化工流體流動(dòng)與傳熱課后習(xí)題答案-柴誠敬編

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108 mm×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hf=5.5u2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）式中 z1=7 m，ub10，p1=0（表壓） z2=1.5 m，p2=0（表壓），ub2 =5.5 u2代入式（1）得 （2）水的流量（以m3/h計(jì)）18. 20 水以2.5m/s的流

2、速流經(jīng)38×2.5mm的水平管，此管以錐形管和另一53×3m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1.5J/，求兩玻璃管的水面差（以計(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)兩截面處的流速分別為uA、 uB uAAA = uBAB uB = （AA/AB ）uA = （33/47）2×2.5 = 1.23m/s 在兩截面處列柏努力方程 Z1 + 122 + 1/ = Z2+ 222

3、+ 2/ + f Z1 = Z2 （1-2）/ = f +（12-22）2 g（h1-h 2）= 1.5 + (1.232-2.52) /2 h1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm19.用離心泵把20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76×2.5mm，在操作條件下，泵入口處真空表的讀數(shù)為24.66×10³Pa,水流經(jīng)吸入管與排處管（不包括噴頭）的能量損失可分別按f,1=2u²，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/s。排水管與噴頭連接處的壓強(qiáng)為98.07&

4、#215;10³Pa（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hf=hf+，1hf，2 u1=u2=u=2u2+10u²=12u² 在截面與真空表處取截面作方程： z0g+u02/2+P0/=z1g+u2/2+P1/+hf，1 （ P0-P1）/= z1g+u2/2 +hf，1 u=2m/s ws=uA=7.9kg/s在真空表與排水管-噴頭連接處取截面 z1g+u2/2+P1/+We=z2g+u2

5、/2+P2/+hf，2 We= z2g+u2/2+P2/+hf，2（ z1g+u2/2+P1/） =12.5×9.81+（98.07+24.66）/998.2×10³+10×2² =285.97J/kg Ne= Wews=285.97×7.9=2.26kw21用壓縮空氣將密度為1100kg/m3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60×3.5mm，其他尺寸見本題附圖。各管段的能量損失為f，AB=f，CD=u2，f，BC=1.18u2。兩壓差計(jì)中的指示液均為水銀。試求當(dāng)R1=45mm，h=200mm時(shí)：

6、（1）壓縮空氣的壓強(qiáng)P1為若干？（2）U管差壓計(jì)讀數(shù)R2為多少？ 解：對(duì)上下兩槽取截面列柏努力方程0+0+P1/=Zg+0+P2/+f P1= Zg+0+P2 +f =10×9.81×1100+1100（2u2+1.18u2） =107.91×10³+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+g（x+R1）=Pc +g（hBC+x）+水銀R1g PB+1100×9.81×（0.045+x）=Pc +1100×9.81×（5+x）+13.6×10³×9.81×0.045 PB-PC=5.95×104Pa 在B，C處取截面列柏努力方程 0+uB²/2+PB/=Zg+uc2/2+PC/+f，BC 管徑不變，ub=u c PB-PC=（Zg+f，BC）=1100×（1.18u2+5×9.81）=5.95×104Pau=4.27m/s 壓縮槽內(nèi)表壓P1=1.23×105Pa （2）在B，D處取截面作柏努力方程 0+u2/2+PB/= Zg+0+0+f，BC+f，CD PB=（7×9.81+1.18u2+u2-0.5u2）×1100=8.35