计算题解题概要

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1、2．如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管口入口端15m处安有以水银为指示液的U形管压差计，其一臂与管路相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20m。（1）当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm，当闸阀部分开启时，测得R=400mm，h=1400mm。摩擦系数可取0.025，管路入口处局部阻力系数为0.5。问每小时从管中流出水多少立方米？（2）当闸阀全开时，U管压差计的静压强为若干（Pa，表压

2、）？闸阀全开时，le/d=15，摩擦系数仍可取0.025。解：在该题所示的附图内，标出几个需列方程的平面。为贮水槽所在的平面，和为U管压计和管路出口的截面，并取水平管中心线所在的水平面为基准面(1)闸阀关闭时(H为贮槽水面的高度)代入数据，解得当阀门开启之后(表压)在贮槽液面与间列柏努利方程，得(1)其中(表压)(表压)(2)将(2)代入(1)式，整理可得到：解得水的流量在(1)中，由于贮槽中水位不变，时稳态流动，故水平管中水的流速不变，只需求。为此需用柏努利方程，但在哪两个面之间应用？没有相关量且阀门开度不

3、知道，阻力系数难以计算。在贮槽与压差计之间用柏努利方程。在(2)中：欲求，仍应使用柏努利方程，此时闸阀全开，，对水平管，，故.可求出，然后代入到的式中可知，为求应在与间列柏努利方程(2)当闸阀全开时，在与间列柏努利方程，得(3)其中(表压)(4)把(4)代入(3)，整理得，解得再在和间列柏努利方程，得其中，，(表压)，于是(表压)3.用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为38.4T/h,高位槽中液面比油池中液面高20m,管路总长(包括阀门及管件的当量长度)430m,进出口阻力不计。管径为φ108×4m

4、m,若油在输送温度下的比重为0.96,粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率η=50%。【解】对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：He=△Z+λ[(l+Σle)/d](u2/2g)△Z=20ml+Σle=430md=108-2×4=100mm=0.1mu=Vs/0.785d2=38400/3600×0.785×0.12×960=1.415m/sRe=duρ/μ=0.1×1.415×960/3430×10-3=39.6<2000λ=64/Re=64/39.6=1.616He=20+1.616×(4

5、30/0.1)×(1.4152/2×9.81)=729.2mN=Q·He·ρg/η=38400×729.2×9.81/(3600×0.5×1000)=152.6kw4.如图所示，常温的水在管道中流过，两个串联的U形管压差计中的指示液均为水银，密度为rHg，测压连接管内充满常温的水，密度为rw，两U形管的连通管内充满空气。若测压前两U形管压差计内的水银液面均为同一高度，测压后两U形管压差计的读数分别为R1、R2，试求a、b两点间的压力差。解：，，，，而，所以5.为了测定套管式甲苯冷却器的传热系数,测得实验数据如

6、下：冷却器传热面积A＝9m2,甲苯的流量为2000kg/h,由80℃冷却到40℃,甲苯的平均比热为1.84kJ/（kg.K）。冷却水从20℃升高到30℃,两流体呈逆流流动,求所测得的传热系数K为多少?若水的比热为4.18kJ/（kg.K）,求水的流量。【解】热负荷Q＝ｗhｃPh（T1－T2）＝2000/3600×1.84（80－40）＝40.9ｋｗΔt：80→4030←20________________5020Δt＝（50－20）/ｌｎ（50/20）＝32.7℃K＝Q/（AΔtm）＝40.9×103/（

7、9×32.7）＝138.9ｗ.m-2.K-1Q＝ｗCｃPC（t2－t1）ｗ＝Q/[ｃPC（t2－t1）]＝40.9/[4.18（30－20）]＝0.978kg.s-1＝3522kg.h-16.在一米长的冷却器内用水并流冷却热油。水的进、出口温度分别为285K及310K，油的进、出口温度分别为420K及370K。若加长冷却器使出口油温下降20K，问冷却器的长度应为多少？设油和水的流量、进口温度及冷却器的其他尺寸保持不变。【解】先求未加长的情况，由热量衡算：并流时冷却器长1m，故传热面积为冷却器加长后，油出口温

8、度降为350K，由于传热面积增加，故冷却水出口温度增加，设水的出口温度为t1:设冷却器长度为Lm,则7、用泵将5℃的水从水池吸上，经换热器预热后打入某容器。已知泵的流量为1000kg/h,加热器的传热速率为11.6W，管路的散热率为2.09kw,泵的有效功率为1.2kw。设池面与容器的高度不变，求水进入容器时的温度。(1)水的内能增加值如图2-2，以0-0'面为基准面，列1-1’.2-2’截面间的柏