流體流動(dòng)習(xí)題(計(jì)算題)解答

1、習(xí)題解答1-41 一敞口貯槽中裝有油(密度為917kg/m3)和水，液體總深度為3.66m,其中油深為3m。(當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?試計(jì)算油水分界處及貯槽底面的壓力，分別用絕壓和表壓表示。解：油水分界處:表壓：P11ghi 917 9.81 327.0kPa絕壓：Pi2.745101.013 10128kPa貯槽底面的壓力:表壓:P2 P12gh22.7 1041000 9.81 0.66 33.5kPa絕壓:P2 3.3471045. _1.013 10 135kPa1-42 用U形壓力計(jì)測(cè)量容器內(nèi)液面上方的壓力，指示液為水銀。已知該液體密度為 900kg/m3, h1=0.3m , h2=0.4m

2、,R=0.4m。試求:(1)容器內(nèi)的表壓;(2)若容器內(nèi)的表壓增大一倍，壓力計(jì)的讀數(shù)Ro解：(1)如圖，1-2為等壓面。P1 p g(hih2)P2 Pa 0gRPg (h1h2)Pa0gR則容器內(nèi)表壓:P Pa 0gRg(hih2)13600 0.4 9.81900 0.7 9.8147.2kPa(2)當(dāng)容器內(nèi)的表壓增大一倍時(shí)，此時(shí)整理得h2h2P 表0gRR'flg(h1g(%h2)0gRg(h1h2 R/ 2)0g g /2h22 47.2 103 900 9.81 (0.7 0.4/2)13600 9.81 900 9.81/20.77m1-43如圖所示，用復(fù)式壓差計(jì)測(cè)量某蒸汽

3、鍋爐液面上方的壓力，指示液為水銀，兩U形壓差計(jì)間充滿水。相對(duì)于某一基準(zhǔn)面，各指示液界面高度分別為Z0=2.0m, z2=0.7m, z4=1.8m,z6=0.6m,Z7=2.4m。試計(jì)算鍋爐內(nèi)水面上方的蒸汽壓力。解：等壓面:P1P2, P3P4, P5P6P2PlPa0g(Z0Zl)P4P3P2g(Z3Z2)P6P5P40g(Z4Z5)P6g(Z7Z6)習(xí)題1-43附圖整理得PPa0g(Z0Zl)0 g(Z4Z5)g(Z3 Z2)g(Z7 Z6)蒸汽表壓為P Pa0g(Z0Z113600 9.815 _3.05 10 PaZ4 Z5)(2.0 0.7305kPag (Z3 Z2Z7 Z6)1.

4、8 0.6) 1000 9.81 (1.8 0.7 2.4 0.6)內(nèi)蒸汽空間用一細(xì)管 AB連通(見附圖)。試求:J m習(xí)題1-44附圖1-44精微塔底部用蛇管加熱使液體汽化，液體的飽和蒸汽壓為x 1»a,液體密度為950 kg/m3。采用口形管出料，口形管頂部與塔(1) 為保證塔底液面高度不低于 1m, 口形管高度H應(yīng)為多(2) 為防止塔內(nèi)蒸汽由連通管逸出，口形管出口液封高度H至少應(yīng)為多少解：(1)因A、B連通，所以1m(2) Pa Pb Pc PvPagH'所以,UI Pv Pa1.093H g105950 9.811.013 105 0.86m1-45如圖所示，兩直徑相

5、同的密閉容器中均裝有乙醇(密度為800kg/m3),底部用一連通器相連。容器 1液面上方的表壓為104kPa,液面高度為5m；容器2液面上方的表壓為 126kPa,液面高度為3m；試判斷閥門開啟后乙醇的流向,算平衡后兩容器新的液面高度。解：比較兩容器液面處總勢(shì)能的大小。53貯罐 1： 史 z1g 5 9.81 305.7J / kg80053貯罐 2: 匹 z2g 1.013 10_126 103 9.81 313.6J/kg800因p1 Z1g 典 z2g故閥門開啟后乙醇將從容器 2向容器1流動(dòng)。設(shè)平衡時(shí)，容器1的液位上升了 h米，因兩容器直徑相同，故同時(shí)容器2的液位也下降了 h米。平衡時(shí)，

