第1章流體流動和輸送

1、第一章 流體流動和輸送1-1 煙道氣的組成約為N275%，CO215%，O25%，H2O5%（體積百分數(shù)）。試計算常壓下400時該混合氣體的密度。解： Mm=SMiyi=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1 rm=pMm/RT=101.3×103×30.1/(8.314×103×673)=0.545kg/m3 1-2 已知成都和拉薩兩地的平均大氣壓強分別為0.095MPa和0.062MPa。現(xiàn)有一果汁濃縮鍋需保持鍋內(nèi)絕對壓強為8.0kPa。問這一設(shè)備若置于成都和拉薩兩地，表上讀數(shù)

2、分別應(yīng)為多少？解：成都 pR=95-8=87kPa（真空度） 拉薩 pR=62-8=54kPa（真空度） 1-3 用如附圖所示的U型管壓差計測定吸附器內(nèi)氣體在A點處的壓強以及通過吸附劑層的壓強降。在某氣速下測得R1為400mmHg，R2為90mmHg，R3為40mmH2O，試求上述值。解： pB=R3rH2Og+R2rHgg=0.04×1000×9.81+0.09×13600×9.81=12399.8Pa（表） pA=pB+R1rHgg=12399.8+0.4×13600×9.81=65766.2Pa（表） Dp=pA-pB=6576

3、6.2-12399.8=53366.4Pa1-4 如附圖所示，傾斜微壓差計由直徑為D的貯液器和直徑為d的傾斜管組成。若被測流體密度為r0，空氣密度為r，試導(dǎo)出用R1表示的壓強差計算式。如傾角a為30º時，若要忽略貯液器內(nèi)的液面高度h的變化，而測量誤差又不得超過1%時，試確定D/d比值至少應(yīng)為多少？解：由靜力學(xué)方程 Dp=R(r0-r)g=R1sina(r0-r)g=R1(r0-r)g/2 (1) 若忽略貯液器內(nèi)液面高度的變化，則斜管內(nèi)液位為： R=R-h 液柱長度： R1=R1-h/sina=R1-2h Dp=R (r0-r)g=R1(r0-r)g/2=(R1/2-h)(r0-r)g

4、又 pD2h/4=pd 2R1/4 D2h=d 2R1 =d 2(R1-2h)即 h=R1(d/D)2/1+2(d/D)2 所以 Dp=R1(r0-r)g/2+4(d/D)2 (2) 相對誤差為 (Dp-Dp)/Dp0.001 代入式（1）和（2）： (Dp-Dp)/Dp=1-1/1+2(d/D)20.001 解得： d/D0.02237 即 D/d44.71-5 一虹吸管放于牛奶儲槽中，其位置如圖所示。儲槽和虹吸管的直徑分別為D和d，若流動阻力忽略不計，試計算虹吸管的流量。儲槽液面高度視為恒定。解： p1/r+u12/2+gz1=p1/r+u22/2+gz2 p1=p2，u1=0，z1=h，

5、z2=0，u2=u 2gh=u2 u=(2gh)1/2qv=0.785d 2u2=0.785d 2(2gh)1/2 1-6 密度為920kg/m3的椰子油由總管流入兩支管，總管尺寸為f57mm×3.5mm，兩支管尺寸分別為f38mm×2.5mm和f25mm×2.5mm。已知椰子油在總管中的流速為0.8m/s，且f38mm×2.5mm與f25mm×2.5mm兩支管中流量比為2.2。試分別求椰子油在兩支管中的體積流量、質(zhì)量流量、流速及質(zhì)量流速。解： qv=0.785×0.052×0.8=1.57×10-3m3/s qv

6、1+qv2=1.57×10-3m3/s qv1=2.2 qv2 qv1+qv2=3.2 qv2=1.57×10-3m3/s qv2=1.57×10-3/3.2=4.91×10-4m3/s qv1=2.2qv2=1.079×10-3m3/s qm2=rqv2=920×4.91×10-4=0.452kg/s qm1=rqv1=920×1.079×10-3=0.993kg/s u2=qv2/0.785d22=4.91×10-4/(0.785×0.022)=1.564m/s u1=qv1/0.

