【正文】 ??? 動(dòng)量傳遞現(xiàn)象與管內(nèi)流動(dòng)阻力 15．某不可壓縮流體在矩形截面的管道中作一維定態(tài)層流流動(dòng)。 （ 1）當(dāng)閘閥關(guān) 閉時(shí)，測(cè)得 R=600 mm、 h=1500 mm；當(dāng)閘閥部分開(kāi)啟時(shí)，測(cè)得 R=400 mm、 h=1400 mm。設(shè) ub,BD= m/s，則 37 700101 10 3b ?? ???? ???duRe ??de 查摩擦系數(shù)圖得 λ=。試求（ 1）管路特性方程；（ 2）輸油管線(xiàn)的總長(zhǎng)度（包括所有局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度）。試求（ 1）泵的安裝高度（當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?100 kPa）；（ 2）若改送 55 ℃的清水，泵的安裝高度是否合適。管路情況如本題附圖所示。 AB 管段內(nèi)徑為 38 m、長(zhǎng)為 58 m； BC 支管的內(nèi)徑為 32 mm、長(zhǎng)為 m；BD 支管的內(nèi)徑為 26 mm、長(zhǎng)為 14 m，各段管長(zhǎng)均包括管件及閥門(mén)全開(kāi)時(shí)的 當(dāng)量長(zhǎng)度。管壁絕對(duì)粗糙度可取為 mm。料液流經(jīng)全部管道的能量損失為 70 J/kg，求泵的有效功率。試分別用用 SI 和厘米克秒單位計(jì)算該流動(dòng)的雷諾數(shù)，并指出流動(dòng)型態(tài)。在罐側(cè)壁的下部有 一直徑為 760 mm 的孔，其中心距罐底 1000 mm，孔蓋用 14 mm 的鋼制螺釘緊固。 11. 從基本單位換算入手，將下列物理量的單位換算為 SI 單位。若螺釘材料的工作壓力為 106 Pa，問(wèn)至少需要幾個(gè)螺釘（大氣壓力為 103 Pa）？ 5 解：由流體靜力學(xué)方程，距罐底 1000 mm 處的流體壓力為 ? ? （絕壓）)( 33 ?????????? ghpp ? 作用在孔蓋上的總力為 )( 4233a ??????? ＝）－＝（AppF 每個(gè)螺釘所受力為 321 ??????F 因此 ? ? （個(gè)） 341 ?????? FFn 5．如本題附圖所示，流化床反應(yīng)器上裝有兩個(gè) U 管壓差計(jì)。 解 ：（ 1）用 SI 單位計(jì)算 查附錄 70%醋酸在 20 ℃時(shí)， 33 ???? ??? ， 0 .0 1 5 ??d ? ? 0 6 2b ?????u ? ? 3b ?????? ?? ?duRe 故為湍流。 解：在截面 AA? 和截面 BB? 之間列柏努利方程式，得 221 1 2 21 e 2 fp u p ug Z W g Z h??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?sm9 6 0 0 6 3 6 0 0204πkgJ700 1 3 222f1125251????????????????dVAVuhuZZpp；；；； ? ?222 1 2 1e 2 1 f2p p u uW g Z Z h???? ? ? ? ? ? 習(xí)題 11 附圖 習(xí)題 12 附圖 習(xí)題 13 附圖 9 ? ?? ?7 6 8 . 9 WW1738003 6 0 020 100 1 3 ese25???????????????? ???????WwNW e14．本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑D=2 m，槽底與內(nèi)徑 d0為 32 mm 的鋼管相連，槽內(nèi)無(wú)液體補(bǔ)充，其初始液面高度 h1 為 2 m（以管子中心線(xiàn)為基準(zhǔn)）。） 解：在反應(yīng)器液面 11， 與管路出口內(nèi)側(cè)截面 22， 間列機(jī)械能衡算方程，以截面 11， 為基準(zhǔn)水平面，得 22b 1 b 2121 e 2 fuuppg z W g z h??? ? ? ? ? ? ? ? （ 1） 式中 z1=0， z2=17 m， ub1≈ 0 1 0 7 30 6 8 6 0 0 1024 242b2???? ??? ?? dwu p1= 103 Pa (表 )， p2=0 (表 ) 將以上數(shù)據(jù)代入式（ 1），并整理得 2b2 21e 2 1 f() 2u ppW g z z h??? ? ? ? ? ? = 17+ 2431 2. + 3?