流体及流体机械习题精选课堂版.docx
- 文档编号:26363825
- 上传时间:2023-06-18
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:108.44KB
流体及流体机械习题精选课堂版.docx
《流体及流体机械习题精选课堂版.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《流体及流体机械习题精选课堂版.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
流体及流体机械习题精选课堂版
1.水平串联的两直管1、2,管径di=d2/2,管道1长为100m,已知流体在管道1中的雷诺数(Re)1=1800,今测得某流体流经管道
1的压强降为0.64(m液柱),流经管道2的压强降为0.064
(m液柱),试计算管道2的长度(设局部阻力可略去)
解:
d1=d2/2u1=4u2Re2/Re1=1/2Re2=900
Xi=64/Re1=0.0356沁=0.071
△Pf2/APf1=h(l2/d2)(U22/2)P他1嗣1)(52/2)P]=0.064/0.64
l2=16X100X).064/0.64=160m
2.某流体在管内作层流流动,若体积流量不变,而输送管路的管径增加一倍,求因摩擦损失而引起的压力降有何变化?
解:
已知:
d2=2d1贝u1/u2=(d2/d1)2即:
u2=u1/4
^2=l2=l1
将上述各项代入并比较:
现/原:
△P2/Ap1=1/16
答:
因摩擦而引起的压降只有原来的1/16
3.
如本题附图所示,槽内水位维持不变。
槽底部与内径为100mm钢管相连,管路上装有一个闸阀,阀前离
管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计,测压点
与管路出口端之间距离为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,管路摩擦系数取0.02,入口处局部阻力系数取0・5,问每小时从管中流出水量为多少
m3。
(2).当阀全开时(取闸阀全开le/d=15,2=0.018),测压点B
处的静压强为若干pa(表压)。
解:
(1)当闸阀全关时,根据静力学关系:
(ZA+h)pg=
RPHgg得水槽液位高度:
ZA=RpHg/p-h=0.6XI3.6-
1.5=6.66m列A-A与B—B截面柏努利方程式
ZA=uB?
/2g+Pb/pg+刀hfAB
PB/Pg=(RPHg—hp)/p
=(0.4>13600—1.4X000)/1000=4.04m
ZA—PB/pg=uB2/2g+(入(l/d)+ZUB2/2g
=(1+X(1/d)+Zub?
/2^
6.66—4.04=(1+0.02>5/0.1+0.5)uB?
/2g
=4・5UB?
/2g
「•uB=3.38m/s
V=n/4Xd2uX3600
=0.785XJ.12X3.38X600=95.5m3/h
(2)当闸阀全开时,列A—A与C—C截面柏努利方程:
Za=uc2/2g+ZhfAc=(1+X(1+le)/d+0Uc2/2g
6.66=(1+0.018(35/0.1+15)+0.5)uc2/2g
解得uC=4.02m/s
由A—A与B—B截面间柏努利方程式得:
Za=uB/2g+Pb/Pg+AB
=PB/Pg+(1+X(1/d)+ZUB2/2g
「•Pb/Pg=ZA—(1+X(1/d)+0UB2/2g
=6.66—(1+0.018XI5/0.1+0.5)X4.022/(2981)=3.2m
•••PB=3.2>1000X9.81=31392N/m2
4.如下图所示,用离心泵将密封储槽中的20C的水通过内径为
100mm的管道送往敞口高位槽。
两储液槽面高度差为10m,密
封槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg(真空度),泵进口
处真空表p3读数为294mmHg(真空度)。
泵出口管路上装有一个孔板流量计,其孔口直径d0=70mm,流量系数a=0.7,U型
水银压计差读数R=170mm。
已知管路总能量损失为44J/kg,
试求:
1、出口管路中水的流速。
2、泵出口处压力表P4的指示值为多少?