6、兩貯罐液面處勢(shì)能應(yīng)相等，即史 h)g 莊 (Z2h)g(3 5) 9.810.4m，(Z2 Z1)g h 2g一 一3 一 一3126 103 104 103800故平衡時(shí)兩容器液面高度分別為z1z1h50.45.4mz2z1h40.43.6m1-46附圖所示的是丙烯精儲(chǔ)塔的回流系統(tǒng)，丙烯由貯槽回流至塔頂。丙烯貯槽液面恒定，其液面上方的壓力為（表壓），精儲(chǔ)塔內(nèi)操作壓力為（表壓）。塔內(nèi)丙烯管出口處高出貯槽內(nèi)液面30m,管內(nèi)徑為 140mm ,丙烯密度為600kg/m3?，F(xiàn)要求輸送量為40 x 13kg/h ,管路的全部能量損失為150J/kg （不包括出口能量損失），試核算該過程是否需要泵。解：

7、在貯槽液面1-1'與回流管出口內(nèi)側(cè)2-2'間列柏努利方程，并以1-1'面為基準(zhǔn)面：P1 1 2P2 1 2z1 gU1 We z2g U2 Wf22簡(jiǎn)化：p1 W4 z2g -p 9.81 1u2WfWe 至-p1 ；U2 z2 gWf3qm /40 10 / 3600 600u 222 1.2m / s0.785d20.785 0.142(1.3 2.0) 10612W.1.22 30 9.81 1506002721.6J/kg不需要泵，液體在壓力差的作用下可自動(dòng)回流至塔中。1-47如附圖所示，水由高位槽經(jīng)管道從噴嘴流入大氣，水槽中水位恒定。已知d1=125mm ,

8、d2=100mm ,噴嘴內(nèi)徑 d3=75mm,U形壓差計(jì)的讀數(shù) R= 80mmHg。若忽略水在管路中的流動(dòng)阻力，求水槽的高度H及噴嘴前壓做了陪圖解：在1一2截面間列柏努利方程PiZ1g1 2 U1Z2g2P21 2一U22習(xí)題1-47附圖(Zl Z2)gP1P21 / 22(U22、U1 )Rg( 01 / 22(U22、U1 )(1)力表讀數(shù)。由連續(xù)性方程U22d1U1 d21251002U11.56u1(2)將（2）代入(1)中,Rg( 0)噴嘴處流速:U1U2Rg( 0)0.721.56U1 1.562 d1U3 U1d30.08 9.81 (13600 1000)3.7m/s0.72

9、10003.7125755.78m/ s2Ui 3.7 10.28m/s9在水槽與噴嘴出口處列柏努利方程，并簡(jiǎn)化1212H u2 10.2825.39 m2g 2 9.81在噴嘴前后列柏努利方程，并簡(jiǎn)化22P4U_4_U322噴嘴處壓力:p4(u2 u2) 1000 (10.282 5.782(1.561 2ui2 u2)0.72U12) 36.1kPa (表壓)21-48如附圖所示，水從傾斜直管中流過，在 A與B截面間接一空氣壓差計(jì)，其讀數(shù) R=10mm,A、B間距離為1m。試求：(1) A、B兩點(diǎn)的壓力差；(2)若管路水平放置而流量不變，則壓差計(jì)讀數(shù)及兩點(diǎn)的壓差有何變化解：(1)等壓面p1

10、p2而 P1 Pa gh，P2 Pb R og h2 R g所以Pag Pb R og h2 R g整理得：Pa Pbo Rg h h2 g1000 0.01 9.81 1 sin 309.81 1000 5kPa(2)對(duì)于等徑管路,U形壓差計(jì)讀數(shù)實(shí)際反映流體流經(jīng)該段的能量損失。因流量不變,流動(dòng)阻力不變，故 U形壓差計(jì)的讀數(shù)沒有變化，即 R大小與管路放置方式無關(guān)。水平放置時(shí),PA Pb Rg 0 Rg 0.01 9.81 1000 98.1Pa1-49欲測(cè)定液體的粘度，通?？刹捎脺y(cè)量其通過毛細(xì)管的流速與壓降的方法。已知待測(cè)液體的密度為912kg/m3,毛細(xì)管內(nèi)徑為 2.22mm,長(zhǎng)為0.158

