理得 p A ? p B = ( 0 ? ) gR 由此可見, U 形壓差計(jì)所測(cè)壓差的大小只與被測(cè)流體及指示液的密度、讀數(shù) R 有關(guān), 而與 U 形壓差計(jì)放置的位置無關(guān)。 代入數(shù)據(jù) p A ? p B = (13600 ? 1000) 9.81 0.18 = 2224

7、9Pa 8用U形壓差計(jì)測(cè)量某氣體流經(jīng)水平管道兩截面的壓力差,指示液為水,密度為 1000kg/m3,讀數(shù)R為 12mm。為了提高測(cè)量精度,改為雙液體U管壓差計(jì),指示液A為含 40 乙醇的水溶液,密度為 920 kg/m3,指示液C為煤油,密度為 850 kg/m3。問讀數(shù)可以放大 多少倍?此時(shí)讀數(shù)為多少? 解:用 U 形壓差計(jì)測(cè)量時(shí),因被測(cè)流體為氣體,則有 p1 ? p 2 Rg 0 用雙液體 U 管壓差計(jì)測(cè)量時(shí),有 p1 ? p 2 = R g ( A ? C ) 因?yàn)樗鶞y(cè)壓力差相同,聯(lián)立以上二式,可得放大倍數(shù) 0 R 1000 = = = 14.3 R A ? C 920 ? 850 此時(shí)

8、雙液體 U 管的讀數(shù)為 R = 14.3R = 14.3 12 = 171.6mm 9圖示為汽液直接混合式冷凝器,水蒸氣與冷水相遇被冷凝為 水,并沿氣壓管流至地溝排出?,F(xiàn)已知真空表的讀數(shù)為 78kPa,求氣 壓管中水上升的高度 h。 解: p + gh = p a 題9 附圖 3 水柱高度 h= pa ? p 78 10 3 = 3 = 7.95m g 10 9.81 10硫酸流經(jīng)由大小管組成的串聯(lián)管路,其尺寸分別為764mm和573.5mm。已 知硫酸的密度為 1830 kg/m3,體積流量為 9m3/h,試分別計(jì)算硫酸在大管和小管中的(1)質(zhì) 量流量; (2)平均流速; (3)質(zhì)量流速。

9、解: (1) 大管: 76 4mm m s = V s ? = 9 1830 = 16470kg/h u1 =Vs 0.785d2=9 / 3600 0.785 0.068 2 = 0.69m/s G1 = u1 = 0.69 1830 = 1262.7kg/(m 2 ? s) (2) 小管: 57 3.5mm 質(zhì)量流量不變 u2 = Vs 2 0.785d 2 m s 2 = 16470kg/h = 9 / 3600 0.785 0.05 2 = 1.27m/s 或: u 2 = u1 ( d1 2 68 ) = 0.69( ) 2 = 1.27 m/s d2 50 G 2 = u 2 ?

10、= 1.27 1830 = 2324.1kg/(m 2 ? s) 11如附圖所示,用虹吸管從高位槽向反應(yīng)器加料,高位槽與反應(yīng)器均與大氣相通,且 高位槽中液面恒定?,F(xiàn)要求料液以 1m/s 的流速在管內(nèi)流動(dòng),設(shè)料液在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的能量損 失為 20J/kg(不包括出口) ,試確定高位槽中的液面應(yīng)比虹吸管的出口高出的距離。 解: 以高位槽液面為 1-1面,管出口內(nèi)側(cè)為 2-2面,在 1-1 2-2間列柏努 力方程: z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 簡(jiǎn)化: 1 2 H = ( u2 + W f ) / g 2 1 = ( 1 + 2

11、0) 9.81 = 2.09m 2 4 12一水平管由內(nèi)徑分別為 33mm及 47mm的兩段直管組成,水在小管內(nèi)以 2.5m/s的速 度流向大管,在接頭兩側(cè)相距 1m的 1、2 兩截面處各接一測(cè)壓管,已知兩截面間的壓頭損失 為 70mmH2O,問兩測(cè)壓管中的水位哪一個(gè)高,相差多少?并作分析。 解:1、2 兩截面間列柏努利方程: h z1 + p1 p 1 2 1 2 + u1 = z 2 + 2 + u2 + h f g 2 g g 2 g d u 2 = u1 ? 1 ?d ? 2 ? ? 33 ? ? = 2.5? ? = 1.23m/s ? ? 47 ? ? 2 2 其中: z1 = z

