大學(xué)課后習(xí)題解答之(編輯修改稿)
2025-04-21 12:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 管件與閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度，但不包括進(jìn)、出口損失）。水塔內(nèi)水面維持恒定，并高于出水口15 m。設(shè)水溫為12 ℃，試求管路的輸水量（m3/h）。 解：在截面和截面之間列柏努利方程式，得 （1）采用試差法，代入式（1）得，故假設(shè)正確，管路的輸水量 習(xí)題23附圖 23．本題附圖所示為一輸水系統(tǒng)，高位槽的水面維持恒定，水分別從BC與BD兩支管排出，高位槽液面與兩支管出口間的距離均為11 。AB管段內(nèi)徑為38 m、長(zhǎng)為58 m；BC支管的內(nèi)徑為32 mm、 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。試計(jì)算（1）當(dāng)BD支管的閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，BC支管的最大排水量為多少（m3/h）；（2）當(dāng)所有閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，兩支管的排水量各為多少（m3/h）？（BD支管的管壁絕對(duì)粗糙度， mm，水的密度為1000 kg/m3，黏度為。） 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 式中 z1=11 m，zc=0，ub1≈0，p1=pc故 =11=（a） （b） （c） （d） （e）將式（e）代入式（b）得 （f）將式（f）、（d）代入式（b）,得 ubC=ub,BC，并以∑hf值代入式（a），解得 ub,BC= m/s故 VBC=3600 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 （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 將值代入式（a）中，得 （b） 分支管路的主管與支管的流量關(guān)系為 VAB=VBC+VBD 上式經(jīng)整理后得 （c）在截面11，與CC’間列機(jī)械能衡算方程，并以CC’為基準(zhǔn)水平面，得 （d）上式中 z1=11 m，zC=0，ub1≈0，ub, C≈0上式可簡(jiǎn)化為 前已算出 因此 在式（b）、（c）、（d）中，ub,AB、ub,BC、ub,BD即λ均為未知數(shù)，且λ又為ub,BD的函數(shù)，可采用試差法求解。設(shè)ub,BD= m/s，則 查摩擦系數(shù)圖得λ=。將λ與ub,BD代入式（b）得 解得 將ub,BC、ub,BD值代入式（c），解得 將ub,AB、ub,BC值代入式（d）左側(cè)，即 計(jì)算結(jié)果與式（d）右側(cè)數(shù)值基本相符（≈），故ub,BD可以接受，于是兩支管的排水量分別為 24．在內(nèi)徑為300 mm的管道中，用測(cè)速管測(cè)量管內(nèi)空氣的流量。測(cè)量點(diǎn)處的溫度為20 ℃，真空度為500 Pa，103 Pa。測(cè)速管插入管道的中心線(xiàn)處。測(cè)壓裝置為微差壓差計(jì)，指示液是油和水，其密度分別為835 kg/m3和998 kg/m3 ，測(cè)得的讀數(shù)為100 mm。試求空氣的質(zhì)量流量（kg/h）。解： 查附錄得，20 ℃， kg/m3，105 Pa，則管中空氣的密度為查圖128，得 25．在mm的管路上裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)， mm，管中流動(dòng)的是20 ℃的甲苯，采用角接取壓法用U管壓差計(jì)測(cè)量孔板兩側(cè)的壓力差，以水銀為指示液，測(cè)壓連接管中充滿(mǎn)甲苯?，F(xiàn)測(cè)得U管壓差計(jì)的讀數(shù)為600 mm，試計(jì)算管中甲苯的流量為多少（kg/h）？ 解：已知孔板直徑do= mm，管徑d1=33 mm，則 設(shè)ReReo，由教材查圖130得Co=，查附錄得20 ℃甲苯的密度為866 kg/m3，103 Pas。甲苯在孔板處的流速為 甲苯的流量為 檢驗(yàn)Re值，管內(nèi)流速為 原假定正確。習(xí)題26附圖非牛頓型流體的流動(dòng)26．103 m3/s流量送往高位槽中，管路長(zhǎng)（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為20 m， m，蜂蜜的流動(dòng)特性服從冪律，密度ρ=1250 kg /m3，求泵應(yīng)提供的能量（J /kg）。