11、5m,測(cè)得液體的流量為 X1C7m3/s時(shí)，其壓力損失為131mmH2O (水的密度為996kg/m3)。不計(jì)端效應(yīng)，試計(jì)算液體的粘度。解：設(shè)液體的流動(dòng)為層流。液體的流速qV,2 0.785d5.33 10 7"3-20.785 (2.22 10 )0.138m/s由哈根-泊謖葉方程Redu32ul p彳d2 P32ul一一 一 3 2 (2.22 10 3)2322.22 10 3 0.138 9123 31.09.01 10_3 _131 10 3 996 9.810.138 0.15852000所以層流流動(dòng)成立，以上計(jì)算正確，該液體的粘度為x 1-3Pas。39.01 10 3

12、Pa s3m習(xí)題1-50 附圖1-50如圖所示，水在57 X 3mm勺傾斜管路中流過， 管路中裝有U型壓差計(jì)，其讀數(shù)為94mmHg。AB段管長(zhǎng)為5m,閥門的局部阻力系數(shù)為5,管內(nèi)摩擦系數(shù)為。試求：(1) AB兩截面間的壓力差；(2) 水在管中的流量；(3) 若保證水的流量及其它條件不變，而將管路水平放置，則U形壓差計(jì)的讀數(shù)及 AB兩截面間的壓力差有何變化解：(1) U形壓差計(jì)讀數(shù)直接反映兩截面靜壓能與位能總和之差，即(Pa gZA) (PbgZB) ( o )gR(1)則A、B兩截面間的壓力差Pa Pb g(ZB za) ( o )gR1000 9.81 0.3 (13600 1000) 9.

13、81 0.094 14.56kPa(2)對(duì)于均勻的管路，U形壓差計(jì)讀數(shù)實(shí)際反映流體流動(dòng)阻力的大小，即(0 )gRWf,A B將阻力計(jì)算式代入，(0 )gR (-d即(13600 1000) 9.81 0.094 (0.025水流速u 1.77m/s則水的流量qV-d2u 0.785 0.0514(3)當(dāng)水流量及其它條件不變而將管路水平放置時(shí)，由于水的流動(dòng)阻力未發(fā)生變化，而U形壓差計(jì)讀數(shù)又僅反映流體流動(dòng)阻力的大小，因此其讀數(shù)不變，仍為 94mmHg。0.0511.771000u25)3.6110 3m3 /s 13m3 / h由式(1),此時(shí)ZaZb ,則兩截面的壓力差PaPb ( 0 )gR(

14、13600 1000) 9.81 0.094 11.62kPa1-51用壓縮空氣將密度為1200 kg/m 3的堿液自低位槽送至高位槽，兩槽的液面維持恒定。管子規(guī)格為。60X 3.5mm各管段的能量損失分別為Wf,ABWf CDu2, Wf,BC 1.5u2 (J/kg) (u為堿液在管內(nèi)的流速)。兩U形壓差計(jì)中的指木液均為水銀，R=60mm, h=100mm。試求(1)壓縮空氣的壓力Pi; (2) U形壓差計(jì)讀數(shù) R2o習(xí)題1-51附圖P3Wf1 3解：(1)Wf ,BCR1g( 0) 1.5u22Rig( 0) 0.06 9.81 (13600 1200)u 4.051.181.5 110

15、0u 2.01m/s在低位槽1與高位槽2間列柏努利方程12P11 2P2Z1gU1Z2gU2Wf1 222p1222z2gWf1 2z2g u 1.5u u212 9.81 3.5 2.012 131.86Pi158.2kPa (表壓)(2)在低位槽1與B處3間列柏努利方程12 P112zguz3g u322P3pl1 2z3g2- uWf,ABPi23g2.0123158.2 104 9.811200P386.5kPa(表壓)由靜力學(xué)方程P3gh Pa0gR2R2P3 Pagh386.5 101200 9.81 0.10.64m0g13600 9.811-52如圖所示的輸水管路系統(tǒng),測(cè)得A、