12、 2 h = 1 2 p1 ? p 2 1 1 2 2 = (u 2 ? u1 ) + h f = (1.23 2 ? 2.5 2 ) + 0.07 = ?0.17 m g 2g 2 9.81 說明 2 截面處測(cè)壓管中水位高。這是因?yàn)樵撎巹?dòng)能小,因而靜壓能高。 13如附圖所示,用高位槽向一密閉容器送水,容器中的 表壓為 80kPa。已知輸送管路為 48 3.5 mm 的鋼管,管路系 統(tǒng)的能量損失與流速的關(guān)系為 W f = 6.8u 2 (不包括出口能量 損失) ,試求: (1) 水的流量; (2) 若需將流量增加 20,高位槽應(yīng)提高多少 m? 解: (1)如圖在高位槽液面 1-1 與管出口內(nèi)側(cè)

13、 2-2 間列柏努利方程 題 13 附圖 10m z1 g + p2 p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 (1) 簡(jiǎn)化: z1 g = 1 2 + u2 + W f 2 即 解得 流量 10 9.81 = 80 10 3 1 2 2 + u 2 + 6.8u 2 1000 2 u 2 = 1.57m/s VS = 4 d 2 u 2 = 0.785 0.0412 1.57 = 2.07 10 ?3 m 3 / s = 7.45m 3 /h 5 (2)流量增加 20,則 u 2 = 1.2 1.57 = 1.88m/s 此時(shí)有 z 1 g =

14、 z1 = ( p2 1 2 + u 2 + W f 2 80 10 3 1 + 1.88 2 + 6.8 1.88 2 ) / 9.81 = 10.78m 1000 2 即高位槽需提升 0.78m。 14 附圖所示的是丙烯精餾塔的回流系統(tǒng), 丙烯由貯槽回 流至塔頂。丙烯貯槽液面恒定,其液面上方的壓力為 2.0MPa (表壓) ,精餾塔內(nèi)操作壓力為 1.3MPa(表壓) 。塔內(nèi)丙烯管 出口處高出貯槽內(nèi)液面 30m,管內(nèi)徑為 140mm,丙烯密度為 600kg/m3?,F(xiàn)要求輸送量為 40103kg/h,管路的全部能量損 失為 150J/kg(不包括出口能量損失) ,試核算該過程是否需要 泵。 解

15、:在貯槽液面 1-1與回流管出口外側(cè) 2-2間列柏努利方程: 題 14 附圖 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 p1 + We = z 2 g + p 2 ? p1 p2 1 2 + u2 + W f 2 簡(jiǎn)化: We = ms 2 1 2 + u2 + z2 g + W f 2 40 10 3 600 3600 = 1.2m/s 0.785 0.14 2 u2 = 0.785d = We = (1.3 ? 2.0) 10 6 1 + 1.2 2 + 30 9.81 + 150 600 2 = ?721.6J/kg

16、 不需要泵,液體在壓力差的作用下可自動(dòng)回流至塔中 15用壓縮空氣將密閉容器中的硫酸壓送至敞口高位 輸送管路為373.5mm 如附圖所示。 輸送量為 2m3/h, 槽, 6 題 15 附圖 的無縫鋼管。兩槽中液位恒定。設(shè)管路的總壓頭損失為 1m(不包括出口) ,硫酸的密度為 1830 kg/m3。試計(jì)算壓縮空氣的壓力。 解: 以容器中液面為 1-1面,管出口內(nèi)側(cè)為 2-2面,且以 1-1面為基準(zhǔn),在 1-12-2間列柏努力方程: p1 p 1 2 1 2 u1 + z1 = 2 + + u2 + z2 + h f g 2 g 2g 簡(jiǎn)化: p1 1 2 = u2 + z2 + h f g 2 g

