第1章流体流动及输送

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1、第一章流体流动和输送1-1烟道气的组成约为N275%，CO215%，O25%，H2O5%（体积百分数）。试计算常压下400℃时该混合气体的密度。解：Mm=SMiyi=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1rm=pMm/RT=101.3×103×30.1/(8.314×103×673)=0.545kg/m31-2已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多少？解：成都pR=95-8=87

2、kPa（真空度）拉萨pR=62-8=54kPa（真空度）1-3用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。在某气速下测得R1为400mmHg，R2为90mmHg，R3为40mmH2O，试求上述值。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=65766.2-12399.8=53366.4Pa1-4如附图所示，倾斜微压差

3、计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为r0，空气密度为r，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角a为30º时，若要忽略贮液器内的液面高度h的变化，而测量误差又不得超过1%时，试确定D/d比值至少应为多少？17习题解解：由静力学方程Dp=R(r0-r)g=R1sina(r0-r)g=R1(r0-r)g/2(1)若忽略贮液器内液面高度的变化，则斜管内液位为：R’=R-h液柱长度：R1’=R1-h/sina=R1-2hDp’=R’(r0-r)g=R1’(r0-r)g/2=(R1/2-h)(r0-r)g又pD2h/4=pd2R1’/

4、4D2h=d2R1’=d2(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)相对误差为(Dp-Dp’)/Dp≤0.001代入式（1）和（2）：(Dp-Dp’)/Dp=1-1/[1+2(d/D)2]≤0.001解得：d/D≤0.02237即D/d≥44.71-5一虹吸管放于牛奶储槽中，其位置如图所示。储槽和虹吸管的直径分别为D和d，若流动阻力忽略不计，试计算虹吸管的流量。储槽液面高度视为恒定。解：p1/r+u12/2+gz1=p1/r+u22/2+gz2p1=p2，u1=0，z1

5、=h，z2=0，u2=u2gh=u2u=(2gh)1/2qv=0.785d2u2=0.785d2(2gh)1/21-6密度为920kg/m3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为f57mm×3.5mm，两支管尺寸分别为f38mm×2.5mm和f25mm×2.5mm。已知椰子油在总管中的流速为0.8m/s，且f38mm×2.5mm与f25mm×2.5mm两支管中流量比为2.2。试分别求椰子油在两支管中的体积流量、质量流量、流速及质量流速。解：qv=0.785×0.052×0.8=1.57×10-3m3/s17习题解qv1+qv2=1.57×10-3m

6、3/sqv1=2.2qv2qv1+qv2=3.2qv2=1.57×10-3m3/sqv2=1.57×10-3/3.2=4.91×10-4m3/sqv1=2.2qv2=1.079×10-3m3/sqm2=rqv2=920×4.91×10-4=0.452kg/sqm1=rqv1=920×1.079×10-3=0.993kg/su2=qv2/0.785d22=4.91×10-4/(0.785×0.022)=1.564m/su1=qv1/0.785d12=1.079×10-3/(0.785×0.0332)=1.262m/sw2=ru2=920×1.564

7、=1438.6kg/(m2.s)w1=ru1=920×1.262=1161kg/(m2.s)1-7用一长度为0.35m的渐缩管将输水管路由内径100mm缩至30mm。当管内水流量为0.52m3/h，温度为10℃时，问：（1）在该渐缩管段中能否发生流型转变；（2）管内由层流转为过渡流的截面距渐缩管大端距离为多少？解：u1=qv1/0.785d12=0.52/(3600×0.785×0.12)=0.0184m/sRe1=d1u1r/m=0.1×0.0184×1000/0.0013077=1407<2000u2=qv1/0.785d22=0.52/(3

8、600×0.785×0.032)=0.20445m/sRe2=d2u2r/m=0.03×0.2045×1000/0.0013077=46