16、B兩點(diǎn)的表壓分別為和。已知管子的規(guī)格為89X4.5mmx A、B間管長(zhǎng)為40m, A、間全部局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度為20m。設(shè)輸送條件下水的密度為 1000kg/m3,粘度為1cP,摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系為試求:(1) A、B間的壓頭損失;(2)若在A、B間連接一 U形壓差計(jì)，指示液為汞，則其讀0.3164Re025數(shù)為多少（3）管路中水的流量。解：（1）在A、B間列柏努利方程1zA uA2g2 PA12zB u Bg2g巴 hfABghfAB(ZA、1,22、Zb) (uA Ub ) 2g,、5(2 1.5) 10- c4.10m1000 9.81Pa Pbg(2)U形壓差計(jì)Rg( 0)g hf

17、ABh fAB10004.10 0.325m13600 1000(3)h fAB2le ud 2g .20.3164 lle u2“ 0.25 一0.3164(一)du /d 2g1.750.25 l le uJ25d 2g解得流量1-534.11 0.3164 (-2.70m/s工10000.25 4 02 01.25 c0.0821.75u9.81.2qVdu 0.78542_0.082 2.700.0136m3 /s 48.9m3 /h某廠有一蒸汽鍋爐，每小時(shí)產(chǎn)生煙道氣360000m3,通過煙囪排至大氣中。煙囪底部氣體壓強(qiáng)較地面上的大氣壓強(qiáng)低25mmH2O。設(shè)煙囪是由鋼板挪接而成的圓筒，

18、內(nèi)徑為3.5m,煙囪中氣0.6 kg/m3,平均粘度為。大氣的溫度為 20C,在此溫度下，在煙囪高度范圍內(nèi),大氣的平均密度為1.15 kg/m3。問此煙囪需多少米高（設(shè)相對(duì)粗體的平均溫度為260 C ,在此溫度下煙道氣的平均密度為糙度 /d 0.0004)解：煙囪內(nèi)氣體流速為:uqV360000- 2A 3600 0.785 3.5210.4m/sdu 3.5 10.4Re 0.60.028 10 37.8 105,湍流/d 0.0004,由摩擦系數(shù)圖查得0.0165設(shè)煙囪底部為1-1 '截面,且為基準(zhǔn)水平面，煙囪頂部?jī)?nèi)側(cè)為2-2'截面，在1-1'與2-2'截面

19、間列柏Pig2Ui丁 z12g努利方程式中,p125mmH2O25 10 3 9.81 1000245Pa （表壓）,UiU2 u， Z10, Z2H煙囪內(nèi)側(cè)煙氣壓力P2等于煙囪外側(cè)空氣壓力P2空氣，而空氣看作靜止，根據(jù)靜力學(xué)基本方程P2P2air air gH 1.15 9.81H （表壓）將各已知條件代入柏努利方程-2二45_1.15a=H 0.0165土旦0.6 9.810.69.813.52 9.81解得：H 46.8m1-54密度為800 kg/m 3的油在水平管中作層流流動(dòng)。 已知管內(nèi)徑為50mm ,管長(zhǎng)為120m （包括 所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），管段兩端的壓力分別為 P1 1M

20、Pa , p2 0.95MPa （均為表壓）。已測(cè)得 距管中心r= （R為管子的內(nèi)半徑）處的點(diǎn)速度為 0.8m/s,試確定該油品的粘度。解：根據(jù)圓形管內(nèi)流體層流流動(dòng)時(shí)的速度分布方程,uc習(xí)題1-55附圖（1）管路系統(tǒng)需要離心泵提供的壓頭;當(dāng) r 0.5R 時(shí)，u 0.8 m/s ,代入0.8 Uc 1 0.52解得Uc 1.07m/s平均流速u 0.5uc 0.5 1.07 0.53m/sc根據(jù)哈根I白謖葉方程，層流時(shí)壓力損失P 空-d2則廷 （1 095）106 00520.061Pas32ul 32 0.53 1201-55附圖所示為溶液的循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)量為3m3/h,溶液的密度為900k