7、785d12=1.079×10-3/(0.785×0.0332)=1.262m/s w2=ru2=920×1.564=1438.6kg/(m2.s) w1=ru1=920×1.262=1161kg/(m2.s)1-7 用一長度為0.35m的漸縮管將輸水管路由內(nèi)徑100mm縮至30mm。當(dāng)管內(nèi)水流量為0.52m3/h，溫度為10時，問：（1）在該漸縮管段中能否發(fā)生流型轉(zhuǎn)變；（2）管內(nèi)由層流轉(zhuǎn)為過渡流的截面距漸縮管大端距離為多少？解： u1=qv1/0.785d12=0.52/(3600×0.785×0.12)=0.0184m/s Re1

8、=d1u1r/m=0.1×0.0184×1000/0.0013077=1407<2000 u2=qv1/0.785d22=0.52/(3600×0.785×0.032)=0.20445m/sRe2=d2u2r/m=0.03×0.2045×1000/0.0013077=4691>4000 故可以發(fā)生轉(zhuǎn)變 當(dāng)Re=2000時， ud=Rem /r ud=2000×0.0013077/1000=0.0026154ud 2= qv/0.785=0.52/(3600×0.785)=1.84×10-4 兩

9、式相除 d=1.84×10-4/0.0026154=0.07035m 由比例關(guān)系 (0.1-0.03)：0.35=(0.1-0.07035)：x x=(0.1-0.07035)×0.35/(0.1-0.03)=0.148m1-8 直徑為1.0m的稀奶油高位槽底部有一排出孔，其孔徑為15mm。當(dāng)以2.0m3/h的固定流量向高位槽加稀奶油的同時底部排出孔也在向外排出奶油。若小孔的流量系數(shù)Cd為0.62（Cd為孔口實際流量與理想流量之比），試求達到出奶油與進奶油流量相等時高位槽的液位及所需的時間。（假設(shè)高位槽最初是空的）解：設(shè)任一時刻槽內(nèi)液位為h，則由柏努利方程得： 理論流速：

10、uth=(2gh)1/2 實際流速：u=Cd(2gh)1/2 流量：qv=pd 2u/4=0.785×0.0152×0.62×(2×9.81×h)1/2=4.85×10-4h1/2 用qv=2.0/3600 m3/s代入上式, 即為出奶油與進奶油流量相等時高位槽的液位H： H=2.0/(3600×4.85×10-4)2=1.312m 由物料衡算 qv,in-qv,out=dV/dq=0.785D2dh/dq 令y=h1/2，則dh=2ydy，當(dāng)h=H時，y=H1/2=1.145m 1-9 用壓縮空氣將密度為1081

11、kg/m3的蔗糖溶液從密閉容器中送至高位槽，如附圖所示。要求每批的壓送量為1.2m3，20分鐘壓完，管路能量損失為25J/kg，管內(nèi)徑為30mm，密閉容器與高位槽兩液面差為16m。求壓縮空氣的壓強為多少Pa（表壓）?解： p1/r+u12/2+gz1=p2/r+u22/2+gz2+Shf u1=0，z1=0，p2=0，z2=16 m，Shf=25J/kg u2=1.2/(20×60×0.785×0.032)=1.415m/s p1=(1.4152/2+9.81×16+25)×1081=1.987×104Pa1-10 敞口高位槽中的葡萄

12、酒（密度為985 kg/m3）經(jīng)f38mm×2.5mm的不銹鋼導(dǎo)管流入蒸餾鍋，如圖所示。高位槽液面距地面8m，導(dǎo)管進蒸餾鍋處距地面3m，蒸餾鍋內(nèi)真空度為8kPa。在本題特定條件下，管路摩擦損失可按Shf=6.5u2J/kg（不包括導(dǎo)管出口的局中阻力）計算，u為葡萄酒在管內(nèi)的流速m/s。試計算：（1）導(dǎo)管AA截面處葡萄酒的流速；（2）導(dǎo)管內(nèi)葡萄酒的流量。解： p1/r+u12/2+gz1=p2/r+u22/2+gz2+Shf p1=0，u1=0，z1=8 m，p2=-8kPa，z2=3m，u2=u 8×9,81=-8000/985+u2/2+3×9.81+6.5u2

