化工流體流動(dòng)與傳熱課后習(xí)題答案-柴誠(chéng)敬編

1、17. 如本題附圖所示，高位槽內(nèi)的水位高于地面 7 m ,水從0 108 mm X 4 mm的管道中流出， 管路出口高于地面1.5 m。已知水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按刀hf=計(jì)算，其中u為水在管內(nèi)的平均流速（m/s）。設(shè)流動(dòng)為穩(wěn)態(tài)，試計(jì)算（1） A-A截面處水的平均流速；（2）水的流量（m3/h ）。解：（1） A- A截面處水的平均流速在高位槽水面與管路出口截面之間列機(jī)械能衡算方程，得1 2 P11 2 P2gz1Ub1gZaUb2hf2 2（1）式中Z1=7 m , Ub1 0, p1=0 （表壓）z2=1.5 m, p2=0 （表壓），Ub2 = u2代入式（1）得1 2 29.81 79

2、.81 1.5 Ub2 5.5Ub22Ub 3.0 ms（2）水的流量（以m3/h計(jì)）3 14Vs ub2A 3.00.018 2 0.004 20.02355m3 s 84.78m3 h418. 20C水以s的流速流經(jīng)0 38X的水平管，此管以錐形管和另一 053X 3m的水平管相連。如本題附圖所示，在錐形管兩側(cè)A、B處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強(qiáng)。若水流經(jīng)A、B兩截面的能量損失為kg,求兩玻璃管的水面差（以mm計(jì)），并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對(duì)位置。分析:根據(jù)水流過(guò)A、B兩截面的體積流量相同和此兩截面處的伯努利方程列等式求解 解：設(shè)水流經(jīng)A、E兩截面處的流速分別為uA、

3、uBUaAa = UbAb2Ub = ( Aa/Ab)Ua = ( 33/47 ) X = s在A、E兩截面處列柏努力方程22乙 g + U 1 /2 + P 1/ p = Z2g + U 2 /2 + P 2/ p + Sh fZi = Z222二（P 1- P 2） / p = Sh f + （U 1 -U 2）/ 2g（ h1-h 2）= + /2h1-h 2 = m = mm19. 用離心泵把20 C的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定，各部分相對(duì)位置如本題附圖所示。管路的直徑均為76 X,在操作條件下，泵入口處真空表的讀數(shù)為x103Pa,水流經(jīng)吸入管與排處管（不包括噴頭）的能量

4、損失可分別按Shf,1=2u2,S hf,2=10u2計(jì)算，由于管徑不變，故式中u為吸入或排出管的流速m /s。排水管與噴頭連接處的壓強(qiáng)為x103Pa（表壓）。試求泵的有效功率。分析：此題考察的是運(yùn)用柏努力方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功率把整個(gè)系統(tǒng)分成兩部分來(lái)處理, 從槽面到真空表段的吸入管和從真空表到排出口段的排出管,在兩段分別列柏努力方程。解：總能量損失S hf= S hf+, 1 S hf, 22u1=u2=u=2u +10u2=12u2在截面與真空表處取截面作方程：z0g+u02/2+P0/p =z1g+u2/2+P1/p +S hf,12（P0-P1） / p = z1g+u /2

5、+ S hf, 1 二 u=2m/s二 ws=uA p =s在真空表與排水管 -噴頭連接處取截面z1g+u2/2+P1/p +We=z2g+u2/2+P2/p +S hf,222We= Z2g + u /2+P2/ p +S hf, 2 （ Z1g+u /2+P1/ p）=x +（+） /x103+10x 22=kgNe= Wews=x =321用壓縮空氣將密度為 1100kg/m 3的腐蝕性液體自低位槽送到高位槽，兩槽的液位恒定。管路直徑均為e 60 X,其他尺寸見(jiàn)本題附圖。各管段的能量損失為Shf,AB=Sh f, CD=u2，Shf,BC=。兩壓差計(jì)中的指示液均為水銀。試求當(dāng)R1=45m

6、m , h=200mm時(shí)：（1）壓縮空氣的壓強(qiáng)P1為若干（2） U管差壓計(jì)讀數(shù)&為多少解：對(duì)上下兩槽取截面列柏努力方程0+0+P1/p =Zg+0+P2/p +Sh f-P1= Zg p +O+P2 + pSh f2=10xx 1100+1100（ 2u +）=x103+3498u2在壓強(qiáng)管的B, C處去取截面，由流體靜力學(xué)方程得Pb+ p g (X+R1)=Pc + p g ( hBc+x) + p 水銀 R1gPb+1100xx( +x) =Pc+1100XX( 5+X)+x 103XX4PB-PC=X 10 Pa在B, C處取截面列柏努力方程20+uB2/2+pbB p =Zg+uc /2+P/ p +2h f, bc管徑不變， Ub=U cPB-PC=p( Zg+Sh f,BC)=1100x( +5X) =X 104PaU=s壓縮槽內(nèi)表壓 P1=X 105Pa(2)在B, D處取截面作柏努力方程20