流体力学复习2011

1、1动量传输习题课动量传输习题课例题例题课堂练习课堂练习2 公式公式 静力学方程式：( () )2112zzgpp- -+ += =r r 连续性方程：222111AuAur rr r= =（稳定流动） 2211AuAu=（不可压缩流体） 222211dudu= =（圆管内） 机械能衡算方程：fewpugzwpugz+ + + += =+ + + +r rr r2222121122 2局部22udlweff= =或= =2 uwf 要求能够进行 管路计算及分析： 简单管路 复杂管路 设计型、操作型问题 直管2u2dlwf = = ff = = f ( ( Re, e/ e/d ) )湍流：湍流：

2、f = =Re64层流：层流：完全湍流：完全湍流： f = = f ( (e/ e/d ) )动量传输计算公式小结动量传输计算公式小结阻力计算式：绝对压力绝对压力=大气压力大气压力+表压力，真空度表压力，真空度=大气压力大气压力绝对压力绝对压力=表压力表压力3例题例题1 1一变直径管道，如图，其一变直径管道，如图，其中中dA=0.2m，dB=0.4m，高差为高差为H=1.0m。现测得。现测得PA=68.6kPa，PB=39.2kPa。若流体体。若流体体积流量积流量qv=0.2m3/s，试判，试判断流体在管道中的流向。断流体在管道中的流向。流体的密度流体的密度r r=1000kg/m3HA-AB

3、-B4解：在解：在A与与B取取A - A ，B - B截面（管内侧）如图，衡算可得：截面（管内侧）如图，衡算可得： ZA uA 2/2 g PA /g = ZB uB 2/2 g PB /g hfA B依题意得：依题意得： PA=68.6kPa，PB=39.2kPa （表压）（表压） ZA ZB= 1.0m uA = 0.2/(/4)0.022=6.37m/s , uB = 0.2/(/4)0.042=1.59m/s hfA B= ZA ZB ( PA PB) /g (uA 2 uB2) /2 g = 1.0 (68.6 39.2) 103 /10009.81 (6.37 2 1.592) /

4、29.81 =3.93m 0流体从流体从A - A截面流向截面流向B - B截面截面5例例2一敞口高位槽向用水处输水，上游用管径为一敞口高位槽向用水处输水，上游用管径为50mm水管，其长水管，其长80m且直管且直管的阻力系数为的阻力系数为0.02，途中设阻力系数为，途中设阻力系数为0.75的的90弯头弯头5个。然后突然收个。然后突然收缩成管径为缩成管径为40mm的水管，其长的水管，其长20m且直管的阻力系数为且直管的阻力系数为0.03，设有阻力，设有阻力系数为系数为4.5的的1/2开启的闸阀一个。水温开启的闸阀一个。水温20的密度为的密度为998.2kgm3，为使，为使输水量达输水量达0.00

5、3m3/s， 求高位槽的液位距离出水口的高度。求高位槽的液位距离出水口的高度。出水口出水口1 解： 输水量达V=0.003m3/su2 = V/（ d 22）= 40.003/(0.052) = 1.53 m /su3= V/（ d32）= 40.003/(0.042) =2.39 m /s 出水口出水口1 13 3H2如图所示如图所示1-1截面取敞口高位槽的液面，截面取敞口高位槽的液面，3-3截面在出水口，截面在出水口，并以出水口中心线为基准面，则在并以出水口中心线为基准面，则在1-1截面、截面、3-3截面之间列截面之间列伯努力方程得：伯努力方程得：z1 + P1/gr r + + u12/

6、2g = z3 + P3/gr r + + u32/2g + hf1-2 + + hf2-3依据图示截面与基准面取法以及题意，依据图示截面与基准面取法以及题意，有：有： z2 = 0 ，P1 = P3 = 0（表压）；（表压）；由于由于A1A2 u2u1 u1忽略不计忽略不计 z1 = u32/2g + hf1-2 + + hf2-3 hf1-2 + + hf2-3 = (0.0280/0.05+50.75) 1.532/(29.81)+ (0.0320/0.04+4.5) 2.392/(29.81) =9.94 m z1 = u32/2g + hf1-2 + + hf2-3 =2.392/(

7、29.81)+9.94=10.23 m = H 若考虑水管入口和出口引起的阻力，则：若考虑水管入口和出口引起的阻力，则： hf1-2 + + hf2-3 = (0.0280/0.05+50.75+0.5) 1.532/(29.81)+ (0.0320/0.04+4.5+1) 2.392/(29.81) =10.29 m z1 = u32/2g + hf1-2 + + hf2-3 =2.392/(29.81)+10.29=10.58 m = H8例例3求泵的有效功率求泵的有效功率基准面基准面15m2211用离心泵将贮槽中密度1200 kg/m3 的CaCl2溶液送到蒸发器中蒸发室内，贮槽内液面维持恒定，其上方与大气相同。蒸发室内操作压强为200mmHg（真空度）。蒸发器送料口高于贮槽内液面15m，输送管道直径68mm4mm，送料量为20 m3/h，溶液流经全部管道的压头损失为12m CaCl2 ，计算离心泵的轴功率(泵的效率0.70)例例3z1 + P1/gr r + + u12/2g + +He = z2 + P2/gr r + + u22/2g + hf1-2u2=1.97 m /s He