+fh?=+fh? 其中 fh?=（ ? + eLLd?? +?? ） 2b22u ?Rebdu??= 68 3 3 10????= 105 ?de 根據(jù) Re 與 e/d 值，查得 λ=，并由教材可查得各管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度分別為 閘閥（全開(kāi)）： 2 m = m 標(biāo) 準(zhǔn)彎頭： 5 m =11 m 故 fh?=( 35 11??++4) kgJ 2=于是 ? ? kgJ2 1 7 . ???W 泵的軸功率為 sN = eW ?/w = 0 4? ?? = 流體輸送管路的計(jì)算 習(xí)題 19 附圖 13 20．如本題附圖所示，貯槽內(nèi)水位維持不變。 AB 與 BC 管段的摩擦系數(shù) ? 均可取為 。啟動(dòng)泵之前 A、 C 兩壓力表的讀數(shù)相等。 解： (1) 泵的安裝高度 在水池液面和泵入口截面之間列柏努利方程式（水池液面為基準(zhǔn)面），得 22 2a1 1g f , 0 1()2pp uHHgg? ?? ? ? ? 即 3g6 4 1 0 0 .6 1 2 .41 0 0 0 9 .8 1 H? ? ? ?? ?gH m （ 2）輸送 55 ℃清水的允許安裝高度 55 ℃清水的密度 為 kg/m3，飽和蒸汽壓為 kPa 則 avg f , 0 1()ppH N P S H Hg? ??? ? ? ?= ?????? ???? ?? )( 10)(3m= 原安裝高度（ m）需下降 m 才能不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。已知輸油管內(nèi)徑為 100 mm，摩擦系數(shù)為 ；油品密度為 810 kg/m3。） 解：（ 1）當(dāng) BD 支管的閥門(mén)關(guān)閉時(shí)， BC 支管的最大排水量 在高位槽水面 11， 與 BC 支管出口內(nèi)側(cè)截面 CC,間列機(jī)械能衡算方程， 并以截面 CC,為基準(zhǔn)平面得 22b 1 b11fCCCu u ppg z g z h??? ? ? ? ? ? ? 式中 z1=11 m， zc=0， ub1≈ 0， p1=pc 故 2bf2Cu h??= 11=（ a） f f , f ,AB BCh h h? ? ? ? ? （ b） 2b,ef , c() 2ABAB uLLh d????? ? ? 2b, 2b,58( 0 . 0 3 0 . 5 ) 2 3 . 1 50 . 0 3 8 2AB ABu u? ? ? ? （ c） 2b, 2f , b ,1 2 . 5( 0 . 0 3 ) 5 . 8 60 . 0 3 2 2BCB C B Cuhu? ? ? ? （ d） 2 2 4 2 2b , b , b , b , b ,32( ) ( ) 0 . 538BCA B B C A B B C B CABdu u u u ud? ? ? ? （ e） 將式（ e）代入式（ b）得 22f , b , b ,2 3 .1 5 0 .5 1 1 .5 8A B B C B Ch u u? ? ? ? （ f） 將式（ f）、（ d）代入式（ b） ,得 2 2 2f b , b , b ,11 .5 8 5. 86 17 .4 4B C B C B Ch u u u? ? ? ? ubC=ub,BC，并以 ∑ hf值代入式（ a），解得 ub,BC= m/s 故 VBC=3600 π4 m3/h= m3/h （ 2）當(dāng)所有閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，兩支管的排水量根據(jù)分支管路流動(dòng)規(guī)律，有 22 b,bf , f ,22 DCC DC B C D B Duup pg z h g z h??? ? ? ? ? ? ? ? ? （ a） 兩支管出口均在同一水平面上，下游截面列于兩支管出口外側(cè)，于是上式可簡(jiǎn)化為 習(xí)題 23 附圖 17 f, f,BC BDhh