13、 qv=0.785×0.0332×2.86=2.443×10-3m3/s1-11 如附圖所示，水從離地面18m處用f273mm×5mm，長35m（包括局部阻力損失的當(dāng)量長度）的管道連接到離地面10m處，并測得高低兩處壓強分別為345kPa和415kPa（表壓）。試確定：（1）水的流動方向；（2）若管路摩擦系數(shù)取0.026，管路中水的流量為多少？解： u1=u2 p1/r+gz1=348×103/1000+18×9.81=524.58J/kg p2/r+gz2=415×103/1000+10×9.81=513.1J/

14、kg u12/2+524.58=u22/2+513.1+0.026×(35/0.263)×u2/2qv=0.785×0.2632×2.578=0.14m3/s1-12 如圖所示，槽內(nèi)水位維持不變，槽底部與內(nèi)徑為50mm的鋼管聯(lián)結(jié)，管路中B處裝有一U型管壓差計。當(dāng)閥門關(guān)閉時讀數(shù)R=350mmHg，h=1200mm。（1）閥門部分開啟時，測得R=250mm，h=1250mm，若AB段能量損失為10J/kg，問管內(nèi)流量為多少m3/h？（2）閥門全開時，若AB段與BC段的能量損失分別按ShfAB=1.6u2J/kg，ShfAC=7u2J/kg計算（不包括管出口阻

15、力），u為管內(nèi)流速。問B點處（壓差計處）的壓強為多少？解：閥門全關(guān)時： p0=RrHgg=0.35×13600×9.81=4.67×104Pa（表） HrH2Og=4.67×104+hrH2Og=4.67×104+1.2×1000×9.81=5.847×104Pa H=5.847×104/(1000×9.81)=5.96m 閥門部分開時： pA/r+uA2/2+gzA=pB/r+uB2/2+gzB+ShfAB pA=0，uA=0，zA=H=5.96m，ShfAB=10J/kg，zB=0，uB=u

16、 pB=0.25×13600×9.81+1.25×1000×9.81=4.562×104Pa（表） 5.96×9.81=4.562×104/1000+u2/2+10 u=2.388m/s qvh=0.785×0.052×2.388×3600=16.87m3/h 閥門全開時： pA/r+uA2/2+gzA=pC/r+uC2/2+gzC+ShfAB+ShfBC zC=0，pC=0，uC=u 5.96×9.81=u2/2+1.6u2+7u2 u=2.535m/s pB/r+uB2/2+gzB

17、=pC/r+uC2/2+gzC+ShfBC zB=zC，pC=0，uB=uC pB=1000×7×2.5352/2=2.249×104Pa（表） 1-13 如圖所示的一冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)，鹽水循環(huán)量為30 m3/h時，鹽水流經(jīng)換熱器A的阻力損失為50J/kg，流經(jīng)換熱器B的阻力損失為60J/kg，管路中流動的阻力損失為30J/kg。管路系統(tǒng)采用同直徑管子，鹽水密度為1100kg/m3（忽略泵進、出口的高差），試計算：（1）若泵的效率為68%，泵的軸功率為多少kW？（2）若泵出口壓強為0.26MPa（表壓），泵入口壓力表讀數(shù)為多少Pa？解：（1）We=50+60+30

18、=140J/kg qm=30×100/3600=9.17kg/s P=Weqm/h=140×9.17/0.68=1.89×103W （2）在泵出入口間列柏努利方程： p入/r+We=p出/r p入=1100×(0.26×106/1100-140)=1.06×105Pa1-14 要求以均勻的速度向果汁蒸發(fā)濃縮釜中進料?，F(xiàn)裝設(shè)一高位槽，使料液自動流入釜中（如附圖所示）。高位槽內(nèi)的液面保持距槽底1.5m的高度不變，釜內(nèi)的操作壓強為0.01MPa（真空度），釜的進料量須維持在每小時為12m3，則高位槽的液面要高出釜的進料口多少米才能達到要求？

