【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 題答案 第 頁(yè) 18 ? ? 2112 ????????????? 即： 12 ?? ? 由范寧公式： 22udlhf ?? 21121121122212 ????? u uuuhhff ???? 23．有一管殼式換熱器，外殼內(nèi)徑為 300mm，內(nèi)裝有 60根管徑為 ? 25 2mm 的光滑管組成的管束?？諝庖?3000m3/h 的流量在管外平行流過，空氣的平均溫度為 30℃，換熱器長(zhǎng)度為 4m。試估算空氣通過換熱器時(shí)的壓力降。 解： 30℃空氣的物性： mkg?? ， SPa ?? ?? smAVu 600 2 3 6 0 03 0 0 022??????? ?? mde 0 2 9 1 2 600 2 22 ????? ?????? ?? ?? 湍流 46 ???? ???? ?? ?ud e 以光滑管形式來(lái)確定λ： 02 ??? 則： kgJudh ef 402 22 ????? ?? 2 mNhP ff ???? ? OgPH ff 22 75 .91m m H=OmH 07 00 ???? ? 第一章 流體流動(dòng)習(xí)題答案 第 頁(yè) 19 24．用泵將密度為 820kg/m粘度為 80mPa s 的燃料油通過管徑為 ? 89 的鋼管輸送到油罐。管路的直管長(zhǎng)度為 520m，管路上有 2 個(gè)全開閘閥， 6 個(gè)90○ 標(biāo)準(zhǔn)彎頭，油從油罐的側(cè)面進(jìn)入。當(dāng)燃料油的流量為 ，整個(gè)管路的能量損失和壓力降為多少 ? 解： smdVu 22 ??? ??? ?? 層流 1080 3 ??? ???? ?? ?du ???? 管件的阻力系數(shù)：入口 ?? ，出口 ?? ，全開閘閥 ?? ，90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭 ?? ???????? ? kgJ 91 .524= 22 ?????? ????????? ?? ? udh f ?? ? 24 mNhP ff ????? ? 25．如本題附圖所示，粘度為 30mPas 、密度為 900kg/m3的液體自容器 A 流過內(nèi)徑為 40mm 的管路進(jìn)入容器 B。兩容器均為敞口，其中液面恒定。管路中有一閥門，閥前管長(zhǎng) 50m，閥后管長(zhǎng) 20m(均包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度 )。當(dāng)閥門全關(guān)閉時(shí)，閥前、閥后的壓力表上讀數(shù)分別為 88kPa 和 44kPa?，F(xiàn)將閥門開至 1/4 開度，此時(shí)閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度為 30m，試求； (1)管路的流量； (2)閥前、閥后壓力表上的讀數(shù)如何變化，為什么 ? 第一章 流體流動(dòng)習(xí)題答案 第 頁(yè) 20 解： 閥門全關(guān)時(shí)，可由靜力學(xué)方程計(jì)算兩槽液位高度： A槽： mgphghp 108831111 ??????? ?? B槽： mgphghp 104432222 ??????? ?? ⑴ 取 0－ 0為基準(zhǔn)水平面，在兩槽液面間列柏努利方程： ??????? fBBBAAA hupgzupgz 22 22 ?? 代入數(shù)據(jù)： 2u?????????? ? 整理，得： ?u? 假設(shè) ： ?? ， 解得： u=校核： 202020681030 3 ??? ???? ?? ?du 層流 ??? 設(shè)流動(dòng)為層流，則有： 2 ?udu?? 第一章 流體流動(dòng)習(xí)題答案 第 頁(yè) 21 代入數(shù)據(jù)： 1030 64 23?????uu 解得： u=驗(yàn)證流型： 20208821030 3 ??? ???? ?? ?du 層流 ?假設(shè)正確 u=流量： hmsmuAVh 3332 )/( ??????? ?? ⑵ 打開閥門后：由 A向 1液面列柏努利方程得： ??????? 121112 22 fAAA hupgzupgz ?? 其中： zA=h1， pA＝ 0， uA=0 z1=0 則： ? ????112111 2 ghhughp f ???? ? 閥前壓力表讀數(shù)變小。代入數(shù)據(jù)可得： kPap 39。1 ? 由 2向 B液面列柏努利方程得： ???????222222 22 fBBB hupgzupgz ?? 其中： z2=0 zB=h2， pB=0， uB=0 2 22222 uhghp f ??? ???? ? 通常 222u? 很小，可忽略。 則： p2變大。代入數(shù)據(jù)得： kPap 39。2 ? 26．