21、g/m 3。輸送管內(nèi)徑為 25mm,容器內(nèi)液面至泵入口的垂直距離為 3m,壓頭損失為1.8m,離心泵出口至容器內(nèi)液面的壓頭損失為 2.6m。試求：（2）泵入口處壓力表讀數(shù)。解：（1）對(duì)于循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)，泵所提供的壓頭完全用于克服管路阻力，即He hf 1.82.6 4.4m（2）在容器液面與泵入口處2間列柏努利方程Pjg2Uiz12g2P2 U2-z2g 2gh f1 2U2qV-20.785d23/360020.785 0.02521.7m/ sP22/ U2g(z12gh f1 2)900 9.81 (31.721.8) 9.29kPa2 9.81/1-56如附圖所示，將密度為920 kg/

22、m3,粘度為s的液體利用位差從貯槽A送入貯槽B, A、B槽中氣相壓力分別為 57kPa、60kPa。管路為 22 2 mm的鋼管,其長(zhǎng)度（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為25m o試求管內(nèi)液體流量。解:在高位槽液面1-1'與管出口外側(cè)2-2間列柏努利方程:Pig2 U12gZ1P2g2U2-z22gh f ,1 2簡(jiǎn)化P1P2 gZ1hf ,1其中hf,1le2g設(shè)流動(dòng)為層流，則64Rehf,132 ud2代入（1)式P1P2 g32 u ld2 g校核:Pi P2zgd232 l le_ 一 一 357 60 10349209.812 0.0182 920, 0.89m / s32 0

23、.015 25duRe 0.018 920 0.89 983 20000.015故假設(shè)成立，以上計(jì)算有效流量qV-d 2u 0.785 0.0182 0.89 2.26 10 4m3/s43 .0.81m3 /h1-571000 kg/m3、1.31cP的冷卻水由高位槽送往常壓冷卻塔噴淋（見附圖），輸送管尺0.3164 4 計(jì)Re解：在高位槽液面1與噴嘴出口 2面間列柏努利方程,且以2面為基準(zhǔn)面2PiUig 2gP2g2 U22gZ2hf式中,Zi10m,UiU20,PiP20,Z2 0簡(jiǎn)化Zihf習(xí)題1-57 附圖Zid 2g2gzidle2 9.81 10 0.081200.131寸為89

24、 4.5mm,直管及全部局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度之和為120m ,設(shè)湍流時(shí)摩擦系數(shù)可按算，試求冷卻水流量。設(shè)流動(dòng)為湍流,0.3164C 0.25 Re%U2 0.131 0.25Re1.75 U0.250.131 d0.31640.250.1310.08 1000-，-30.3164 1.31 106.512.92m/s驗(yàn)證:Redu0.08 2.921000一 一 31.31 101.78 105為湍流，以上計(jì)算正確。滌塔填料層的壓力損失為。管壁的絕對(duì)粗糙度取為0.15mm ,大氣壓冷卻水流量qv-d2u 0.785 0.082 2.92 0.0147m3 / s 52.9m3 /h41-58從設(shè)備

25、排出的廢氣在放空前通過一個(gè)洗滌塔，以除去其中的有害物質(zhì)，流程如附圖所示。氣體流量為3600m3/h ,廢氣的物理性質(zhì)與50 c的空氣相近，在鼓風(fēng)機(jī)吸入管路上裝有 U形壓差計(jì)，指示液為水，其讀數(shù)為60mm o輸氣管與放空管的內(nèi)徑均為 250mm ,管長(zhǎng)與管件、閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為55m （不包括進(jìn)、出塔及管出口阻力）放空口與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口管水平面的垂直距離為15m,已估計(jì)氣體通過洗力為kPa。試求鼓風(fēng)機(jī)的有效功率。解:以吸入管測(cè)壓處為1-1詢，洗滌塔管出口內(nèi)側(cè)為2-2'面,列柏努力方程：WfcP11 2P21 2z1 gu1Wez2gu222簡(jiǎn)化:巴Wez2 gWf其中:P1H2OgR100