17、 其中: u 2 = Vs 2 / 3600 = = 0.786m/s 2 0.785 0.03 2 d 4 代入: p1 = g ( 1 2 u2 + z2 + h f ) 2g 1 0.786 2 + 12 + 1) 2 9.81 = 1830 9.81 ( = 234kPa (表壓) 16某一高位槽供水系統(tǒng)如附圖所示,管子規(guī)格為452.5mm。當(dāng)閥門全關(guān)時(shí),壓 力表的讀數(shù)為 78kPa。當(dāng)閥門全開時(shí),壓力表的讀數(shù)為 75 kPa,且此時(shí)水槽液面至壓力表處 的能量損失可以表示為 W f = u 2 J/kg(u 為水在管內(nèi)的流速) 。 試求: (1)高位槽的液面高度; 。 (2)閥門全開時(shí)

18、水在管內(nèi)的流量(m3/h) 解: (1) 閥門全關(guān),水靜止 題 16 附圖 1 h p = gh h = p 78 10 3 = 3 = 7.95m g 10 9.81 (2) 閥門全開: 在水槽 1-1面與壓力表 2-2面間列柏努力方程: 7 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 p2 1 2 + u2 + W f 2 簡(jiǎn)化: z1 g = 7.95 9.81 = 解之: 75 10 3 1 2 2 + u2 + u2 1000 2 u 2 = 1.412m/s 4 流量: Vs = d 2 u 2 = 0.785 0.04

19、2 1.412 = 1.773 10 ?3 m 3 /s = 6.38m 3 /h 17用泵將常壓貯槽中的稀堿液送至蒸發(fā)器中濃縮,如附圖所示。泵進(jìn)口管為89 3.5mm, 堿液在其中的流速為 1.5m/s; 泵出口管為763mm。 貯槽中堿液的液面距蒸發(fā)器入口處的垂直距離為 7m。堿液在 管路中的能量損失為 40J/kg(不包括出口)蒸發(fā)器內(nèi)堿液蒸發(fā) 壓力保持在 20kPa(表壓) ,堿液的密度為 1100kg/m3。設(shè)泵的 效率為 58,試求該泵的軸功率。 解:取貯槽液面為 1-1 截面,蒸發(fā)器進(jìn)料口管內(nèi)側(cè)為 2-2 截面,且以 1-1 截面為基準(zhǔn)面。 在 1-1 與 2-2 間列柏努利方程

20、: 題 17 附圖 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 We = ( z 2 ? z1 ) g + z1=0; z2=7m; (a) 或 p ? p1 1 2 2 (u 2 ? u1 ) + 2 + W f 2 (b) 其中: p1=0(表壓) u10 ; p2=2010 Pa(表壓) 3 已知泵入口管的尺寸及堿液流速, 可根據(jù)連續(xù)性方程計(jì)算泵出口管中堿液的流速: u 2 = u入 ( d入 2 82 ) = 1.5( ) 2 = 2.06 m/s d2 70 =1100 kg/m3, Wf=40 J/kg 8 將以

21、上各值代入(b)式,可求得輸送堿液所需的外加能量 We = 7 9.81 + 堿液的質(zhì)量流量 1 20 10 3 2.06 2 + + 40 = 129 2 1100 J/kg ms = 4 d 2 u 2 = 0.785 0.07 2 2.06 1100 = 8.72 2 kg/s 泵的有效功率 N e = We m s = 129 8.72 = 1125W = 1.125kW 泵的效率為 58%,則泵的軸功率 N= Ne = 1.125 = 1.94 0.58 kW 18如附圖所示,水以 15m3/h的流量在傾斜管中流過,管內(nèi)徑由 100mm縮小到 50mm。 A、B兩點(diǎn)的垂直距離為 0.

