流体流动附答案

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'流体流动附答案'
第一章流体流动总结本章主要掌握的内容: 1.常用物理量单位变换; 2.压力的基准及表示形式;牛顿粘性定律 3.连续性方程; 4.流体静力学方程的应用; 5.伯努利方程的应用; 6.雷诺数; 7.阻力计算; 8.离心泵的结构、特性参数、特性曲线及离心泵的安装高度的计算。 应掌握的基本公式 2 2 P u P2 u2 Z + 1 1 +H = Z + + +∑H1. 1 ρg + 2g 2 ρg 2g f 2 P 2 P1 u1 2 u2 Z g+ +W = Z2g+ + +∑hf2. 1 ρ + 2 ρ 2 3. 表压=绝对压-大气压 真空度=大气压 - 绝对压 F du τ = =μ —— 牛顿粘性定律4. A dy5.u1 A1 ?1= u2 A2 ?2=常数对于不可压缩性流体u1 A1= u2 A2 u1 /u2 = (d2/d1)2 6.Re=duρ/μ7. P2= P0+ ? g h P1 P2 Z1+ ρg = Z2+ ρg l+l u2 8. h =[λ( e )+∑ξ] f d 2 P ? P 9. Hg ? 0 V ? ?h ? ? H ?g f 10. Pe=qvρgH 5一.测压管分别与三个设备A、B、C、相通,下部为水银,上部为水,三设备水面同在一个水平面。(1)1、2、3三处压强是否相等?(2)4、5、6三处压强是否相等?(3)h1=100mm,h2=200mm, A通大气, 求:B、C两设备水面上方的压力。 A B C 1 2 3 4 5 6 h2 h1 A B C 1 2 3h2 4 5 6 h2 解: (1)1、2、3 不等 (2)4、5、6 相等 A B C 1 2 3h2 h2 4 5 h1 6(3)P4= P5 P4= PA+ρ水gh2+ ρ水gx P5= PB+ρ水gx+ρ汞gh1+ρ水gx(h2-h1) PB= PA-(ρ汞-ρ水)gh1 = 88970 Pa(绝压) PB=12360 Pa(真空度) A B C 1 2 3h2 4 5 6 h2 (3)P4 = P6 P4 = PA+ρ水gh2+ ρ水gx P6 = PC+ ρ水gx +ρ汞gh2 PC = PA-ρ汞gh2+ ρ水g h2 = 76610 Pa(绝压) PC = 24720 Pa (真空度)冷冻盐水循环系统,盐水的密度为1100kg/m3,循环量为36m3/h ,由A至B的能量损失为98.1J/kg,由B至A的能量损失为49J/kg,计算泵的效率为70%时,泵的轴功率为多少? 解: (1)取截面1兼为截面2 A P u2 P u2 gZ ? 1 ? 1 ?W ? gZ ? 2 ? 2 ? ? h 1 ? 2 2 ? 2 f BZ1= Z1 P1= P2 u1= u2 W = Σhf1- 2 = 98.1+49 =147.1J /kg Ne =Hqvρg =Wqvρ =1618.1W=1.62kW N轴= Ne /η =2.31kW敞口贮槽内水位不变,槽底与直径为100mm的水管相通,距入口端15m处安一水银压差计,一臂通大气,测压点与管路出口端的直管长20m,(1)当闸阀关闭时,测得R=600mm, h=1500mm,闸阀部分开启时,测得R=400mm, h=1400mm,摩擦系数可取0.025,求:每小时从管中流出多少立方米水? 15m 20m h R ( 2 ) 当闸阀全开时,U型压差计测压处的静压强。已知闸阀全开时,Le/d=15,λ = 0.025。 15m 20m Z1 h R (1)由静力学方程求槽内水位高Z1 ρ水gZ1+ ρ水 g h= ρ汞 g R h =1.5m R = 0.6m Z1= 6.66 m1 15m 2 20m 3 Z1 h R 2 2 gZ1+ u1 /2+P1 /ρ= gZ2+u2 / 2+ P2 /ρ+∑hf 1-2 P1= 0 (表压) P2+ ρ水 g h= ρ汞 g R P2=13600×9.81×0.4- 1000×9.81×1.4 =39630 Pa1 15m 2 20m 3 Z1 h R 2 ∑hf1-2= (λL/d +ξC ) u /2 = ( 0.025×15/ 0.1 + 0.5) u2/ 2 =2.13u2 9.81×6.66= u2/2+39630/1000+2.13u2 u = 3.13m/s 2 qv = 3600×0.785×0.1 ×3.13 = 88.5 m3/h1 15m 2 20m Z1 3 h R(2)应由1—3截面求流速u 2 2 gZ1+u1 / 2+ P1 /ρ= gZ3+ u3 / 2+ P3 /ρ+∑hf1-3 Z1= 6.66m Z3= 0 u1= 0 P1 = P31 15m 2 20m 3 Z1 h R ∑hf1-3={[0.025 (15 + 20)/0.1+15]+0.5} 2 u3 /2 2 = 4.81 u3 2 2 9.81×6.66 = u3 /2 + 4.81 u3 u3=3.51m/s1 15m 2 20m 3 Z1 h R 由截面1-2求P2 2 ∑hf1-2=(0.025× 15/0.1+0.5 )×3.51 /2 =26.2J/kg 2 9.81×6.66=3.51 /2+ P2/1000+26.2 P2=32974Pa 小于原压力 ( 39630 Pa)每小时将2000kg的溶液,用泵从反应器输送到高位槽,反应器上方为200mmHg真空度,高位槽通大气,管道为φ76×4mm钢管,总长50m,管线上有两个全开闸阀(Le=0.43),一个孔板流量计(§=4),五个标准弯头(Le=2.2),液面距管出口15m,泵的效率为70%,已知 :ρ=1073,μ=0.63cp,λ= 0.025,求:(1)泵的轴功率; (2)当△h=3m时,水的饱和蒸气压为3168Pa,求泵的安装高度。(由反应器到泵的能量损失为9.81J/kg) qv u ? 2 A 2000 / 3600 /1073 ?1 0.785?0.0682 ? 1.43m / s 2 1 P u2 P u2 Z ? 1 ? 1 ? H ? Z ? 2 ? 2 ? H 1 ? g 2g 2 ? g 2g fZ1= 0 u1= 0 Z2=15m u2=1.43m/s 3P1= - 200/760×101.3×10 = - 26658 Pa L??Le u2 2 ?Hf ?(? ??? ) d 2g × × 1 ∑Le=2 0.43+5 2.2 =11.86 ∑ξ= 0.5 + 4 = 4.5 ∑Hf = 2.83 H = 20.18mNe =ρgqvH = qm g H = 20000/3600 × 9.81 ×20.18=1010 w N = N e /η= 1010 / 0.70= 1443 w 2 1 Hg =(P0-Pa)/ρg - △h - h0 ? ?Hg ? 101330 26658 3168 ? 3 ? 9.81 =2.79m 9.81?1073 9.81习题8 P1= P+ρg h P P2= P+ρ0 g R+ ρg(h -
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