化工原理之流体流动习题

1、1一、一、 小结小结 1. 重要公式重要公式 2. 重要概念重要概念 3. 重要仪表与设备重要仪表与设备二、二、 习题讲评习题讲评 例例1. 轴功的计算轴功的计算 例例2. 流向判断流向判断 例例3. 复杂管路的计算复杂管路的计算第一章第一章 流体流动（习题）流体流动（习题）21. 重要公式重要公式（1）流体静力学方程）流体静力学方程（2）连续性方程）连续性方程（3）机械能衡算式）机械能衡算式222111uAuA2211uAuA222121udud2211uAuAuA总总-稳定流动稳定流动-不可压缩流体不可压缩流体-圆管内圆管内-分支或并联管路分支或并联管路2211221222efpupugz

2、hgzh2222222111upgzupgz2222udludllhef-柏努利方程柏努利方程duReRe64dfRe,层流层流湍流湍流 第一章小结第一章小结2211pgzpgz3 第一章小结第一章小结（4）其他重要公式）其他重要公式流量测量流量测量drdudydut-牛顿粘性定律牛顿粘性定律max21uu -层流层流321fffHHH-并联管路各支管压头损失并联管路各支管压头损失-igRu2max-皮托管皮托管)()(12211 ,2,-ffvvqq-转子流量计转子流量计-孔板流量计孔板流量计-igRCu200-湍流湍流max8 . 0 uu 42. 重要概念重要概念 第一章小结第一章小结

3、流体微团和连续介质模型流体微团和连续介质模型 表压、绝压、真空度与等压面表压、绝压、真空度与等压面 流量与流速流量与流速 稳定流动与不稳定流动稳定流动与不稳定流动 牛顿黏性定律和黏度及其影响因素牛顿黏性定律和黏度及其影响因素 流体流动类型与雷诺数流体流动类型与雷诺数 层流与湍流的本质区别层流与湍流的本质区别 边界层概念和边界层分离边界层概念和边界层分离 当量直径、当量长度当量直径、当量长度5 第一章小结第一章小结3. 重要仪表与设备重要仪表与设备（1）压差计结构及测量原理）压差计结构及测量原理（2）流量计结构及测量原理）流量计结构及测量原理简单测压管简单测压管U形测压管形测压管U形压差计形压差

4、计皮托管皮托管孔板流量计孔板流量计文丘里管流量计文丘里管流量计转子流量计转子流量计6 第一章习题第一章习题二、二、 习题讲评习题讲评 例例1 . 轴功的计算轴功的计算管道尺寸为管道尺寸为 114 4mm，流量为流量为85m3/h水在管路中水在管路中流 动 时 的 总 摩 擦 损 失 为流 动 时 的 总 摩 擦 损 失 为10J/kg（不包括出口阻力（不包括出口阻力损失），喷头处压力较塔损失），喷头处压力较塔内压力高内压力高20kPa，水从塔，水从塔中流入下水道的阻力损失中流入下水道的阻力损失可忽略不计。可忽略不计。求泵的有效功率。求泵的有效功率。 2 2 气气体体 洗洗涤涤塔塔 5m泵泵气气

5、体体 3 3 1m1 1m 1 4 4 0.2m河河水水 废废水水池池7 第一章习题第一章习题解解在 1-1 面和 2-2 面间smdquV/68. 2422fehpugzhpugz222212112222226.8210268. 281. 97pphez1=0, u1=0p1=0（表压）kgJp/77.1181. 92 . 13-3-3 面与 4-4 面间433gzpgz8 第一章习题第一章习题226.82phekgJ /49.9023. 826.823321020ppkgJ /23. 82077.11-3600/49.90851000eVemhqhqkWW14. 221379 第一章习题第

6、一章习题 1 1 1m 2 4 大大气气 2 2 2 4 1m 3 3喉径3Et1-1 和 4-4 间 2241ugz smu/43. 4181. 924 流流体体能能自自动动从从高高（机机械械能能）能能位位流流向向低低（机机械械能能）能能位位0)(23233 表表pugz解：解：假设垂直小管中流体静止假设垂直小管中流体静止例例2 流向判断流向判断 喉径内径与水管内径之比为喉径内径与水管内径之比为0.8。若。若忽略水在管中流动时忽略水在管中流动时的能量损失的能量损失，试判断垂直小管中水的流向。，试判断垂直小管中水的流向。42242uddu sm92. 643. 48 . 01210 第一章习题