22、1m。在兩點(diǎn)間連接一U形壓差計(jì),指示劑為四氯化碳,其密度為 1590 kg/m3。若忽略流動(dòng)阻力,試求: (1) U 形管中兩側(cè)的指示劑液面哪側(cè)高,相差多少 mm? (2) 若保持流量及其他條件不變, 而將管路改為水平放置, 壓差計(jì)的讀數(shù)有何變化? 則 解:在 1-1 與 2-2 截面間列柏努利方程 z1 g + 其中: u1 = p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 = 15 / 3600 0.785 0.12 = 0.531m/s VS 0.785d 12 u2 = VS 2 0.785d 2 = 15 / 3600 0.785 0.05

23、 2 = 2.123m/s 題 18 附圖 z 2 ? z1 = 0.1m W f = 0 (1) p1 ? p 2 1 2 = ( z 2 ? z1 ) g + (u 2 ? u12 ) 2 = 0.1 9.81 + 0.5 (2.1232 ? 0.5312 ) = 3.093 由靜力學(xué)基本方程: 9 ( p1 + gz1 ) ? ( p 2 + gz 2 ) = ( 0 ? ) gR R= = ( p1 + gz1 ) ? ( p 2 + gz 2 ) ( p1 ? p 2 ) + g ( z1 ? z 2 ) = ( 0 ? ) g ( 0 ? ) g 3.093 1000 ? 1000

24、 9.81 0.1 = 0.365m (1590 ? 1000) 9.81 (2) 故 U 形壓差計(jì)兩側(cè)為左低右高。 (2)當(dāng)管路水平放置時(shí): 由柏努利方程 p1 ? p 2 p1 ? p 2 = 1 2 (u 2 ? u12 ) 2 Rg ( 0 ? ) 由靜力學(xué)方程 = = 兩式聯(lián)立: Rg ( 0 ? ) 1 2 (u 2 ? u12 ) 2 可見,流量不變時(shí), u1 , u 2 不變,即 U 形壓差計(jì)讀數(shù)不變。 19附圖所示的是冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)。鹽水的密度為 1100 kg/m3,循環(huán)量為 45 m3/h。 管路的內(nèi)徑相同,鹽水從A流經(jīng)兩個(gè)換熱器至B的壓頭損失為 9m,由B流至A的壓頭

25、損失為 12m,問: (1)若泵的效率為 70,則泵的軸功率為多少? (2)若 A 處壓力表的讀數(shù)為 153kPa,則 B 處壓力表的讀數(shù) 為多少? 解: (1) 對(duì)于循環(huán)系統(tǒng): H e = h f = 9 + 12 = 21m 題 19 附圖 N e = H e ? V s g = 21 45 軸功率 : N = 3600 1100 9.81 = 2.83kW N e 2.83 = = 4.04kW 0.7 (2) A B列柏努力方程: pA p 1 2 1 2 + uA + zA = B + u B + z B + h fAB g 2 g g 2 g 10 簡(jiǎn)化: p A pB = + z

26、 B + h fAB g g 153 10 3 = p B + 1100 9.81 (7 + 9) p B = ?19656 p a (表) B 處真空度為 19656 Pa。 20用離心泵將 20水從貯槽送至水洗塔頂部,槽內(nèi)水位維持恒定。泵吸入與壓出管 路直徑相同,均為762.5mm。水流經(jīng)吸入與壓出管路(不包括噴頭)的能量損失分別 ,式中,u 為水在管內(nèi)的流速。在操作條件下,泵入 為 W f 1 = 2u 2 及 W f 2 = 10u 2 (J/kg) 口真空表的讀數(shù)為 26.6kPa,噴頭處的壓力為 98.1kPa(表壓) 。 試求泵的有效功率。 解:以水槽液面為 1-1 截面,泵入口

27、處為 2-2 截面,且以 1-1 面為基準(zhǔn)面。在兩截面間列柏努利方程 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 1 2 2 p2 1 2 + u2 + W f 1 = 0 2 簡(jiǎn)化為 z2 g + 題 20 附圖 即 解得 1.5 9.81 ? u 2 = 2.18m/s 26.6 10 3 1 2 2 + u 2 + 2u 2 = 0 1000 2 在水槽 1-1 截面與噴頭處 3-3 截面間列柏努利方程 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 3 g + 3 + u 3 + W f 2 2 p3 1 2 + u