(已知P3与P4相距0.1m)
解:
⑴•••qv=aA(△P/p0)5
△P=Rg•(pP=0.178聚>913600-1000)=2.1104X
V=0.7X(n/4)X(0>7)1W4^2/1000)0.5=0.0174m3/s
•••u=V/(0.785d2)=0.0174/(0.7850.01)=2.22[m/s]
⑵选低位水池的水平为基准面,取1-1、2-2两截面建立柏努利
方程:
Z1+(p1/pg)+(u2/2g)+H=Z2+(p2/pgf+2g)+艺hf'
u1=u2=0Z仁0p2/pg~0
•••H=Z2+Xhf-(p1/pg)=10+(44/9.81)+0.6X13.6=2^mH
再选泵入口管所在面为基面,取3-3、4-4两截面建立柏努利方
程:
Z3+(p3/pg)+(d/2g)+H=Z4+(P4/pg)+(U/2g)
(P4/pg)=-ho-[(U42-U32)/2g]+H真
(U42-U32)/2g-0
P4=pg(Hho+H真)=1000X.8(22.7-0.1-0.29413.6)X1.8105Pa
=1.8大气压(表)泵出口处的指示值为1.8kg/cm2
5.
—3
压力表
如图所示输水系统。
已知管路总长度(包括所有局部阻力当量长度)为100m,其中,从压
力表至管路出口的总长度(包括所有局部阻力当量长度)为80m,管路摩擦系数入=0.025,管子内径为0.05m,水的密度
p=1000kg/m,泵的效率为0.8,输水量为10m3/h。
求:
⑴泵轴功率
⑵压力表的读数为多少(可忽略压力表和真空表之间的高度差
解:
⑴选取1-1与2-2截面,并以1-1截面的基准面。
在两截面间做能量衡算:
22
gZ1+(p"p)+(u/2)+We=gZ2+(P2/p)+(u/2)+艺h
Z1=0Z2=2+18=20mp1=p2=0u1=u2=0
•••We=gZ-2+Shf
u=(V/3600)/[(u]/4)d0/3600)/(0.78520.052}<=1.415m/s
Ws=10X1000/3600=2.778kg/s
艺昨=X(艺L/d)2/2)=0.025(100/0.05)(1.4152/2)=50.06J/kg
We=9.81(0+50.06=246.25J/kg
Ne=Ws・We=2.778(246.25=684J/s
N轴=Ne/n=Ne/0.8=684/0.8=855W
⑵再就3-3与2-2截面做能量衡算,并取3-3为基准面
gZ3+(P3/p)+(Ul2)=gZ2+(p2/p)+(U/2)+艺h
Z3=0mZ2=18mp2=0u2=0•••P3Ip=gZ+2hfi-(U32/2)=9.81x18+/d)(UL2/2)-(业2/2)
=176.58+0.025(80/0.05)(1.4452/2)-(1.4152/2)=176.58+40.04-1.0=215.62J/kg
2
10m
i
4
1
-__
6.
1
2
如图的输水系统。
已知管内径
为d=50mm,在阀门全开时输送系
统的艺(l+le)=50m,摩擦系数可取
入=0.03,泵的性能曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述:
H=18.92-0.82Q0.8,此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m3/h,问:
⑴如要求流量为10m3/h,单位质量的水所需外加功为多少?
单位
重量的水所需外加功为多少?
此泵能否完成任务?
⑵如要求输送量减至8m3/h(通过关小阀门来达到),泵的轴功率
减少百分之多少?
