化工原理习题详解 1.流体流动(8)

图1-27计算题2附图

3.【武汉理工大学2003年】用泵将常压贮槽中的稀碱送进蒸发器浓缩，如图，泵的进口为Φ87×3.5mm的钢管，碱液在进口管中流速为1.4m/s，泵的出口为Φ75×2.5mm的钢管，贮槽中碱液液面距蒸发器入口的垂直距离为8.0m，碱液在管路系统的能量损失为50J/Kg，蒸发器内碱液蒸发压力保持在19.6kpa（表压），碱液密度为1100kg/m3，试计算泵的有效功率。

图1-28计算题3附图

4.【天津大学2001年】用离心泵将贮槽A中的液体输送到高位槽B（两个槽均敞开），两槽液面保持恒定，两液面的高度差为12m，管路内径为38mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门、流量计的当量长度）。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为20mm，流量系数为0.63，U管压差计读数R为540mm，指示液为汞，操作条件下液体密度为1260 kg/m3，黏度为1×10-3Pa?s。若泵的功率为60%，试求泵的轴功率，KW。 摩擦系数可用下式计算：

滞流时 λ=64/Re

湍流时 λ=0.3164/Re0.25

图1-29计算题4附图

5.【浙江大学 2000年】如图用长L、直径d1的管1和长L、直径d2的管2串联（d1>d2），将容器A中的液体送至容器B内。已知容器A、B液面上方的表压分别为p1、p2（p1>p2），两容器间的液位差和管路中所有局部阻力损失可忽略不计。现由于生产急需，拟采用库存的一长L、直径d2的管3来增大管路的输送能力。有人提出在管1上并联管3，另一有人提出应在管2上并联管3。试分析比较两种方案的流量大小（或给出证明）。假设管内流动均为湍流，且所有摩擦系数近似认为是一常数λ。

图1-30计算题5附图

1.5同步练习答案 1.5.1选择及填空答案 1．2R(?0??)/?u2

2．(1) E (2)C (3)B

3．增加了流动阻力损失；增加了湍流程度。 4．流体流动时惯性力与黏性力的对比关系。 5．400J/kg

6．小，0.882 2.205 m3/h 7．4, 16

8．下降，降低泵的安装高度 9． B 10． C 11． ???12． A

du， 牛顿型流体层（滞）流流动。 dy13． 7.869×104， 213.3。 14．A, A 15．16 , 8 16．D 17．C

18．增大，减小 19． A

1.5.2计算题答案

1.【解】对于此流体输送系统：

V40u???1.42m/s 220.785d3600?0.785?0.1Re?du???0.1?1.42?890?675.83

0.187由此判断流体处于层流运动则有：

??对于总管路的阻力损失：

64?0.095 Relu24501.422?hf??d2?0.095?0.12?429.63J/kg

对两槽液面列柏努利方程为：

we?zg??hf?20?10?429.63?629.63J/kg

Ne?wV??629.63?40?890?6.23KW 36002. 【解】（1）由题意知，此孔板流量计计算公式为：V?3.32?10?3代入数值为：

?p? V?3.32?10?3?p??3.32?10?3R(?Hg??)g? ?3.32?10?30.185(13600?1000)10?0.016m3/s

1000可以求出：

V0.016??3.03m/s 220.785d0.785?0.082对两水槽液面列柏努利方程：

u??zg??hf

603.0323.03210?z?0.026??7.5

0.08222?z?12.12m

（2）阀门处的压差计示数可表示如下：

?p示?代入数值为：

??hf

?p示3.032?7.5 10002?p示?34.43KPa

又?p示?R(?0??)g，即：34.43?1000?R(13600?1000)10 可求出：

R2?0.273m

由柏努利方程可以看出：此时的压强差即压力表所示，即：

?p?34.43KPa

（3）流速变为原来的0.9倍即：

u?0.9u原?2.73m/s

因流量正比于流速则

V?0.9V原?0.014m3/s

代入流量计算公式

V?3.32?10?3R(?Hg??)g? 0.014?3.32?10?3R1(13600?1000)101000 R1?0.149mHg?149mmHg

此时对两槽间列柏努利方程得：

?zg??hf

602.7322.73212.12?10?0.026???

0.08222??13.50

3. 【解】对于稳定流动的连续性方程为：

(ud2)入?(ud2)出

1.4?0.082?0.072u出

u出?1.83m/s

对贮槽液面和蒸发器入口列柏努利方程为：

u219.6?1031.832we?zg????hf?8.0?10???50

?211002p表?149.49J/kg

Ne?wV??149.49?0.785?1.4?0.082?1100?1.16KW

4.【解】对于孔板流量计，其流量计算为

V?C0A02R(?0??)g??0.63?0.785?0.022?0.0020m3/s

2?0.54(13600?1260)?10

1260流速为：

u?V?1.76m/s

0.785d2du?此时的流体的雷诺数

Re???8.51?104

则此时流体处于湍流状态。 由题意知，摩擦因数计算为

??0.3164/Re0.25=0.019

对A、B两液面列柏努利方程为

501.762lu2?10?12?0.019?we?gz???158.72J/kg

0.0382d2有效功率为

Ne?weV??396.47W

轴功率为

N?Ne/??0.66KW

5. 【解】两管路上的阻力表示为：

lu2?l?V?lV21? ??hf??d2?2d?2?25?0.785d?2?0.785d则对于小管径的支管2其阻力损失较大，

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