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文档简介
流体流动习题课作业中存在的问题1.计算时未选取进、出口截面与基准水平面,也未画出图形;2.图形画得太随意,应规范化;3.计算式中不用写量纲,只要保证计算式中的量纲均为SI制即可;4.柏努利方程书写错误;5.压力为表压时,一定要在压力值后面括号内写上“表压”二字;6.g=9.807,最好都与教材上一致;7.在查取当量长度le和摩擦系数λ值时存在误差;8.有同学物理量后边未写量纲;9.有个别同学抄他人作业的现象。例:图中开口的容器内盛有油和水,油层高度h1=0.7m,密度
,水层高度h2=0.6m,1)判断下列两关系是否成立
PA=PA’,PB=PB’
。2)计算玻璃管内水的高度h。密度为
解:(1)判断题给两关系是否成立∵A,A’在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上
因B,B’虽在同一水平面上,但不是连通着的同一种液体,即截面B-B’不是等压面,故(2)计算水在玻璃管内的高度hPA和PA’又分别可用流体静力学方程表示设大气压为Pa
例如附图所示,常温水在管道中流过。为测定a、b两点的压力差,安装一U型压差计,试计算a、b两点的压力差为若干?已知水与汞的密度分别为1000kg/m3及13600kg/m3。123b3aφ60mmφ100mmφ50mmφ50mm体积流量:2.55×10-3m3/s求水在各段管内的速度
从容器A用泵B将密度为890kg/m3油品输送到塔C顶部。容器内与塔顶的表压力如本题附图所示,管子的规格为φ114mm×4mm。油品的输送流量为5.4×104kg/h,输送管路的全部阻力损失为122J/kg,试求泵的有效功率。(1)确定输送设备的有效功率或We
解:取容器A内液面为截面1-1’,管路出口处为截面2-2’,并以O-O’为基准水平面。列截面1-1’和2-2’间的柏努利方程式。已知:p1=0(表压),p2=2.16×106Pa(表压),d=114-2×4=106mm=0.106m,z1=2.1m,
z2=36m,u1=0,则泵的有效功率为:解:取回流罐内液面为截面1-1’,塔内回流管出口处为截面
2-2’,并以截面1-1’为基准水平面。列截面1-1’和2-2’
间的柏努利方程式。已知:p1=2.0×106(表压),p2=1.3×106Pa(表压),d=0.14m,z1=0,z2=30m,u1=0,该结果表明不需要泵。则:如本题附图所示,为丙烯精馏塔的回流系统,即回流罐内的丙烯通过回流管返回至精馏塔顶。精馏塔顶的操作压力为1.3MPa(表压),回流罐内液面上方压力为2.0MPa(表压)。塔内回流管口距回流罐内液面的垂直距离为30m,回流管内径为140mm,丙烯精馏塔的回流量为4×104kg/h,丙烯的密度为600kg/m3,回流管路的全部阻力损失为150J/kg。试问将丙烯从回流罐送到精馏塔顶是否需要泵?已知:p1=0(表压),p2=4.0×104Pa(表压),d=60-2×3=54mm=0.054m,z2=0,u1=0,解:取高位槽液面为1-1’,管子出口处为截面2-2’,并以截面2-2’为基准水平面。列截面1-1’和2-2’间的柏努利方程式。则高位槽中的液面距塔进料口的高度为:
从敞口高位槽向精馏塔供料,高位槽内液面维持不变,塔进料口处的压力为40kPa(表压),原料液的密度为890kg/m3,管子直径为φ60mm×3mm,从高位槽至塔的进料管入口处的阻力损失为22J/kg。试问要维持14m3/h的进料量,高位槽中的液面须高出塔的进料口多少m?(2)确定容器间的相对位置例:水在本题附图所示的虹吸管内作定态流动,管路直径恒定,水流经管路的能量损失可以忽略不计,计算管内截面2-2’
,3-3’,4-4’和5-5’处的压力,大气压强为760mmHg,图中所标注的尺寸均以mm计。分析:求P求u机械能衡算式某截面的总机械能求各截面P理想流体(3)确定管道内流体压力解:在水槽水面1-1’及管出口内侧截面6-6’间列机械能衡算式,并以6-6’截面为基准水平面式中:P1=P6=0(表压)
u1≈0
代入机械能衡算式u6=4.43m/su2=u3=……=u6=4.43m/s取截面2-2’为基准水平面,z1=3m,P1=101300Pa对于各截面压力的计算,仍以2-2’为基准水平面,Z2=0,Z3=3m,Z4=3.5m,Z5=3m各截面机械能总和为:(1)截面2-2’压强(2)截面3-3’压强(3)截面4-4’压强(4)截面5-5’
压强从计算结果可见:P2>P3>P4
,而P4<P5<P6,这是由于流体在管内流动时,位能和静压能相互转换的结果。例:分别计算下列情况下,流体流过φ76×3mm、长10m的水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。(1)密度为910kg/m3、粘度为72cP的油品,流速为1.1m/s;(2)20℃的水,流速为2.2m/s。解:(1)油品:流动为层流,摩擦系数可从Moody磨擦系数图查取,也可以用下式计算:
(2)20℃水的物性:Pa·s流动为湍流,求摩擦系数尚需知道相对粗糙度ε/d,查表1-1,取钢管的绝对粗糙度为0.2mm,根据Re=1.53×105及ε/d=0.00286查图1-25,得λ=0.027
1.流体流动的连续性方程是____________;适用于不可压缩流体流
动的连续性方程是_____________。
2.孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于:前者是恒_
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