(设泵的效率变化忽略不计)
解:
⑴u=Q/(d2•n)/4=10/(36000.7850.052)=1.415[m/s]
Shf=X[艺(l+led/(u2/2)=0.03(50/0.05)(1.4152/2)=30.03J/kg
选取1-1与2-2截面,并以1-1截面的基准面。
在两截面间做能量衡算:
P1/p+W=P/p+Zg+Shf1-2
W=Z・g+Shf1-2=109.81+30.03=128.13J/kg
H需要=W/g=128.13/9.81=13.06[m]
而H泵=18.92—0.82>(10)0.8=13.746[m]
Hm>H需故泵可用
⑵N=H泵Q泵pg/n丁pg/n常数二N*H泵Q泵N
前*13.746>0
H泵后=18.92—0.82>(8)0.8=14.59m
N后*14.59>8
N后/N前=14.59>8/(13.7461>0)=0.849
(N前-N后)/N前=1—0.849〜15.1%
7.某型号的离心泵,在一定
的转速下,在输送范围内,其I—
3m
压头与流量的关系可用H=18丄X
1*1
-6X105q2(H单位为m,Q-d
单位为m3/s)来表示。
用该泵
从贮槽将水送至高位槽,如附图所示。
两槽均为敞口,且水面
维持恒定。
管路系统的总长为20m(包括所有局部阻力的当量
长度),管径为g6$mm,摩擦系数可取为0.02,试计算:
(1)输水量m3/h;
(2)若泵的效率为65%,水的密度为1000kg/m3,离心泵在运转时的轴功率kw;
(3)若将该输送系统的高位槽改为密闭容器,其内水面上方
的压强为0.5kgf/cm2(表压),其它条件均不变,试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如何变化(不必计算,用公式与特性曲线图示说明)。
解:
(1)求输水量:
在1—1(取作基准面)与2-2面之
间列柏方程He=(AZ+AP/pg)+Hf
△Z=3,AP/pg=O,
Hf=0.02>20/0.04(Qe/(0.7850.04))2/(2区81)=3.23X05Qe2
52
•••He=3+3.23X05Qe2
(1)
离心泵特性曲线:
He=18-6>105Qe2
(2)
由式
(1)=
(2)找工作点:
18-6>105Qe2=3+3.23105Qe2
33
Qe=0.00403m/s=14.51m/h
由式
(1):
h=8.25m
(2)求轴功率:
N=HQp/(102n弄0.00403>8.25>1000/(102>0.65)=0.501KW
(3)改A为密闭容器时He'=8+3.23105Qe2
N'VNQe'VQe(均减小)
8.用泵将20C水由贮槽打到某一处,泵前后各装有真空表
和压力表。
已知泵的吸入管路总阻力和速度头之和为2mH2O,
允许吸上真空度为5m,大气压为760mHg。
水在50C时的饱和蒸汽压为0.1528Kgf/cm2。
槽液面与吸入口位差为2m。
p汞
=13600Kg/m3,试问:
(1)
真空表的读数为多少mmHg?
(2)当水温由20C变为50C时发
现真空表与压力表读数突然改变,流量
骤然下降,此时出现了什么故障?
原因何在?
怎样排除?
解:
(1)取贮槽中液面为0—0兼基准面,真空表处截面为1-1,列柏式:
2
Po/pjgZi+Pi/pgUi/2g+Ef(a)
已知:
P0/pr10.33m(绝对),Z1=2m,(u12/2g+E
hf)=2m
将以上值代入(a)中
10.33=2+P1/pg+2则P1/pg=6.3mH2。
(绝)
P真/pg=P0/pg—P1/pg=10.33—6.33=4mH2O
hp=Fpi真空表读数为h=4X1000/13600=0.2
94m=294mmHg
(2)发生汽蚀现象
>2m
20C时:
Hg=Hs—(Ehf+u12/2g)=5—2=3m
安装合适
50C时:
Hs'=Hs-H50c=5-
0.1528g.81X04/(1000风81)=3.48m
Hg'=3.48-2=1.48mV2m
措施:
①将泵下移至1.48m以下②减少吸入管路阻力损失,使Hg'>2m以上
9.如图示循环管路,离心泵的安装高度Hg=3m,水温2
0C,泵特性曲线可近似表示为H=23-1.43>105V2,式中V
以m3/s表示。
吸入管长(包括全部局部阻力的当量长度)为10m,排出管长(包括全部局部阻力的当量长度)为120m,管
径均为50mm,假设摩擦系数入=
0.02,。
试求:
(1)管路内的循环
水量为多少?
(2)泵进、出口压
强各为多少?