7、第一章习题)(22221表pugz1-1 与 2-2 间 kgJp/13.14292. 6181. 9(22)-表)(81. 9)(2222222表表ppuzgEtkgJ /32. 4-小管中的水自下而上流动。小管中的水自下而上流动。Et2Et312 第一章习题第一章习题例例3. 复杂管路复杂管路的计算的计算21 O A B pA pB如图所示，某化工厂用管路如图所示，某化工厂用管路1和管路和管路2串联，将容器串联，将容器A中的盐酸输送到容中的盐酸输送到容器器B内。已知容器内。已知容器A、B液面上方的液面上方的表压分别为表压分别为0.5MPa、0.1MPa，两容，两容器间的液位差和管路中所有局

8、部阻器间的液位差和管路中所有局部阻力均可以忽略不计，管壁绝对粗糙力均可以忽略不计，管壁绝对粗糙度度 =0.5mm。求：求：（1）该串联管路的输送能力；该串联管路的输送能力；（2）由于生产急需，管路输送能力）由于生产急需，管路输送能力要求增加要求增加50%，现只有，现只有9根管路根管路3，问用管路问用管路3分别在分别在1和和2上并联，哪个上并联，哪个方案可行？方案可行？管路管路1（ 57 2.5、长、长50m）管路管路2（ 38 2.5、长、长50m）管路管路3（ 38 2.5、长、长6m）盐酸盐酸 = 2.0cP， = 1150 kg/m3 23. 0Re681 . 0d13解：解：（1）在容

9、器在容器A、B的液面间列机械能衡算式的液面间列机械能衡算式fBBBAAAhpugzpugz2222代入机械能衡算式整理得代入机械能衡算式整理得mdmdmlludludlhmkgkPapkPapuuzzfBABABA033. 0,052. 0,50,22,1150,100,500, 0,212122222211113式中 1723.0576.1222211uu 2483. 2112212uuddu由连续性方程21 O A B pA pB14 第一章习题第一章习题将式（将式（2）代入式（）代入式（1）并化简得）并化简得 3716. 9850. 0211u先假设先假设 1 和和 2 的初值，代入（的

10、初值，代入（3）式得）式得 u1 ，再代入（，再代入（2）式得）式得u2由由u1 和和u2 分别计算分别计算Re1 和和Re2 ，23. 0222223. 011112211Re681 . 0Re681 . 00152. 0335 . 000962. 0525 . 0dddd和以及和结合可计算得到可计算得到 1 和和 2 的新值，以新值代入（的新值，以新值代入（3）式重复计算，直至）式重复计算，直至前后计算获得的前后计算获得的 1 和和 2 的值基本一致为止，通过如此试差可得：的值基本一致为止，通过如此试差可得：15 第一章习题第一章习题 u1 =1.32m/s u2 =3.28m/ssmud

11、qv3321211080. 232. 1052. 04141-输送能力（2）方案一：在管路）方案一：在管路1上并联一管路上并联一管路3，其长也为，其长也为50m321 O A B pA pB222333321111udludl由并联管路的特点知代入上式有将mdmdmll033. 0,052. 0,503131 4797. 01313uu222323121444ududud由连续性方程 5797. 0483. 21312321uuddd的数值得和、代入16 第一章习题第一章习题联立式（联立式（1）、（）、（4）和（）和（5），首先假设），首先假设 1、 2和和 3 的初值进行的初值进行试差计算，可得试差计算，可得 u1 、 u2和和 u3 的数值的数值smusmusmu/78. 0/35. 3/04. 1321smudqv3322221086. 235. 3033. 04141-输送能力方案二：在管路方案二：在管路2上并联一管路上并联一管路3，其长也为，其长也为50m，计算结果为，计算结果为smusmusmu/93. 2/93. 2/36