如本題附圖所示 ，為一內(nèi)徑為 4m、高度為 的敞口高位槽經(jīng)管徑為? 60 的管路供水系統(tǒng)，總管長(zhǎng) (包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度 )為 80m，管壁絕對(duì)粗糙度 ? =，即相對(duì)粗糙度 ? /d＝ ＝ 。水的溫度為20℃ 。試求 (計(jì)算中忽略動(dòng)能項(xiàng) )： (1)當(dāng)維持高位槽內(nèi)水面恒定時(shí)，水的流量為多少； 第一章 流體流動(dòng)習(xí)題答案 第 頁(yè) 22 (2)如欲使水的流量提高 1倍，問應(yīng)該增大管徑還是增加高位槽高度呢？經(jīng) 過利弊分析，并選定方案進(jìn)行具體計(jì)算 (設(shè)管壁相對(duì)粗糙度仍取 )； (3)如果停止給高位槽補(bǔ)充水，高位槽內(nèi)的水能維持多長(zhǎng)的供水時(shí)間 (h)。 解： ⑴ 查得： 20℃ 時(shí)水的粘度 μ=10 3Pas ，密度 ρ ＝ 自高位槽液面至出口列柏努利方程，以地面為基準(zhǔn)水平面。 ??????? fhupgzupgz 22 22222111 ?? 其中： z1=10m， p1=0， u1=0 z2=2m， p2=0， u2=0 ? ?? ???? 222 802 uuud llh ef ??? 代入柏努利方程可 得： ? ?? ?? gzzh f 21 即： ? ? 5 4 2 ????u? ?? u? 設(shè)流動(dòng)狀態(tài)為湍流，并設(shè) ?? 可得 smu ? 55?????????????? smu hmuAVsmu h 32 ????????? ⑵ 要使流量增大一倍，對(duì)兩種方法進(jìn)行比較：如要提高高位槽高度，有可第一章 流體流動(dòng)習(xí)題答案 第 頁(yè) 23 能高度非常高而使設(shè)備的建設(shè)非常不易；而如果增加管 徑則建設(shè)改造相對(duì)容易一些，因此選擇增加管徑比較合適。 流量增加后： ???? 39。 在水面與出口列柏努利方程： ???????fhupgzupgz 2222222111 ?? 其中： z1=10m， p1=0， u1=0 z2=2m， p2=0， u2=0 ? ? ? ? ? ?? ??????? 2239。539。239。239。39。239。39。 822 ???? Vd llAVd llud llh eeef ??? ?? ?? ? 39。39。39。39。39。 4Re dVud 注：如提高高位槽高度，則由于 d不變， smuu 39。 ???? 539。39。 ???? ? ?du 查得： ?? 在水面與出口列柏努利方程： ???????fhupgzupgz 2222222111 ?? 其中： z1=h， p1=0， u1=0 z2=2m， p2=0， u2=0 ? ? ? ?? ????????? hhud hllh ef 2239。? 代入柏努利方程得： ? ?hh ???? mh ?? ⑶ 自高位槽液面至流體出口列柏努利方程： ??????? fhupgzupgz 22 22222111 ?? 其中： z1=h， p1=0， u1=0； z2=2m， p2=0， u2=0； ? ?? ?? 22udllh ef ?， 設(shè) λ不變，則： 第一章 流體流動(dòng)習(xí)題答案 第 頁(yè) 24 ? ???? 22 uuh f 代入柏努利方程可得： ? ? ugh ?? ? ? ????? hhu 設(shè)在 dt 時(shí)間內(nèi)液面下降 dh，則由物料衡算： udtddhD 22 4141 ?? ?? 即： dthdh 22 ???????? 整理得： dthdh ????? 積分得： ?? ???? t dthdh hst 4 ???? 27．用泵將 20℃ 的液體苯從貯罐輸送到反應(yīng)器，經(jīng)過排管，直管長(zhǎng)度為 42m，管路上有 2個(gè) 90○ 標(biāo)準(zhǔn)彎頭， 1個(gè)半開的閘閥，管路出口在貯罐內(nèi)液面以上 12m。貯罐與大氣相通，反應(yīng)器在 (表壓 )下操作。苯的流量為 30L/min，試設(shè)計(jì)管徑，并計(jì)算泵的有效功率 Ne。 解： 20℃ 時(shí)苯的密度為 ρ ＝ 870kg/m3，粘度 μ=10 － 3 Pas 設(shè)流速為 ，則： muVd 0 1 60 ?????? 選用 25 的無(wú)縫鋼管。 實(shí)際流速為：smAVu 41 602????? 查得： 90176。 標(biāo)準(zhǔn)彎頭 ξ ＝ ，半開閘閥 ξ ＝ ， 自儲(chǔ)槽液面至管路出第一章 流體流動(dòng)習(xí)題答案 第 頁(yè) 25 口列柏努利方程： ????????fe hupgzwupgz 2222222111 ?? 其中： z1=0， p1=0， u1=0 z2=12m， p2=， u2=0 43 ??? ???? ?? ?du ε 取 ，則： 0 07 ??d? ， 查得： λ ＝ kgJudlh f 22 ???????? ??????????? ??? ? ? ?? 代入上式得： ? ????????? kgJhpgzwfe 622 ? WVwN ee 34 787 8 ????? ?