26、0 9.81 0.06 588.6 pa3600/360020.785 0.25220.38m/s50 c空氣物性：31.093kg/m ,19.6610 Pa sRedu0.25 1.093 20.382.8410519.6100.152500.0006查得0.018Wf (-(0.018 羲1.5)2、u出)22、u出)一2220.382-P'32.45 101.0933375J / kgWe z2gWf p1 /15 9.81 3375 588.6/1.0932984J/kgNe qmWe qV W 36001.093 2984 3.26kW36001-59如附圖所示，高位槽中水

27、分別從 BC與BD兩支路排出，其中水面維持恒定。 高位槽液面與兩支管出口間的距離為10m。AB管段的內(nèi)徑為 38mm、長(zhǎng)為28m； BC與BD支管的內(nèi)徑相同，均為 32mm,長(zhǎng)度分別為 12m、15m （以上各長(zhǎng)度均包括管件及閥門全開時(shí)的當(dāng)量長(zhǎng)度）。各段摩擦系數(shù)均可取為。試求:(1)BC支路閥門全關(guān)而 BD支路閥門全開時(shí)的流量;D習(xí)題1-59 附圖(2)BC支路與BD支路閥門均全開時(shí)各支路的流量及總流量。解：（1）在高位槽液面與 BD管出口外側(cè)列柏努利方程:Pl12P21 2z1 g - u1z2 g - u2Wf22簡(jiǎn)化： zgWfABD而 WfABD WfAB WfBD2 lAB u1d1

28、 22 lBD u2d2 22810 9.81 0.03 0.0382U10.03150.0322U22化簡(jiǎn)11.05U； 7.03U298.1又由連續(xù)性方程：U2 (-d1) 2U1 (38)2U1 1.41U1d232代入上式： 22 211.05U17.03 1.41 Ui 98.1解得：u1 1.98m/s流量：qV -d12U10.785 0.0382 1.98 2.244 10 3m3/s 8.08m3/h4(2)當(dāng)BD, BC支路閥均全開時(shí)：C , D出口狀態(tài)完全相同，分支管路形如并聯(lián)管路,WfBCW fBD2 2lBC u3lBD u2d3 2d2 22212U315U2U31

29、.118U2又qV1 qV2 qV3d2U24,4d2U3U11.502U2(2)在高位槽液面與 BD出口列柏努利方程:zgWfWfABWfBD2228 u215 u210 9.81 0.031 0.0320.038 20.032 2_ 2_211.05U17.03U298.1（3）將（2）代入（3）式中：2 2211.05 1.502 u2 7.03U2 98.1解得：u2 1.752m/su12.63m/su31.96m/s流量：qd12u10.785 0.0382 2.63 2.98 10 3m3/s 10.73m3 /h422333qV2 d2U20.785 0.0321.752 1.

30、408 10 m /s 5.07m /h22333qV3 -d3u3 0.785 0.0321.96 1.576 10 m /s 5.67m /h41-60 一銳孔直徑為0.06m的孔板流量計(jì)，安裝在直徑為0.154m的管道中。密度為 878 kg/m 3、粘度為的石油流過此管道，測(cè)得銳孔兩側(cè)的壓力差為。試計(jì)算石油的流量。解：A (_006)2 0.151 A 0.154設(shè)& Rec,查得 Co 0.612 p2 2 93.2 10333qV C0A0 0.61 0.785 0.062 0.0251m3/ s 90.4m3/h.878qV0.0251u 22 1.35m / s0.78

31、5d10.785 0.154Re % 0.154 工巴878 4.45 104Rec 2 1044.1 10 3假設(shè)正確，以上計(jì)算有效。1-61用離心泵將常溫水從蓄水池送至常壓高位槽(如附圖所示)。管路的尺寸為 57 3.5mm,直管長(zhǎng)度與所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為240m,其中水池面到 A點(diǎn)的長(zhǎng)度為60m,摩擦系數(shù)取為。輸水量用孔板流量計(jì)測(cè)量，孔板孔徑為 20mm,流量系數(shù)為，讀數(shù)為 0.48m,兩U形壓差計(jì)的 指示液均為汞。試求：(1)每kg水從泵所獲得的凈功;(2) A截面處U形壓差計(jì)讀數(shù) R;(3)若將常壓高位槽改為高壓高位槽，則 u形壓差計(jì)讀數(shù)Ri、R2如何變化解：(1)每kg水從