19、已知料液的密度為1050kg/m3，粘度為3.5cP，連接管為f57mm×3.5mm的鋼管，其長度為(x-1.5)+3m，管道上的管件有180°回彎管一個，截止閥（按1/2開計）一個及90°彎頭一個。解： p1/r+u12/2+gz1=p2/r+u22/2+gz2+Shf p1=0，u1=0，z1=x，p2=-10kPa，z2=0，u2=u=12/(3600×0.785×0.052)=1.7m/s Re=dur/m=0.05×1.7×1050/0.0035=2.55×104 取e=0.2 mm，e/d=0.004，

20、l=0.027；z入=0.5，截止閥z=9.5，彎頭z=0.75，回彎管z=1.5 Shf=0.027×(x+1.5)/0.05+0.5+0.75+9.5+1.5×1.72/2=0.78x+18.872 9.81x=-10000/1050+1.72/2+0.78x+18.872 x=1.2m1-15 如附圖所示，擬安裝一倒U型管壓差計測量L管段的阻力損失。管內(nèi)流體密度r=900kg/m3，粘度m=1.5×10-3Pa.s；指示劑為空氣r0=1.2kg/m3；管內(nèi)徑d=50mm，管壁絕對粗糙度e =0.3mm。試推導(dǎo)：（1）管路條件（L，d，e）和流速u一定時，傾角

21、a與兩測點靜壓差Dp的關(guān)系以及a與R讀數(shù)的關(guān)系；（2）當(dāng)流速為2m/s，L=1m時，R讀數(shù)的預(yù)測值。解： p1/r+u12/2+gz1=p2/r+u22/2+gz2+Shf u1=u2，z2=z1+Lsina Shf=l(L/d)u2/2 Dp/r=gLsina+l(L/d)u2/2 對倒U形壓差計 p1-rgLsina-p2=R(r-rg)g=R(r-rg)g+rgLsina 當(dāng)u=2m/s時 Re=2×0.05×900/0.0015=6×104 e/d=0.3/50=0.006 l=0.023 Dp=950(gLsina+0.023×(1/0.05)

22、×22/2=950gLsina+874 由 950gLsina+874=R(950-1.2)×9.81+950gLsina R=874/(950-1.2)×9.81=0.094m1-16 水由水箱A經(jīng)一導(dǎo)管路流入敞口貯槽B中，各部分的相對位置如圖所示。水箱液面上方壓強為0.02MPa（表壓），導(dǎo)管為f108mm×4mm的鋼管，管路中裝有一閘閥，轉(zhuǎn)彎處均為90°標準彎頭。試計算：（1）閘閥全開時水的流量（設(shè)直管阻力可忽略不計）；（2）閘閥1/2開時水的流量（設(shè)直管阻力可忽略不計）；（3）若此系統(tǒng)其它條件不變，僅輸水管增長200m，此系統(tǒng)阻力為若干

23、？解：（1）p1/r+u12/2+gz1=p2/r+u22/2+gz2+Shf p1=2×104Pa，u1=0，z1=4m，p2=0，u2=0，z2=1.5m， 入口z=0.5，出口z=1，閘閥z=0.17，彎頭z=0.75，Shf=(0.5+1+0.17+3×0.75)×u2/2=1.96u2 20000/1000+4×9.81=1.5×9.81+1.96u2 u=4.766m/s qv=0.785×0.12×4.766=0.0374m3/s （2）閘閥z =4.5 Shf=(0.5+1+4.5+3×0.75)&

24、#215;u2/2=4.125u2 20000/1000+4×9.81=1.5×9.81+4.125u2 u=3.285m/s qv=0.785×0.12×3.285=0.0258m3/s （3）Shf=(p1-p2)/r+(u12-u22)/2+g(z1-z2)=20000/1000+0+9.81×2.5=44.53J/kg1-17 如附圖所示某含有少量可溶物質(zhì)的空氣，在放空前需經(jīng)一填料吸收塔進行凈化。已知鼓風(fēng)機入口處空氣溫度為50，壓強為30mmH2O（表壓），流量為2200m3/h。輸氣管與放空管的內(nèi)徑均為200mm，管長與管件、閥門的當(dāng)

