流体流动与机械习题课.docx
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流体流动与机械习题课
流体流动与机械习题课
流体流动与输送机械习题课
一、书1-30
某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。
烟囱的直径为2m,相对粗糙度为0.0004。
烟气在烟囱内的平均温度为200℃,此温度下烟气的密度为0.67kg/m3,黏度0.026mP·s,烟气流量80000m3/h。
在烟囱高度范围内,外界大气的平均密度1.15kg/m3,烟囱内底部的压强低于地面大气压0.2kPa,
(1)求此烟囱应有多少高度?
(2)试讨论用烟囱排气的必要条件是什么?
(3)提高吸气量,在设计上应采取什么措施?
答案见陈敏恒习题答案。
二、化工原理习题指导书p451-51
用压缩空气将密度为1200kg/m3的碱液自低位槽送至高位槽,两槽的液面维持恒定。
管子规格为φ60×3.5mm,各管段的能量损失分别为
,
(J/kg)(u为碱液在管内的流速)。
两U形压差计中的指示液均为水银,R1=60mm,h=100mm。
试求
(1)压缩空气的压力p1;
(2)U形压差计读数R2。
解:
(1)
在低位槽1与高位槽2间列柏努利方程
(表压)
(2)在低位槽1与B处3间列柏努利方程
(表压)
由静力学方程
三.如图示常温水由加压贮槽A以2.94kg/s的质量流量流向敞口高位槽B,两槽液面恒定,液面
四、某型号的离心泵,在一定的转速下,在输送范围内,其压头与流量的关系可用H=18-6×105Q2(H单位为m,Q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),管子的规格φ46×3mm,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)解答:
五、化工原理习题指导书p461-59
如附图所示,高位槽中水分别从BC与BD两支路排出,其中水面维持恒定。
高位槽液面与两支管出口间的距离为10m。
AB管段的内径为38mm、长为28m;BC与BD支管的内径相同,均为32mm,长度分别为12m、15m(以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度)。
各段摩擦系数均可取为0.03。
试求:
(1)BC支路阀门全关而BD支路阀门全开时的流量;
(2)BC支路与BD支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。
解:
(1)在高位槽液面与BD管出口外侧列柏努利方程:
简化:
而
化简
又由连续性方程:
代入上式:
解得:
流量:
(2)当BD,BC支路阀均全开时:
C,D出口状态完全相同,分支管路形如并联管路,
(1)
又
=
(2)
在高位槽液面与BD出口列柏努利方程:
(3)
将
(2)代入(3)式中:
解得:
流量:
六、化工原理习题指导p441-47
如附图所示,水由高位槽经管道从喷嘴流入大气,水槽中水位恒定。
已知d1=125mm,d2=100mm,喷嘴内径d3=75mm,U形压差计的读数R=80mmHg。
若忽略水在管路中的流动阻力,求水槽的高度H及喷嘴前压力表读数。
解:
在1-2截面间列柏努利方程
即
(1)
由连续性方程
(2)
将
(2)代入
(1)中,
喷嘴处流速:
在水槽与喷嘴出口处列柏努利方程,并简化
在喷嘴前后列柏努利方程,并简化
喷嘴处压力:
(表压)
七、化工原理习题指导p471-62
如图所示的输水实验装置,已知泵进、出管路直径相同,内径均为65mm,两水池液面间的垂直距离为15m,孔板流量计的孔径为25mm,流量系数为0.62。
已测得孔板流量计U形压差计R1=0.4m,泵进、出口间U形压差计R2=1.5m,指示液均为汞。
试求:
(1)泵的有效功率;
(2)管路系统的总压头损失;
(3)写出此管路特性方程。
解:
(1)在泵进、出口间列柏努利方程,简化得
流量:
有效功率:
(2)在两液面间列柏努利方程,简化得
(3)设管路特性方程为
将
代入,
得
所以管路特性方程为
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