28、3 + W f 2 簡(jiǎn)化為 We = z 3 g + p3 即 其中 We = z 3 g + u = u 3 = u 2 = 2.18m/s p 1 2 2 + u 3 + 2u 2 + 10u 2 = z 3 g + 3 + 12.5u 3 2 11 則 水的流量: 泵有效功率 We = 14 9.81 + m S = Vs = 98.1 10 3 + 12.5 2.18 2 = 294.8J/kg 1000 2 d u = 0.785 0.0712 2.18 1000 = 8.63kg/s 4 N e = m S We = 8.63 294.8 = 2544W = 2.544kW 212

29、5水以 35m3/h的流量在763mm的管道中流動(dòng),試判斷水在管內(nèi)的流動(dòng)類型。 解: 查附錄 25水物性: = 996.95kg/m 3 , = 0.903cP u= Vs 0.785d 2 = 3600 = 2.53m/s 0.785 0.07 2 35 Re = du = 0.07 996 .95 2.53 = 1.955 10 5 ? 4000 ?3 0.903 10 為湍流 22運(yùn)動(dòng)黏度為 3.210 5m2/s的有機(jī)液體在763.5mm的管內(nèi)流動(dòng),試確定保持管 內(nèi)層流流動(dòng)的最大流量。 解: Re = du du = = 2000 2000 2000 3.2 10 ?5 = = 0.9

30、27m/s 0.069 d 2 d u max = 0.785 0.069 2 0.927 = 3.46 10 ?3 m 3 /s 4 u max = Vmax = = 12.46m 3 /h 長(zhǎng) 23 計(jì)算 10水以 2.710 3m3/s的流量流過573.5mm、 20m水平鋼管的能量損失、 (設(shè)管壁的粗糙度為 0.5mm) 壓頭損失及壓力損失。 解: u= Vs 0.785d 2 = 2.7 10 ?3 0.785 0.05 2 = 1.376m/s 10水物性: = 999.7 kg/m 3 , = 1.305 10 ?3 p a ? s Re = du 0.05 999.7 1.37

31、6 = = 5.27 10 4 1.305 10 ?3 12 d = 0.5 = 0.01 50 查得 = 0.041 l u2 20 1.376 2 = 0.041 = 15.53J/kg d 2 0.05 2 W f = h f = W f / g = 1.583m Pf = W f ? = 15525Pa 24. 如附圖所示,水從高位槽流向低位貯槽,管路系統(tǒng)中有兩個(gè) 90o標(biāo)準(zhǔn)彎頭及一個(gè)截 止閥,管內(nèi)徑為 100mm,管長(zhǎng)為 20m。設(shè)摩擦系數(shù) = 0.03 ,試求: (1) 截止閥全開時(shí)水的流量; (2) 將閥門關(guān)小至半開,水流量減少的百分?jǐn)?shù)。 解:如圖取高位槽中液面為 1-1面,低位

32、貯槽液面為 2-2截面,且以 2-2面為基準(zhǔn) 面。在 1-1與 2-2截面間列柏努利方程: 1 2 p 1 2 p z1 g + u1 + 1 = z 2 g + u 2 + 2 + W f 2 2 其中: z1=4; z2=0; 簡(jiǎn)化得 u10; u20; p1=0(表壓) ; p2=0(表壓) 1 1 4m 2 2 z1 g = W f 題 24 附圖 各管件的局部阻力系數(shù): 進(jìn)口突然縮小 90o標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2 個(gè) 截止閥(全開) 出口突然擴(kuò)大 = 0.5 = 0.75 2 = 1.5 = 6.0 = 1.0 = 0.5 + 1.5 + 6.0 + 1.0 = 9.0 l ? u2 ? 20

33、 ? u 2 ? W f = ? + ? = ? 9.0 + 0.03 = 7.5u 2 ? d? 2 ? 0.1 ? 2 ? 13 4 9.81 = 7.5u 2 u = 2.29 m/s 水流量 VS = 2 d u = 0.785 0.12 2.29 = 0.018m 3 / s = 64.8m 3 / h 4 (2)截止閥關(guān)小至半開時(shí): 截止閥半開的局部阻力系數(shù) 此時(shí)總阻力 = 9.5 l ? u 20 ? u ? ? W f = ? + ? = ?12.5 + 0.03 = 9.25u 2 ? d? 2 ? 0 .1 ? 2 ? 閥門關(guān)小后,局部阻力發(fā)生變化,但由于高位槽高度 z1

