化工流體流動自測計算題答案

1、二計算題1內(nèi)截面為1000mm1200mm的矩形煙囪的高度為30m。平均摩爾質(zhì)量為30kg/kmol、平均溫度為400的煙道氣自下而上流動。煙囪下端維持49Pa的真空度。在煙囪高度范圍內(nèi)大氣的密度可視為定值，大氣溫度為20，地面處的大氣壓強為101.33103Pa。流體流經(jīng)煙囪時的摩擦系數(shù)可取為0.05，試求煙道氣的流量為若干kg/h？解：這是B.E對壓縮流體的應(yīng)用 (20空氣) 可應(yīng)用柏努利方程400時，煙道氣的密度 在煙囪的進出口之間列柏努利方程，以煙囪底端為上游截面，以煙囪頂端為下游截面，并以截面作位能基準(zhǔn)面，有 其中，(表壓)，(表壓)， 代入上式解得 2.如本題附圖所示，貯槽內(nèi)水位維

2、持不變。槽的底部與內(nèi)徑為100mm的鋼質(zhì)放水管相連，管路上裝有一個閘閥，距管口入口端15m處安有以水銀為指示液的U形管壓差計，其一臂與管路相連，另一臂通大氣。壓差計連接管內(nèi)充滿了水，測壓點與管路出口端之間的直管長度為20m。（1）當(dāng)閘閥關(guān)閉時，測得R=600mm，h=1500mm，當(dāng)閘閥部分開啟時，測得R=400mm，h=1400mm。摩擦系數(shù)可取0.025，管路入口處局部阻力系數(shù)為0.5。問每小時從管中流出水多少立方米？（2）當(dāng)閘閥全開時，U管壓差計的靜壓強為若干（Pa，表壓）？閘閥全開時，le/d=15，摩擦系數(shù)仍可取0.025。解：在該題所示的附圖內(nèi)，標(biāo)出幾個需列方程的平面。為貯水槽所在

3、的平面，和為U管壓計和管路出口的截面，并取水平管中心線所在的水平面為基準(zhǔn)面(1) 閘閥關(guān)閉時 (H為貯槽水面的高度) 代入數(shù)據(jù)，解得 當(dāng)閥門開啟之后 (表壓) 在貯槽液面與間列柏努利方程，得 (1) 其中(表壓) (表壓) (2) 將(2)代入(1)式，整理可得到： 解得水的流量 在(1)中，由于貯槽中水位不變，時穩(wěn)態(tài)流動，故水平管中水的流速不變，只需求。為此需用柏努利方程，但在哪兩個面之間應(yīng)用？沒有相關(guān)量且閥門開度不知道，阻力系數(shù)難以計算。在貯槽與壓差計之間用柏努利方程。在(2)中：欲求，仍應(yīng)使用柏努利方程，此時閘閥全開，對水平管，故.可求出，然后代入到的式中可知，為求應(yīng)在與間列柏努利方程(

4、2) 當(dāng)閘閥全開時，在與間列柏努利方程，得 (3)其中(表壓) (4)把(4)代入(3)，整理得，解得 再在和間列柏努利方程， 得 其中， ，(表壓)，于是(表壓)3.某油品的密度為800kg/m3，粘度為41cP，由附圖中所示的A槽送至B槽，A槽比B槽的液面高1.5m。輸送管徑為893.5mm、長50m（包括閥門的當(dāng)量長度），進、出口損失可忽略。試求：（1）油的流量，m3/h；（2）若調(diào)節(jié)閥門的開度，使油的流量減少20，此時閥門的當(dāng)量長度為若干，m？解：題給條件下，油品的密度，黏度 (1) 在A、B兩槽間列柏努利方程，并以B槽液面為基準(zhǔn)面，得 其中，(表壓)，將以上數(shù)據(jù)代入柏努利方程， 即此

5、情況下，應(yīng)假設(shè)，求出之后，計算，由于并未給出粗糙度的值，且流體黏度很大，可先試驗層流的磨擦系數(shù)關(guān)系式。假設(shè)流體處在層流區(qū)，有 解得 假設(shè)合理 (2) 流量減少之后 此時流體仍處在層流區(qū)， 閥門開度減小流速下降，直管阻力損失減小，但由于閥門關(guān)小之后，局部阻力損失過大。所以總阻力損失沒變。4.本題附圖所示為一輸水系統(tǒng)，高位槽的水面維持恒定，水分別從BC與BD兩支管排出，高位槽液面與兩支管出口間的距離為11m。AB管段內(nèi)徑為38mm、長為58m；BC支管的內(nèi)徑為32mm、長為12.5m；BD支管的內(nèi)徑為26mm、長為14m，各段長均包括管件及閥門全開時的當(dāng)量長度。AB與BC管段的摩擦系數(shù)均可取為0.

6、03。試計算：（1）當(dāng)BD支管的閥門關(guān)閉時，BC支管的最大排水量為若干，m3/h？（2）當(dāng)所有的閥門全開時，兩支管的排水量各為若干，m3/h？BD支管的管壁粗糙度可取為0.15mm，水的密度為1000kg/m3，粘度為0.001Pas。解：(1) 在高位槽液面和BC支管出口內(nèi)側(cè)截面間列柏努利方程，并以截面為位能基準(zhǔn)面，得 (1)其中(表壓) 將以上數(shù)值代入方程(1)，整理得 (2)根據(jù)連續(xù)性方程，解得 代入(2)式，解得， (2) 根據(jù)分支管路的流動規(guī)律，有 (3)由于出口管BC、BD在同一水平面上，取兩支管出口外側(cè)為下游截面，則兩截面上和均相等。(3)式可簡化為，記為方程(4)。但由于BC和BD是不連續(xù)的，不一定成立，和的關(guān)系也不能確定，需要試差計算。由于為已知，應(yīng)假設(shè)，這樣可確定和的比例。，查摩擦系數(shù)圖，得，將和代入方程(4)，得 (5) 在高位槽液面和截面間列柏努利方程，并以截面作位能基準(zhǔn)面，得 (6) 其中，(表壓) 將以上數(shù)據(jù)代入方程(6)，整理得 (7) (8) (9)由連續(xù)性方程，可得 (10)