解:
(1)管路特性曲线:
H=X(1+Ele)/d>(u2/2g)
H=0.02X(120+10)/0.05X(V/(0.7
85>0.052)/(2>g))=6.88>105V2
与泵的特性曲线联解:
23—1.43X105V2=6.88X105V2,
/•V=0.00526m3/s=18.9m3/h
u=2.68m/s
(2)在进水液面(0-0)与泵入口处(1-1)列柏氏方程
Pi/Pg=Pa/pg—Hg—u2/2g—入•十IEle)/du2/2g
P1/pg=Pa/pg—3—2.682/(2X9.81)—0.02>10/
0.05X.68/(2X9.81)
(Pa/pg—P1/pg)=4.83m水柱=47382N/
m(真空度)
又有:
He=(P2—P1)/pg
且:
He=23—1.43X105X(0.00526)2=19m水柱
P2/pg—Pa/pg=P1/pg—Pa/pg+19
=19—(Pa—P1)/pg
=19—4.83=14.17m水柱(表压)
=1.39X04Pa(表压)
10.某离心泵,其特性曲线方程为H
11.
e=40-7.2X104V2(式中:
H的单位为m;V的单位为m3/s),用该泵将敞口水槽中的水抽送到一密闭容
器中,如右图所示,两液面高差为10m,密闭容器顶上压力表
读数p为1kgf/cm2。
当供水量为10L/s时,管内流动已进入阻力平方区,若用此泵输送密度为1200kg/m3的碱液,阀门开度及管路其它条件不变,试问碱液流量和离心泵的理论功率为多少?
解:
管路特性曲线方程为:
H
离心泵特性曲线方程为:
H
依题意:
当V=10L/s时,
e=AZ+AP/pg+KV2
e=40-7.2X104V2
He=40-7.2X04X(10/1000)
=32・8m
泵的工作点:
He=40-7
.2X104V2=AZ+AP/pg+KV2
•••K=(He-
AZ+AP/pg)/V2=(32.8—10-10)/
0.01=1.28X05
He=AZ+AP/pg+KV2=10+9.81>10/(1200X9.81)+
1.28X05V2
=18.33+1.28X05V2
泵的特性方程与流体密度无关:
18.33+1.28X05V2=40-7.2X104V2
V'=1.04X0-2m3/s
He'=32.17m
离心泵的理论功率:
N'=V'.p'gHe'=1.04X0-2X1200081X2.17=3.94Kw
管路输送清水时:
V=10L/s,He=32.8m
N=VpgHe=10X10X000X.81X2.8=3.22kw
其他:
1.高位槽内的水面高于地面8m,水从①108X4mm勺管道中
流出。
管路出口高于地面2m。
在本题特定条件下,水流经系统
的能量损失可按艺hf=6.5u2计算(不包括出口的能量损失),其
中u为水在管内的流速(m/s)。
计算:
A)a-a,截面处水的流速;
B)水的流量,m3/h
1-1',管路出口内侧为下游
解:
(1)以高位槽液面为上游截面截面2-2',并以地面为基准水平面(在两截面间列柏努利方程式
22
gZiuiPi=gZ2业匹-hf
2P2P
乙=8m,Z2=2m,u仟0,Pi=P2=0(表压)
》hf=6・5u2=6.5u2代入上式,得u2=2.9m/s由于输水管的直径相同,且水的密度可视为常数,所以A-A'截面处水的流速为uA=2.9m/s。
(2)水的流量Vs=3600Au=3600Xn/4X0.12X2.93/h82m
2.用离心泵把水从贮水槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定,
水流量为30m3/h。
各部分相对位置如图所示(图见下页)。
全
部管路的直径均为①76X2.5mm在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24X103Pa;水流经吸入管段与排出管段(不包括喷头)的能量损失可分别按Ehfj1=2u2与Xhf,2=10u2计算,式中u为吸入或排出管的流速m/s。
排水管与喷头连接处的压强为
98X103Pa(表压)。
试求:
(1)水从泵获得的机械能。
八
(2)若泵的效率为0.8,泵的轴功率。
解:
U=4Vs/(二d2)
=30/(3600X).785X0.0712)
=2.11m/s
在1-1和喷头3-3间列柏氏
W=gZ
+PU3、、
P2
hfl_2
W=9.81
15
98103
10
2u+——
2
12u2
2
=245.1512.52.11
=300.8J/Kg
Ws=30
1000
3600
二8.33kg/s
WWs=300.88.33n=0.8
二3.13kw
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 流体 机械 习题 精选 课堂