34、不變,所以管路總阻力不變, 即 W f = W f 2 2 7.5u 2 = 9.25u 2 VS u = = VS u 即流量減少 10。 7 .5 = 0 .9 9.25 25如附圖所示,用泵將貯槽中 20的水以 40m3/h的流量輸送至高位槽。兩槽的液位 恒定,且相差 20m,輸送管內(nèi)徑為 100mm,管子總長(zhǎng)為 80m(包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng) 度) 。試計(jì)算泵所需的有效功率。(設(shè)管壁的粗糙度為 0.2mm) 解: u= 40 Vs 3600 = 1.415m/s = 2 0.785 0.12 d 4 20水物性: = 998.2kg/m 3 , = 1.005cP Re = du 0

35、.1 998.2 1.415 = = 1.405 10 5 ?3 1.005 10 根據(jù) / d = 0.2 / 100 = 0.002 ,查得 = 0.025 題 25 附圖 在貯槽 1 截面到高位槽 2 截面間列柏努力方程: z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 14 簡(jiǎn)化: 而: We = z 2 g + W f W f = l + le u 2 80 1.415 2 = 0.025 = 20.0J/kg d 2 0.1 2 We = 20 9.81 + 20.0 = 216.2J/kg m s = V s ?

36、= 40 3600 998.2 = 11.09kg/s Ne = We ? m s = 216.2 11.09 = 2398W 2.40kW 26 有一等徑管路如圖所示, A 至 B 的總能量損失為 W f 。 從 若壓差計(jì)的讀數(shù)為 R,指示液的密度為 0 ,管路中流體的密度為 ,試推導(dǎo) W f 的計(jì)算式。 解:在 A-B 截面間列柏努利方程,有 p 1 2 1 2 zAg + + u A = z B g + B + u B + W f 2 2 等徑直管,故上式簡(jiǎn)化為 pA 題 26 附圖 zAg + pA = zB g + pB + W f p A ? pB W f = (z A ? z B

37、 )g + 對(duì)于 U 形壓差計(jì),由靜力學(xué)方程得 (1) p A + z A g = p B + ( z B ? R) g + R 0 g ( p A ? p B ) + ( z A ? z B ) g = R( 0 ? ) g (1)、 (2)聯(lián)立,得 (2) W f = R( 0 ? ) g 27 求常壓下 35的空氣以 12m/s 的速度流經(jīng) 120m 長(zhǎng)的水平通風(fēng)管的能量損失和壓力 損失。管道截面為長(zhǎng)方形,長(zhǎng)為 300mm,寬為 200mm。 (設(shè) d 0.0005) 解: 當(dāng)量直徑: 15 de = 4ab 2ab 2 0.3 0.2 = = = 0.24m 2(a + b) a +

38、b 0.3 + 0.2 35空氣物性: = 1.1465kg/m 3 , = 18.85 10 ?6 p a ? s Re = 由 d e u = 0.24 1.1465 12 = 1.752 10 5 ?6 18.85 10 d = 0.0005 ,查得 = 0.019 l u2 120 12 2 = 0.019 = 684J/kg de 2 0.24 2 W f = P f = W f ? = 684 1.1465 = 784.2Pa 黏度為 1.5 mPas 的 28 如附圖所示, 密度為 800 kg/m3、 液體, 由敞口高位槽經(jīng)1144mm的鋼管流入一密閉容器中, 其壓力為 0.1

39、6MPa(表壓) ,兩槽的液位恒定。液體在管內(nèi)的 流速為 1.5m/s, 管路中閘閥為半開, 管壁的相對(duì)粗糙度 d 0.002,試計(jì)算兩槽液面的垂直距離 z 。 解: 在高位槽 1 截面到容器 2 截面間列柏努力方程: 題 28 附圖 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 zg = p2 + W f 簡(jiǎn)化: Re = 由 du d = 0.106 800 1.5 = 8.48 10 4 1.5 10 ?3 = 0.002 ,查得 = 0.026 管路中: 進(jìn)口 90彎頭 半開閘閥 出口 = 0.5 = 0.75 = 4.5 =1

