04流体流动习题答案

23.℃水以5L/min流量流过一根长为3m水平管对粗糙度为0。m压头可供克服流动的摩擦阻力求管径的最小尺寸。解：这是关于试差法的应用。10

的水，

999.7/m

3

130.77

Pa在管路两端端列柏努利方程，以管子中心线所在的水平面为基准面，得g

f

由范宁公式

f

lu2(1)2g

(1)在该题中，假设不是最好的选择，因为管径不知道，不好由'且假后由于不知道d也不能u和Re。

/反(2)假设管径为待求量，但若假设d由于实际生产中管子的规格多样，范围太广，不易得到准确范围。(3)可假根据本教材选择合适的流速代入计算。自来水的流速为1~1.5m/s取水的流速为据给出

也可判断计算的阻力损失和管子的粗糙度有关，必定为湍流。且流体黏度比较大，必须较大值时保证水是湍流的。d

4V4/603.14

mmm此时由(式计算的

6gd9.810.0904lu23001.32

0.0904999.713.75

8.99

4

/d0.05/(0.0904精选

ABAB查摩擦系数图'，两者之间一致，假设合理。管子的直径为24.油品的密度为kg/m

、黏度为41，由附图中所示的A送至B，A槽的液面比B槽的液面高1.5m输送管径89、长m(括阀门的当量长)进、出口损失可忽略。试求：油的流(

；(2)若调节阀门的开度，使油的流量减少20%此时阀门的当量长度增加多少m)?解：题给条件下，油品的密度

3

，黏度

41cp41

Pa(1)在AB两槽间列柏努利方程，并以B液面为基准面，得puAAh2

f,其中，p(表压)uzmABABAB将以上数据代入柏努利方程，

g)

f此情况下，应假设求出u之后，计算Re，于并未给出粗糙度的值，且流体黏度很大，可先试验层流的磨擦系数关系式。假设流体处在层流区，有

64

u214.72

解u1.21/s精选

2121

du80041

假设合理VuAS

4

)22.99m/h/h(2)流量减少之后

V/hS

VS

0.8u0.81.210.97/s此时流体仍处在层流区，

6464

g()AB

l'264l'u2d22l

gz)800320.87

m'62.215012.21e阀门开度减小流速下降管阻力损失减小由于阀门关小之后，局部阻力损失过大。所以总阻力损失没变。25.两座尺寸相同的吸收塔内，各填充不同的填料，并以相同的管路并联组合。每条支管上均装有闸阀，两支路的管长均为5m(括除了闸阀以外的管件局部阻力的当量长度)内径为200mm通过填料层的能量损失可分别折算为

5与4，式中u气体在管内的流速m/s气体在支管内流动的摩擦系数。管路的气体总流量为0

求(1)当两阀全开时的通气量附图中AB能量损失。解：并联管路中，各支路的阻力损失相等，

h

fA

fAl2l那1u2e22d2d2

22精选

33113311直径200管路上的全开闸阀

le

1.3m，所以12S,2

0.020.20.2

0.901

(1)0.3

/s

(2)由(、解/sV0.158m/s12(2)取任一支路进行能量损失计算皆可

h

f,

l2l1e1u2d2d(0.02

50.14222

)2kg26.离心泵将℃

水经总管分别送至AB器内，总管流量为89m

3

/h，总管直径为

mmmm口压强表读数为1.93×10

5

内水面上方表压l2总管的流动阻力可忽略的相对位置如本题附图所两支管的压头损失

f,O

，

f,O

；(2)离心泵的有效压头H

。解：(1)在总贮槽液1主管路压力表之后，记为截面2列柏努利方程，并以通过截面主管路中心线的水平面作为位能基准面，得精选

2A52A5p

u2p122g2g

fHe

pu21z)2gg

f,1其中，1.93

(表压)

z21

f

1u

43600

]

m/代入之后得到：m(2)在截面和容器A的液面之间列柏努利方程，得puu2A2g

f,2其中

1.93(压)2

(表压)A

um2z2

f

pu22)0.273.942由于主管路的阻力可以忽略，

H

f

f,2

3.94m同样可列出截面到容器B的面的柏努利方程，解得

H

f

f

1.96m27.用效率为80%齿轮泵将黏稠的液体从敞口槽送至密闭容器内，两者液面均维持恒定，容器顶部压强表的读数为30×10

3

。用旁路调节流量，其流程如本题附图所示。主管流量为14

3

/h管径66mm，管长为m(括所有局部阻力的当量长度。旁路的流量m

3

/h径

32mmmm长为20包括除了阀门外精选

，f233，f233的所有局部阻力的当量长度)路的流型相同贮槽液面至分支点O间的能量损失。被输送液体的黏度泵的轴功率；(2)旁路阀门的阻力系数。

。试计算(1)解：流体在总管中的速度

u1

4/S22

1.38/sRe11

110050

641821.60.035Re1821.61总管阻力损失：

hf

lu2J/kgd0.06在敞口槽和密闭容器之间列柏努利方程，得

u23h44.44Jkg21100NN/e

Ve

120.760.876(2)旁路的流u2

4S2

40.027

2

2.43/suRe2

2.4350

1443

64Re14432旁路是一循环管路，循环系统中e

f120.76

l2120.76208.31d2.43228.题附图所示为一输水系统，高位槽的水面维持恒定，水分别从与BD支管排出，高位槽液面与两支管出口间的距离均11管段内径为mm长58BC管的内径32、长1BD管的内径26mm长为14m各段管长均包括管件及阀门全开时的当量长度ABBC段的摩擦系数0.03试计算：(1)当BD支管的阀门关闭时，支管的最大排水量为若干(m

(2)当所有阀门全开时排水量各为若干(m精选

/h)?BD管的管壁绝对

uDuD粗糙可取为.15mm水的密度为000kg/m

，黏度为0解：(1)在高位槽液和BC管出口内侧截间列柏努利方程，并以截C'位能基准面，得puh2

f,1

(1)其中

pp(表压)zm1

zC

1将以上数值代入方程(整理得gz1

f,1

u2lu2luu9.18ABBCd2BC0.03

58u2uu23222

(2)根据连续性方程

(ud

2

)

2

)

BC

，解

AB

0.71

代入(式，解u

AB

1.77/s

mV

4

d2u

3.144

)22.497.2/(2)根据分支管路的流动规律，有p

gz

2

f,B

puDh

f,

(3)由于出口管、BD在同一水平面上，取两支管出口外侧为下游截面，则两截面上z,

均相等。可简化

h

f,

f,

，记为方程(4)但由于BCBD不连续的，

2

C

2C

不一定成立关系也CD不能确定，需要试差计算。由已知，应假设这样可确定u的比CD例。

BD

/d

BD

260.0058系数图

BD

0.0318代BD入方程(4)得精选

BCc1.211.211.45BCc1.211.211.45

214u2BC0.0318BDuu322

BD

(5)在高位槽液和截C'间列柏努利方程以截C'作位能基准面，得p

u2h22

f,1

(6)其中，(表压)1

1

zC

z1将以上数据代入方程(，整理

f

fB

(7)

f

l

2u0.5)ABu

2

(8)

f,

BC

l12.5u2BCBCBCu22BC

2BC

(9)由连续性方程，可得

d

2

BC

2BC

BD

2BD

(10)其中

AB

38mm，

mm，

BD

mm代入方程(中，整理可得u

AB

0.78

u

BD

(11)把

u

u

BD

代入方程(11)得

AB

1.15

BD把

u

u

BD

u

AB

u代入方程(得uBD

BD

m校验

BD

()261

4.16

/dBDBD

0.0058查得

BD

，与前面的假

B