32、泵所獲得的凈功即為有效功Lt 31在水池1-1與高位槽2-2'間列柏努利方程，且以1-1截面為基準(zhǔn)面，有習(xí)題1-61附圖式中,流量:qv代入,WezgU20 , P1P20 (表壓)，z1 0 , z22R2g( 0)C0A0 15m2 2 0.48 9.81 (13600 1000) 0.63 0.785 0.022 2.15Vs u -AWf32.15 1020.785 0.05l le U2-d"2"1000103 一 3/m /s1.1m/ s0.0222400.051.1263.9J/kgWe z2gwf 159.8163.9211J / kg(2) A截

33、面U形管壓差計(jì)讀數(shù) R1 :在A-A'與2-2間列柏努利方程，并簡(jiǎn)化2Pau一 一Z2 g2Wf,A 2Wf,A0.0222240 60 1.147.9J / kg0.05Pa(z2gWf,A2u2)1000(19.81 47.91.12257.1kPa(表壓)對(duì)于U形壓差計(jì)Pa1 R1R10gR10 g45.71 1010009.810.54m13600 1000 9.81(3)當(dāng)將常壓高位槽改為高壓高位槽時(shí)，管路特性曲線發(fā)生變化，新工作點(diǎn)如圖所示，流量減少，故R2降低;Q' QQQ J -> u J -> Wf1-A J ,同時(shí) We T Pa T 一 R1 T

34、R2g( 0)R2( 0)g18.9m習(xí)題1-62 附圖1-62如圖所示的輸水實(shí)驗(yàn)裝置，已知泵進(jìn)、出管路直徑相同，內(nèi)徑均為65mm,兩水池液面間的垂直距離為15m,孔板流量計(jì)的孔徑為 25mm,流量系數(shù)為。已測(cè)得孔板流量計(jì)U形壓差計(jì)Ri=0.4m,泵進(jìn)、出口間 U形壓差計(jì)R2 = 1.5m,指示液均為汞。試求：(1)泵的有效功率；(2)管路系統(tǒng)的總壓頭損失；(3)寫出此管路特性方程。解：(1)在泵進(jìn)、出口間列柏努利方程，簡(jiǎn)化得P2 Pi,、He (Z2 Z1)g1.5 (13600 1000)1000流量:C0A0. 2R1g( 00.620.785 0.0252 2 0.4 9.81 (13

35、600 1000)10003.0253310 m /s有效功率：Ne QH g 3.025 10 3 18.9 1000 9.81 561W(2)在兩液面間列柏努利方程，簡(jiǎn)化得He H0 hfhf He H 0 18.9 15 3.9m(3)設(shè)管路特性方程為He A BQ2 15 BQ2將 Q 3.025 10 3m3/s,He 18.9m代入，3 218.9 15 B (3.025 10 )得 B 4.262 105所以管路特性方程為H e 15 4.262 105Q21-63用離心泵將水從敞口貯槽送至密閉高位槽。高位槽中的氣相表壓為，兩槽液位相差且維持恒定。已知該泵的特性方程為H 40 7

36、.2 104Q2 (H-m, Qm3/s),當(dāng)管路中閥門全開時(shí)，輸水量為0.01 m3/s,且流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū)。試求：(1)管路特性方程；(2)若閥門開度及管路其它條件等均不變，而改為輸送密度為1200 kg/m3的堿液，求堿液的輸送量。解：(1)設(shè)輸送水時(shí)管路特性方程為H e A BQ 23其中，Az _p 1098.11020g10009.81當(dāng)輸水量為 m3/s時(shí)，由泵特性方程與管路特性方程聯(lián)立：42_2407.2 100.0120B 0.01得B 1.28 105即此時(shí)管路特性方程為He 20 1.28 105Q2(2)當(dāng)改送密度為1200 kg/m 3的堿液時(shí)，泵特性方程不變，此

