01第一章流体流动输送习题.doc

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1、39第一章习题详解工程训练某食品厂一生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m，管内径为75mm，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m。液体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。流体流经换热器的局部阻力系数为0.32。离心泵在转速n＝2900r/min时的H-Q特性曲线数据如下：Q/(m3/s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H/m2625.524.5232118.515.5128.5现因生产需要，要求流量增加为0.0055m3/s，其他

2、条件不变，试通过计算，提出几种不同的解决方案，并对其进行比较。（工厂有同型号备用泵）解：取贮水池液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，在两截面间列柏努利方程。以1-1截面所在水平面为基准面其中：z1＝0m，z2＝10m，u1≈u2≈0，p1＝p2＝0(表压)，则，管路特性方程为根据离心泵特性曲线数据及管路特性曲线方程绘制，两曲线交点即为离心泵的工作点。则其流量为：0.0047m3/s；扬程为：19.1m现需流量增加到0.055m3/s方案1：改变泵的转速39则此时扬程为：26.2m。方案2：根据生产任务要求，购置新泵。方案3：两台泵串联则其流量为：0.00

3、65m3/s；扬程为：27.5m。方案4：两台泵并联则其流量为：0.0056m3/s；扬程为：23.5m。方案比较：改变泵的转速：需要变速装置或能变速的原动机；改变转速时，要保证其转速不能超过泵的额定转速。换泵：直接简便，但需设备投入。串并联：利用工厂的闲置备用泵，不增加投资；串并联均能使流量和扬程增加，但由于本案管路系统阻力较高，相比之下，采用串联操作流量超出生产要求太多，还需关小阀门以调节流量，多消耗能量，不经济。所以，最终采用方案4，两泵并联以满足新的生产任务。39习题详解1-4用一复式U形管压差计测定水流管道A、B两截面间的压差，压差计的指示液为汞，两

4、段汞柱之间充满水，测压前两U形压差计的水银液面为同一高度。今若测得h1＝1.2m，h2＝1.3m，R1＝0.9m，R2＝0.95m，问管道中A、B两点间的压差ΔpAB为多少？（先推导关系式，再进行数字运算）。解：则代入数据得：1-5密度为920kg/m3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为Φ60mm×3.5mm，两支管尺寸分别为Φ38mm×3.5mm与Φ25mm×3.5mm。已椰子油在总管中的流速为0.8m/s，且两支管中的流量比为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：则求解得流速分别为：u1＝1.61m/s，u2＝2.17

5、m/s由此得出其体积流量：质量流量：，质量流速：，391-6某输水管路，水温为20℃，管内径为200mm，试求：（1）管中流量达到多大时，可使水由层流开始向湍流过渡？（2）若管内改送运动粘度为0.14cm2/s的液体，并保持层流流动，求管中最大平均流速？解：（1）查得20℃水的ρ＝998.2kg/m3，μ＝1.005×10－3Pa·s时，水由层流开始向湍流过渡即流量达到时，水由层流开始向湍流过渡。（2）可保持层流则管中最大流速为1-7一虹吸管放于牛奶贮槽中，其位置如图所示。贮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。贮槽液面高度视为

6、恒定。解：取贮槽液面为1-1截面，虹吸管出口为2-2截面，在两截面间列柏努利方程。以2-2截面所在水平面为基准面，流动阻力忽略不计。其中：z1＝h，u1≈0，z1＝0，p1＝p2＝0(表压)得则虹吸管流量为：习题1-7　附图习题1-8　附图1-9敞口高位槽中的葡萄酒（密度为985kg/m3）经Φ38mm×2.5mm的不锈钢导管流入蒸馏锅，如图所示。高位槽液面距地面8m，导管进蒸馏锅处距地面3m，蒸馏锅内真空度为8kPa。在本题特定条件下，管路摩擦损失可按Σwf＝6.5u2J/kg（不包括导管出口的局部阻力）计算，u为葡萄酒在管内的流速（m/s）。试计算：（1）

7、导管A-A截面处葡萄酒的流速；（2）导管内葡萄酒的流量。解：在高位槽液面与导管出口内侧截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面其中：z1＝8m，z2＝3m，u1≈0，p1＝0(表压)，p2＝－8000Pa(表压)，Σwf＝6.5u2J/kg39因为管径不变，故导管内各截面处流速相等，u2＝u。代入上式得则导管A-A截面处葡萄酒的流速u＝2.86m/s流量1-13拟用泵将葡萄酒由贮槽通过内径为50mm的光滑铜管送至白兰地蒸馏锅。贮槽液面高出地面3m，管子进蒸馏锅处高出地面10m。泵出口管路上装有一闸阀调节流量，管路总长80m（包括除调节阀以外的所有局部阻力的当量长

8、度）。葡萄酒的密度为985kg/m3，