25、量長度之和為50m（不包括進、出塔及管出口阻力），放空口與鼓風(fēng)機進口的垂直距離為20m，空氣通過塔內(nèi)填料層的壓降約為200mmH2O，管壁絕對粗糙度e可取為0.15mm，大氣壓為0.1MPa。求鼓風(fēng)機的有效功率。解： p1/rm+u12/2+gz1+We=p2/rm+u22/2+gz2+Shf pm=1×105+30×9.81/21×105 Pa rm=pmM/RT=1×105×29/(8314×323)=1.081kg/m3 p1=294.3 Pa，u1=0，z1=0，p2=0，u2=0，z2=20m u=2000/(3600

26、15;0.785×0.22)=17.69m/s m=1.96×10-5Pa.s Re=dur/m=0.2×17.69×1.081/(1.96×10-5)=1.95×105 e/d=0.15/200=7.5×10-4 l=0.02 Shf=(0.02×50/0.2+0.5+1)×17.692/2+200×9.81/1.081=2832J/kg 294.3/1.081+We=20×9.81+2832 We=2756J/kg qm=2200×1.081/3600=0.661kg/s

27、 P=Weqm=1820W1-18 用f60mm×3.5mm鋼管從敞口高位槽中引水至一常壓吸收塔內(nèi)。高位槽液面與水噴頭出口高差10m，管路流量最大可達15m3/h?，F(xiàn)需將流量增加到25m3/h，試求：（1）管路不變，在管路中增加一臺泵，該泵的功率；（2）管路布局不變，換新的管子，管子的直徑。以上計算中摩擦系數(shù)可視為不變。解：（1）原來 p1/rm+u12/2+gz1=p2/rm+u22/2+gz2+l(L/d)u2/2 p1=p2，u1=0，z1=10 m，u2=0，z2=0，u=15/(3600×0.785×0.0532)=1.89m/s 10×9.8

28、1=(lL/d)×1.892/2 lL/d=54.95 后來 p1/rm+u12/2+gz1+We=p2/rm+u22/2+gz2+l(L/d)u2/2 p1=p2，u1=0，z1=10 m，u2=0，z2=0，u=25/(3600×0.785×0.0532)=3.15m/s We=-10×9.81+54.95×3.152/2=174.4 /kg qm=25×1000/3600=6.94kg/s P=6.94×174.4=1211W （2） p1/rm+u12/2+gz1=p2/rm+u22/2+gz2+l(L/d”)u”2

29、/2 u”=25/(3600×0.785×d2)=8.846×10-3/d”2 10×9.81=54.95×(0.053/d”)×(8.846×10-3/d”2)2 d”=0.075m1-19 距某植物油罐A液面2.5 m深處用一根油管向油箱B放油，連接A、B的油管為f45mm×2.5mm不銹鋼管，長度20m，油出口距油箱B液面0.5m，如附圖所示。該植物油的r=930kg/m3，m=40mPa.s。試求兩液面高度穩(wěn)定不變時，流經(jīng)管道的流量。解： p1/rm+u12/2+gz1+We=p2/rm+u22/2+gz2

30、+Shf p1=p2，u1=0，z1=2.5m，u2=0，z2=0.5m 2.5×9.81=0.5×9.81+(l×20/0.04+1+0.5)×u2/2 設(shè)為層流，忽略進出口損失。則：l=64/Re 19.62=(64m/dur)×(L/d)×u2/2=32muL/d2r ，u=19.62×0.042×930/(32×0.04×20)=1.14 m/s Re=dur/m=19.62×0.04×930/0.04=1060<2000 qv=0.785×0.042