解：在截面和截面之間列柏努利方程式，得； 第二章 流體輸送機(jī)械 1．用離心油泵將甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情況如本題附圖所示。啟動(dòng)泵之前A、C兩壓力表的讀數(shù)相等。啟動(dòng)離心泵并將出口閥調(diào)至某開(kāi)度時(shí)，輸油量為39 m3/h，此時(shí)泵的壓頭為38 m。已知輸油管內(nèi)徑為100 mm，；油品密度為810 kg/m3。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）。習(xí)題1 附圖解：（1）管路特性方程甲、乙兩地油罐液面分別取作11’與22’截面，以水平管軸線(xiàn)為基準(zhǔn)面，在兩截面之間列柏努利方程，得到 由于啟動(dòng)離心泵之前pA=pC,于是=0則 又 mh2/m5=10–2 h2/m5則 （qe的單位為m3/h）（2）輸油管線(xiàn)總長(zhǎng)度m/s= m/s于是 m=1960 m2．用離心泵（轉(zhuǎn)速為2900 r/min）進(jìn)行性能參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)。在某流量下泵入口真空表和出口壓力表的讀數(shù)分別為60 kPa和220 kPa， m， kW。泵吸入管和排出管內(nèi)徑均為80 mm，吸入管中流動(dòng)阻力可表達(dá)為（u1為吸入管內(nèi)水的流速，m/s）。 m，實(shí)驗(yàn)是在20 ℃， kPa的條件下進(jìn)行。試計(jì)算泵的流量、壓頭和效率。解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之間列柏努利方程式（池中水面為基準(zhǔn)面），得到將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式并整理，得m/s則 m3/h= m3/h(2) 泵的揚(yáng)程(3) 泵的效率=68%在指定轉(zhuǎn)速下，泵的性能參數(shù)為：q= m3/h H= m P= kW η=68%3．對(duì)于習(xí)題2的實(shí)驗(yàn)裝置，若分別改變?nèi)缦聟?shù)，試求新操作條件下泵的流量、壓頭和軸功率（假如泵的效率保持不變）。（1）改送密度為1220 kg/m3的果汁（其他性質(zhì)與水相近）；（2）泵的轉(zhuǎn)速降至2610 r/min。解：由習(xí)題2求得：q= m3/h H= m P= kW（1）改送果汁改送果汁后，q，H不變，P隨ρ加大而增加，即 (2) 降低泵的轉(zhuǎn)速根據(jù)比例定律，降低轉(zhuǎn)速后有關(guān)參數(shù)為 4．用離心泵（轉(zhuǎn)速為2900 r/min）將20 ℃的清水以60 m3/h的流量送至敞口容器。 m。規(guī)定泵入口的真空度不能大于64 kPa。 m。試求（1）泵的安裝高度（當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?00 kPa）；（2）若改送55 ℃的清水，泵的安裝高度是否合適。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），得即 m（2）輸送55 ℃清水的允許安裝高度55 ℃ kg/m3， kPa則 =m=原安裝高度（ m） m才能不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。5．對(duì)于習(xí)題4的輸送任務(wù)，若選用3B57型水泵，其操作條件下（55 ℃清水） m，試確定離心泵的安裝高度。解：為確保泵的安全運(yùn)行，應(yīng)以55 ℃熱水為基準(zhǔn)確定安裝高度。 m。6．用離心泵將真空精餾塔的釜?dú)堃核椭脸嘿A罐。 kPa(即輸送溫度下溶液的飽和蒸汽壓)。已知： m， m， m處。試核算該泵能否正常操作。解：泵的允許安裝高度為式中 則 ，實(shí)際安裝高度為–，故泵在操作時(shí)可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。為安全運(yùn)行， m。7．在指定轉(zhuǎn)速下，用20 ℃的清水對(duì)離心泵進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)得q～H數(shù)據(jù)如本題附表所示。習(xí)
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