流體計算題與答案解析(一).doc

流體計算題與答案解析（一）1、用108mm4mm的管線每小時輸送原油20t。原油密度為900kg/，粘度為70mPas。已知管線總長200km，管子最大許用壓強為6.0Mpa（表壓），試定量分析輸送途中至少需要幾個加壓站？ 分析：在管路系統(tǒng)中，若動壓頭與局部阻力損失兩面項之和遠小于直管阻力損失時，工程上稱這種管路為“長管”。此時這兩項損失不做專門計算，或按直管阻力損失的5%10%估算，或是干脆忽略不計。本例顯然是個“長管”問題，因局部阻力與管路摩擦阻力相比所占的比例很小，故忽略不計。 此例應先判定原油流動的類型，然后選用相應的公式求出管路的總壓降，再由管子的最大許用壓強求出每臺泵所能克服的最大壓降，或先求得一臺泵可克服多少米管長的壓降，進而求出所需加壓站的個數(shù)。 解：方法一 先求原油的流速： 然后判斷流型：2000 所以流動類型為滯流。 200km管路可產(chǎn)生的壓降為 所需加壓站的個數(shù)： 方法二 仿第一種算法求出， 先求每個加壓站可克服多少米管長的壓降： 再求所需加壓站的個數(shù)： 兩種計算方法的結(jié)論是共同的：至少要設6個加壓站，管路始端設一個，中途設5個。2、 用風機通過內(nèi)徑為0.3m的圓形導管從大氣中抽取空氣。導管壁開口接一U形管壓差計，壓差計讀數(shù)為245Pa(2.5cmH2O)(真空度)。已知空氣的密度為1.29kg/m3，求空氣的流量（入口與管路的阻力忽略不計）。解：如圖113，以通過懷管軸線的水平面00、為基準面，到11、22、截面間的柏努利方程式，以表壓計。已知 將其代入上式，得 空氣的體積流量： 分析：以上是用柏努利方程解題的通常步驟。本題的關鍵在于兩個截面的選擇。此外，如果真正理解了該方程能量守恒與轉(zhuǎn)換的物理意義，就可以悟出：既然截面1的3項能量（位能、靜壓能、動能）為零，截面2的位能為零，則截面2的靜壓能和動能之和必然為零。從而可以斷定：截面2的負壓完全是靜壓能轉(zhuǎn)化為動能的結(jié)果。即可直接得出的結(jié)論。許多涉及柏努利方程的問題都可以采用這種“直接切入”的方法。3、 用泵將5的水從水池吸上，經(jīng)換熱器預熱后打入某容器。已知泵的流量度1000kg/h,加熱器的傳熱速率為11.6W，管路的散熱率為2.09kw,泵的有效功率為1.2kw。設池面與容器的高度不變，求水進入容器時的溫度。 10m220011分析：本系統(tǒng)對水提供能量的來源有二：泵和加熱器。泵所提供的能量除使水的機械能增加外，其余部分則因克服流動阻力而轉(zhuǎn)化為熱能。這部分熱能和加熱器加入的熱能，一部分散失到環(huán)境中，一部分被水吸收轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使水溫升高。如果設法求出水的內(nèi)能增加值，該問題就迎刃而解。 解：方法一 (1)水的內(nèi)能增加值 如圖1-14，以0-0面為基準面，列1-1.2-2截面間的柏努利方程式，以表壓計。10m2200114m圖 114 176 附圖 式中截面，水的內(nèi)能，J/Kg ；Q加熱器加入的熱量，J/Kg。已知 將其代入上式， 整理得 傳熱速率：可寫成泵對水加入的能量： 水的內(nèi)能增加值：（）水溫 取水的比熱容為，則水進入容器時的溫度為方法二 可先求水在單位時間吸收的熱量，然后求水溫。這個熱量由兩部分組成：一是加熱傳遞的熱量，再就是因克服流動阻力由機械能轉(zhuǎn)化成的熱量。（）水的吸熱速率 以0-0面為基準面，列1-1、2-2截面間的柏努利方程，以表壓計。已知化簡 因流動阻力而產(chǎn)生的熱量為： 水的吸熱速率： (2) 水溫 3 如圖1-15,水從內(nèi)徑為 管段流向內(nèi)徑為的管段。已知，管段流體流動的速度頭為9.8kPa(1.0MH2O)求。（1） 忽略AB段的能量損失； （2）AB段的能量損失為。00h1h2h3AB圖 115 177 附圖（d）00h1h2h3AB 解：（1）分析在不計AB段能量損失的前提下，在截面B中心所測得的全部靜壓頭（包括速度頭轉(zhuǎn)化來的那部分靜壓頭在內(nèi)）即為各截面流體的總能量。 對于A截面： 對于B截面： 截面B的動壓頭： 由已知 -+ 得 故（2）若AB段的能量損失為2.94kPa各截面流體的總能量應為。因為B截面的動壓頭沒有變