31、×1.14=1.43×10-3m3/s1-20 為調(diào)節(jié)加熱器出口空氣的溫度，在空氣加熱器的進出口并聯(lián)一旁路（附圖）。已知鼓風(fēng)機出口壓強為0.03MPa（表），溫度為25，流量為340m3/h，空氣通過換熱器的壓降為0.01MPa。若旁路管長6m，管路上標準彎頭兩個，截止閥一個（按1/2開計），試確定當(dāng)旁路通過最大氣量為總氣量的15%時，所用管子的規(guī)格。解： 旁路的流量 qv=340×0.15/3600=0.0142m3/s 彎頭z=0.75，調(diào)節(jié)閥z=9.5，m=1.96×10-5 Pa.s，pm=0.02×106+1×105=1.2

32、×105Pa rm=1.2×105×29/(8314×323)=1.296kg/s Dp=rm(lL/d+Sz)×(qv/0.785d2)2/2 0.01×106=1.296×(6l/d+2×0.75+9.5)×0.01422/(2×0.7852×d4)=1.272×10-3l/d5+2.332×10-3/d5 取e=0.2mm，試差得：d=0.0473m，e/d=0.00423，l=0.0322，u=8.085m/s，Re=2.53×104 1-21 溫

33、度為20的空氣以2000m3/h的流量通過f194mm×6mm的鋼管管路ABC于C處進入一常壓設(shè)備，如附圖所示。現(xiàn)因生產(chǎn)情況變動，C處的設(shè)備要求送風(fēng)量減少為1200m3/h。另需在管道上的B處接出一支管BD，要求從此支管按每小時800m3的流量分氣，于D處進入另一常壓設(shè)備。設(shè)管道BC間和BD間各管段局部阻力系數(shù)之和分別為7及4，試計算BD分氣支管的直徑。解： pB/r +uB2/2+gzB=pC/r +uC2/2+gzC+ShfBC=pD/r +uD2/2+gzD+ShfBD pC=pD，zC=zD，uC=1200/(3600×0.785×0.1822)=12.8

34、2m/s ShfBC=7×12.822/2=575.2J/kg uD=800/(3600×0.785×d2)=0.2831/d2 ShfBD=4×(0.2831/d2)2/2=0.1603/d4 12.822/2+575.2=657.4=(0.2831/d2)2/2+0.1603/d4=0.2004/d4 d=0.132m1-22 擬用泵將葡萄酒由貯槽通過內(nèi)徑為50mm的光滑銅管送至白蘭地蒸餾鍋。貯槽液面高出地面3m，管子進蒸餾鍋處高出地面10m。泵出口管路上有一調(diào)節(jié)閥，管路總長80m（包括除調(diào)節(jié)閥以外的所有局部阻力的當(dāng)量長度）。葡萄酒的密度為985kg

35、/m3，粘度為1.5mPa.s。試求：（1）在閥1/2開度和全開兩種情況下，流動處于阻力平方區(qū)時管路特性方程；（2）流量為15m3/h時，兩種情況下管路所需的壓頭及功率。解：（1）閥全開時 z=6.4 HL=Dp/rg+Du2/2g+Dz+(lL/d+Sz)u2/2g=Dp/rg+Dz+8(lL/d+Sz)qv2/p2d4g =0+(10-3)+(80l/0.05+6.4)qv2/(0.7852×0.054×2×9.81)=7+2.1174×107lqv2+8.47×104qv2 閥半開 z=9.5 HL=7+(80l/0.05+9.5)qv2

36、/(0.7852×0.054×2×9.81)=7+2.1174×107lqv2+1.257×105qv2 （2）當(dāng)qv=15/3600=4.167×10-3m3/s時， 閥全開 u=4.167×10-3/(0.785×0.052)=2.12m/s Re=2.12×0.05×985/0.0015=6.96×104 l=0.3164/Re0.25=0.0195 HL=7+2.1174×107×0.0195×(4.167×10-3)2+8.47

37、5;104×(4.167×10-3)2=15.64m P=15.64×4.167×10-3×9.81×985=630W 閥半開 HL=7+2.1174×107×0.0195×(4.167×10-3)2+1.257×105×(4.167×10-3)2=16.35m P=16.35×4.167×10-3×9.81×985=658W1-23 壓強為0.35MPa（表壓），溫度為25的天然氣（以甲烷計）經(jīng)過長100m（包括局部阻力的當(dāng)