40、 2個(gè) 16 W f = ( l u2 30 + 160 1.5 2 + ) = (0.026 + 0.5 + 2 0.75 + 4.5 + 1) d 2 0.106 2 = 60.87 J/kg z = ( p2 0.16 10 6 + W f ) / g = ( + 60.87) / 9.81 = 26.6m 800 29從設(shè)備排出的廢氣在放空前通過一個(gè)洗滌塔,以除去其中的有害物質(zhì),流程如附圖 所示。氣體流量為 3600m3/h,廢氣的物理性質(zhì)與 50的空氣相近,在鼓風(fēng)機(jī)吸入管路上裝 有U形壓差計(jì),指示液為水,其讀數(shù)為 60mm。輸氣管與放空管的內(nèi)徑均為 250mm,管長(zhǎng)與 管件、閥門的當(dāng)

41、量長(zhǎng)度之和為 55m(不包括進(jìn)、出塔及管出口阻力) ,放空口與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口 管水平面的垂直距離為 15m,已估計(jì)氣體通過洗滌塔填料層的壓力降為 2.45kPa。管壁的絕 對(duì)粗糙度取為 0.15mm,大氣壓力為 101.3 kPa。試求鼓風(fēng)機(jī)的有效功率。 解: 以吸入管測(cè)壓處為 1-1面,洗滌塔管出口內(nèi)側(cè)為 2-2面, 列柏努力方程: z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 P1 + We = Z 2 g + W f 簡(jiǎn)化: 題 29 附圖 其中: p1 = H 2O gR = 1000 9.81 0.06 = 588.6p

42、 a u= Vs 0.785 d 2 = 3600 = 20.38m/s 0.785 0.25 2 = 1.093kg/m 3 , = 19.6 10 ?6 p a ? s 3600 50空氣物性: Re = du 0.25 1.093 20.38 = = 2.84 10 5 ?6 19.6 10 又 查得 d = 0.15 = 0.0006 250 = 0.018 17 W f = ( = ( l + le u2 + 進(jìn) + 出 ) + W f塔 2 d l + le u 2 p + 進(jìn) + 出 ) + d 2 55 20.38 2 2.45 10 3 + 1.5) + 0.25 2 1.0

43、93 = (0.018 = 3375J/kg We = z 2 g + W f ? p1 / = 15 9.81 + 3375 ? 588.6 / 1.093 = 2983.6J/kg Ne = m s ? We = V s ? ? We = 3600 3600 1.093 2983.6 = 3.26kW 30. 密度為 850kg/m3的溶液,在內(nèi)徑為 0.1m的管路中流動(dòng)。當(dāng)流量為 4.210-3m3/s時(shí), 溶液在 6m長(zhǎng)的水平管段上產(chǎn)生 450Pa的壓力損失,試求該溶液的黏度。 解:流速 u= VS 0.785d 2 = 4.2 10 ?3 0.785 0.12 = 0.535m/s

44、設(shè)液體在管內(nèi)為層流流動(dòng),則 p f = 32lu d2 = 450 0.12 = 0.0438Pa ? s 32 6 0.535 黏度 校核 Re: Re = = p f d 2 32lu du 0.1 850 0.535 = = 1038 2000 0.0438 流動(dòng)為層流,以上計(jì)算正確。該液體的黏度為 0.0438Pas。 31 黏度為 30cP、 密度為 900kg/m3的某油品自容器A流過內(nèi)徑 40mm的管路進(jìn)入容器B 。 兩容器均為敞口,液面視為不變。管路中有一閥門,閥前管長(zhǎng) 50m, 閥后管長(zhǎng) 20m(均包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度) 。當(dāng)閥門全關(guān)時(shí), 閥前后的壓力表讀數(shù)分別為 88.3kPa和 44.2kPa。 現(xiàn)將閥門打開至 1/4 18 題 31 附圖 開度,閥門阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度為 30m。試求: (1)管路中油品的流量; (2)定性分析閥前、閥后壓力表讀數(shù)的變化。 解: (1)閥關(guān)閉時(shí)流體靜止,由靜力學(xué)基本方程可得: p1 ? p a 88.3 10 3 zA =

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