37、時(shí)管路特性方程18.398.1 10310 1200 9.81流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)，且閥門開度不變，則 B不變。因此管路特性方程變?yōu)? _ 2 He 18.3 1.28 10 Q將該方程與泵特性方程聯(lián)立，_4 - 25 _ 240 7.2 10 Q 18.3 1.28 10 Q可得堿液輸送量Q 0.0104m3/s習(xí)題1-64 附圖1-64將河水用兩臺(tái)型號(hào)相同的離心泵串聯(lián)輸送至高位槽，流程如圖所示。管內(nèi)徑均為100mm,吸入管路長(zhǎng)為45m (包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度)，摩擦系數(shù)取為，泵入口處真空表讀數(shù)為40kPa。已知單泵的特性方程為h 20 5Q2 (Hm,Qm3/min),試求：(1)輸水

38、量；(2)串聯(lián)泵的有效功率。解:(1)以水池液面為1 1面，泵入口處為2 2截面，在二者間列柏努利方程:簡(jiǎn)化代入解得輸水量(2)P1-1 2P2z1g2 ui1 2 z2g 2U2WfWf1 2Z2 gU22l le U2-d240000 31000u2 1.34m/sQ - d 2u24串聯(lián)泵特性方程H 2(200.785-25Q2)Wf45 0.024 -0.19.810.121.34一 一 240 10Q5.4u225.4U2_23 ._3.1.05 10 2m3/s 37.9m3/h當(dāng) q 1.05 10 2m3/s0.63m3/min 時(shí)，壓頭有效功率2H 40 10 0.632 3

39、6.03mNe QH g 1.05 10 2 36.03 1000 9.81 3.71kW1-65如附圖所示，用離心泵將某減壓精儲(chǔ)塔塔底的釜液送至貯槽,泵位于塔底液面以下 2m處。已知塔內(nèi)液面上方的真空度為 500mmHg ,且液體處于沸騰狀態(tài)。吸入管路全部壓頭損失為0.8m,釜液的密度為890kg/m3,所用泵的必需汽蝕余量為2.0m ,問此泵能否正常操作解：因塔內(nèi)液體處于沸騰狀態(tài)，則液面上方的壓力即為溶液的飽和蒸汽壓，即Po Pv該泵的允許安裝高度:Po Pvc- 一 (NPSH)rhf 吸入g2.0 0.82.8m而實(shí)際安裝高度Hg實(shí)2.0m Hg允，說明此泵安裝不當(dāng)，泵不能正常操作,會(huì)

40、發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。/r-6TkPa(>kW)1-66用離心泵將密度為 1200kg/m 3的溶液，從一敞口貯槽送至表壓為57 kPa的高位槽中。貯槽與容器的液位恒定。輸液量用孔徑為20mm、流量系數(shù)為的孔板流量計(jì)測(cè)量，水銀U型壓差計(jì)的讀數(shù)為460mm。已知輸送條件下離心泵的特性方程為H=40 (Q的單位為m3/h, H的單位為 m)。試求：(1)離心泵的輸液量(m3/h )；(2)管路特性方程；(3)若泵的轉(zhuǎn)速提高 5%,此泵的有效功率為多少(解：(1)輸液量:Q C0A0 2Rg( 0)0.65 0.785c-2 2 0.46 9.81 (13600 1200)3 33/u0.02 , 1.97 10 m /s 7.09m /h,1200(2)設(shè)管路特性方程為2He A BQ10當(dāng)流量Q7.09m3/h時(shí),壓頭357 1014.841200 9.81407.09m3/h38.4m代入管路特性方程一一_2_2 一0.031Q40 0.031 7.0938.4m38.4， 一 -_ _ 214.84 B 7.092B=He_214.84 0.469Q(3)轉(zhuǎn)速增加5%,則 n =Q二；n1.05 n()2 1.052nH=代入泵原特性方程中,0.907H40_'. 20.031 (0.