38、量長度）f25mm×3mm的水平鋼管后，要求壓強保持0.05MPa（表壓）。如視為等溫流動，天然氣的粘度為0.011cP，鋼管的絕對粗糙度取為0.15mm，大氣壓強為0.1MPa。求天然氣的質(zhì)量流量。解： pm=3×105Pa rm=3×105×16/(8314×298)=1.937 kg/m3 p1-p2=(0.35-0.05)×106=3×105Pa ln(p1/p2)=ln(0.35/0.05)=1.946 p1-p2=w2ln(p1/p2)+lL/2d/rm 3×105=w2(1.946+100l/0.03

39、8)/1.937 試差得：u=8.565 m/s w=16.6 m/s Re=8.565×0.019×1.937/0.000011=2.87×104 e/d=0.15/19=0.00079 l=0.026 qm=16.6×0.785×0.0192=4.7×10-3kg/s1-24 0的冷空氣在直徑為600 mm的管內(nèi)流動，將畢托管插入管的中心位置，以水為指示液，讀數(shù)為4 mm，試求冷空氣的流量。解： 管中心流速為最大流速umax umax=2gR(ra- r)/r0.5 0水 ra=999.9kg/m3 0空氣 r=1.293kg/m

40、3，m=1.72×10-3Pa.s umax=2×9.81×(999.9-1.293)×0.004/1.2930.5=7.79m/s Remax=dumaxr/m=0.6×7.79×1.293/(1.72×10-3)=351365 (湍流) 由Remax與u/umax關(guān)聯(lián)圖查得：u=0.85umax=0.85×7.79=6.62m/s qv=pd2u/4=0.785×0.62×6.62=1.87 m3/s=6732m3/h1-25 用一轉(zhuǎn)子流量計測定溫度為60，壓強為0.3MPa的二氧化碳氣體的

41、流量。該轉(zhuǎn)子流量計上的刻度是由20、0.1MPa空氣標定的，轉(zhuǎn)子材料為鋁材。當(dāng)轉(zhuǎn)子流量計上讀數(shù)為5m3/h時，二氧化碳的實際流量應(yīng)為多少？若將轉(zhuǎn)子換為同形狀、同大小的不銹鋼轉(zhuǎn)子，在此讀數(shù)下二氧化碳的流量又為多少？（鋁與不銹鋼的密度分別為rf1=2670kg/m3，rf2=7900kg/m3）解： 空氣：r=1.2 kg/m3 CO2：r =3×105×44/(8314×333)=4.768kg/m3 鋁轉(zhuǎn)子： 不銹鋼轉(zhuǎn)子： 1-26 用離心泵將敞口貯槽中的大豆油（密度為940kg/m3，粘度為40cP）送住一精制設(shè)備中，如附圖所示。設(shè)備內(nèi)壓強保持0.01MPa（表

42、壓），貯槽液面與設(shè)備入口之間的垂直距離為10m，管路為f57mm×4mm的鋼管（e=0.2mm），管道總長60m（包括除孔板流量計在外的所有局部阻力的當(dāng)量長度）。管路上裝有孔徑d0=16mm的孔板流量計。今測得連接孔板的指示劑為水銀的U型管差壓計的讀數(shù)R=250mm，孔板阻力可取所測得壓差的80%。試求泵消耗的軸功率，泵的效率取為65%。解： A0/A1=(d0/d1)2=0.107 查得：C0=0.6 u=9.8×10-4/(0.785×0.0492)=0.52m/s Re=0.52×0.049×940/0.04=598.7 l=64/Re=

43、0.107 孔板壓差 gR(ri-r)=9.81×0.25×(13600-940)=31048Pa 孔板阻力 31048×0.8/940=26.42J/kg Shf=0.107×(60/0.049)×0.522/2+26.42=44.14J/kg We=gDz+Dp/r+Du2/2+Shf=10×9.81+0.01×106/940+0.522/2+44.14=153J/kg qm=9.8×104×940=0.9212kg/s P=0.9212×153/0.65=217W1-27 某油田用f300

44、mm×15mm的鋼管，將原油送到煉油廠。管路總長160km，送油量為240000kg/h，油管允許承受的最大壓強為6.0MPa（表）。已知原油粘度為187×10-3Pa.s，密度890kg/m3，忽略兩地高差和局部阻力損失，試求中途需要多少個泵站？解： u=240000/(890×3600×0.785×0.272)=1.31m/s Re=1.31×0.27×890/0.187=1682 為層流 l=64/Re=0.03805 L=d2Dp/32mu=0.272×6×106/(32×0.187&#

45、215;1.31)=5.58×104m 160×103/(5.58×104)=2.86 應(yīng)用3個泵站1-28 在用水測定離心泵的性能中，當(dāng)排水量為12m3/h時，泵的出口壓力表讀數(shù)為0.38MPa，泵入口真空讀數(shù)為200mmHg，軸功率為2.3kW。壓力表和真空表兩測壓點的垂直距離為0.4m。吸入管和壓出管的內(nèi)徑分別為68mm和41mm。兩測點間管路阻力損失可忽略不計。大氣壓強為0.1MPa。試計算該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。解： u1=12/(3600×0.785×0.0682)=0.918m/s u2=12/(3600×0

46、.785×0.0412)=2.526m/s H=0.38×106/(1000×9.81)+200×105/(760×1000×9.81)+0.4+(2.5262-0.9182)/(2×9.81)=42.1m PL=42.1×12×1000×9.81/3600=1376.7W h=1376.7/2300=59.8%1-29 某廠根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)購回一臺離心水泵，泵的銘牌上標著：qv=12.5m3/h、H=32mH2O、n=2900r.p.m、NSPH=2.0mH2O?，F(xiàn)流量和揚程均符合要求，且已知吸入

47、管路的全部阻力為1.5m水柱，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.1MPa。試計算：（1）輸送20的水時，離心泵允許的安裝高度；（2）若將水溫提高到50時，離心泵允許的安裝高度又為多少？解：（1）p0=1×105 Pa pv=2340Pa Hg=p0/rg-pv/rg-NSPH-SHf=(1×105-2340)/(1000×9.81)-2-1.5=6.46m （2）pv=12340 Pa Hg=(1×105-12340)/(1000×9.81)-2-1.5=5.44m1-30 某食品廠為節(jié)約用水，用一離心泵將常壓熱水池中60的廢熱水經(jīng)f68mm×3.5m

48、m的管子輸送至涼水塔頂，并經(jīng)噴頭噴出而入涼水池，以達冷卻目的，水的輸送量為22m3/h，噴頭入口處需維持0.05MPa（表壓），噴頭入口的位置較熱水池液面高5m，吸入管和排出管的阻力損失分別為1mH2O和4mH2O。試選用一臺合適的離心泵，并確定泵的安裝高度。（當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?.099MPa）解： u=22/(3600×0.785×0.0612)=2.09m/s 60水 r=983.2kg/m3 pv=19.923kPa H=5+0.05×106/(983.2×9.81)+2.092/(2×9.81)+1+4=15.41m 可用IS65-50-1

49、25清水泵，轉(zhuǎn)速2900r.p.m.，流量25m3/h，揚程20m，NSPH=2.5m Hg=(0.099×106-19923)/(983.2×9.81)-2.5-1=4.7m1-31 一管路系統(tǒng)的特性曲線方程為HL=20+0.0065qv2。現(xiàn)有兩臺同型號的離心泵，該泵的特性曲線可用方程H=30-0.0025qv2表示（上兩式中HL和H的單位為m，qv的單位為m3/h）。試求：當(dāng)管路輸送量為30m3/h時，安裝一臺泵能否滿足要求？（2）若將兩泵聯(lián)合安裝在管路中，該管路可輸送的最大流量為多少？解：（1）H=30-0.0025×302=27.75m HL=20+0.0065×302