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单元练习叶宏本章需要掌握的公式:dydu1.牛顿粘性定律udRe2.雷诺数2211221222efpupuZhZhgggg3.4.gudllgudlhhhefff2)(2)('22总eRdu64645.层流时的摩擦因数6.湍流时的摩擦因数)/,(dReRgCu)'(2007.孔板流量计孔口流速水的流量为10800kg/h时,U管压差计读数R为100mm。粗、细管的直径分别为Φ60×3.5mm与Φ42×3mm。计算:(1)1kg水流经两截面间的能量损失;(2)与该能量损失相当的压强降为多少Pa?(水的密度取为1000kg/m3)例题1一.单元演习解:(1)1kg水流经两截面间的能量损失,设导管在上游的连接处为截面1-1',下游的连接处为截面2-2',并通过管轴作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式中Z1=Z2=02211221222fpupuzzhgggg1242.95/ssmmumsAd21.36/ums1’122’将以上各数值代入柏努利方程式,解得12Rppg12R0.1mppg=2212120.45m2fppuuhgg-==4.41J/Kgffwgh==1’122’(2)与该能量损失相当的压强降34.4110PaffPgh==解:此题为并联管路的计算问题,只要掌握了并联管路的特点,本题求解十分简单。21ABCD两并联塔器,1=10,2=8(含进、出口损失)。两支管,l1=l2=5m,d1=d2=200mm,λ=0.02。两个闸阀全开,C=D=0.17。总流量Vs=0.3m3/h。求:⑴当C、D阀门全开时,Vs1/Vs2=?hf=?⑵当C、D阀门关至C=D=20时,Vs1/Vs2=?hf=?解:因为d1=d2,所以Vs1/Vs2=u1/u2。并联管路:hf=hf1=hf2gudlgudl2)(2)(22D22221C111s2s11221VVdldluuCD①据连续性,222121s4π4πududV55.92.0785.03.04π221s21dVuu②⑴当C、D阀门全开时,Vs1/Vs2=?hf=?9.017.0102.0/502.017.082.0/502.0s2s1VV由式①、②得:u2=5.03m/s则:hf=(0.02×5/0.2+8+0.17)×5.032/(2×9.81)=11.2m⑵当C、D阀门关至C=D=20时,Vs1/Vs2=?hf=?Vs1/Vs2=……=0.97与前面的式②联立得:u2=4.85m/s,hf=34.2m1.请说明管道流动中摩擦因子的确定方法。2.请写出雷诺数的表达式,并说明其物理意义。duuudRe2反应了流动过程中,惯性力与粘性力的比值。Δ、用泵将15℃的水从一个大贮水池送至一敞口容器,如右图所示。槽内的水面高于池中水面50m,且水面维持不变,管道内径为76mm,泵的输水量为34m3/h,管道总摩擦损失为105J/Kg,如果泵和电机的总效率为55%,试问电机所需要的功率为多少?7.6m11442233其中:m为输送流体的质量流率,可由输水量求得;η为泵和电机的总效率、g为重力加速度;He为离心泵提供的压头,需由伯努利方程求得。电机功率eHgmN解:选择截面列伯努利方程,可供选择的截面有:1-1、3-3截面;1-1、4-4截面;2-2、3-3截面;2-2、4-4截面;在1-1、4-4截面之间建立Bernoulli:414244121122fehZgugpHZgugp则:041ppgWZZhZZHffe/1414mHe7.6081.9/10550kWWHgVHgmNese2.1010023.1360047.6m11442233041uu在1-1、3-3(管外侧)建立Bernoulli:313233121122fehZgugpHZgugp003134344341uuZZgZZgpppp代入伯努力方程,有:314313341)(ffehZhZgZZgHZgWZZhZZHffe/31143114mHe7.6081.9/10550因此,kWWHgVHgmNese2.1010023.1360047.6m11442233选择管内侧和管外侧为衡算截面的区别?如果选择出口管内侧为3-3衡算截面,则:截面上的速度为管道内的流速,压力为截面上的压力,出口阻力为零。如果选择管外侧为衡算截面,则:由于截面的面积较大,截面上的速度零,压力为大截面上的压力,与选择管内侧为衡算截面的压力相同;出口阻力为一倍速度头。313233121122fehZgugpHZgugpguhZgpHZgugpfe20223313312117.6m114422333~3面图示Δ、如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽,管道直径均为φ83×3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时,进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg,出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg,压力表的读数为2.5kgf/cm2,泵的效率为70%。试求:⑴两液面的高度差H为多少m?⑵泵所需的实际功率为多少kw?⑶真空表的读数多少kgf/cm2?解:选取截面如图所示。0-0面:u0、p0、z0已知;1-1面:u1、z1已知,p1未知;2-2面:u2、p2、z2已知;3-3面:u3、p3已知,z3未知;He未知。以0-0为基准面。00112233若在0-0~3-3之间建立Bernonlli方程,因为He未知,无法求出H。在2-2~3-3之间建立Bernonlli方程。322333222222fhgugpzgugpz81.9/9.400221.2105.252Hg得到H=29.74m00112233在0-0~3-3之间建立Bernonlli方程。81.9/)9.496.1(0074.29000He得到:He=30.44mH2O=298.6J/kg,Ne=HeVgρ=2986WN轴=Ne/η=4266W在0-0~1-1之间建立Bernonlli方程。81.9/96.1221.28.400021ggp81.9/96.1221.28.400021ggp221/525.025.5cmkgfOmHgpΔ、层流和湍流的本质区别是a.湍流流速层流流速;b.流道截面大的为湍流,截面小的为层流;c.层流的雷诺数湍流的雷诺数;d.层流无径向脉动,而湍流有径向脉动。Δ、流体在圆形管路中作层流流动,如果只将流速增加一倍,则阻力损失为原来的倍;如果只将管径增加一倍,流速不变,则阻力损失为原来的倍。2643222udLuddLupf22udLpfΔ、a.空气在内径一定的圆管中稳定流动,若气体质量流量一定,当气体温度升高时,Re值将;b.测量流体流量时,随着流体流量增加,孔板流量计两侧压差值将,若改用转子流量计,当流量增大时,转子两端压差值将。c.流体在圆形等径直管中呈湍流流动时,管中心处的点速度约为截面平均速的倍;若流体处于完全湍流区,平均流速增大至原来的2倍时,能量损失约为原损失的倍。Δ、1.液体的粘度随温度升高而,气体的粘度随温度的升高而。2.在测速管中,测压孔正对水流方向的测压管液位代表,液体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表。3.在流体阻力实验中,以水作工作介质所测得的直管摩擦系数与雷诺数的关系适用于流体。4.当流体在管内流动时,如要测取管截面上流体的速度分布,应选用测量。5.并联管路的特点是:并联各管段压强降;主管流量等于并联的各管段;并联各管段是管子长、直径小的管段通过的流量。支管越长、管径越小、阻力系数越大——流量越小;反之——流量越大。Δ、若水槽液位不变,①、②、③点的流体总机械能的关系为:a.阀门打开时,①=②③;b.阀门打开时,①=②③;c.阀门打开时,①=②=③;d.阀门打开时,①②=③;123Δ、U型管压差计测得:a.A、B间的阻力损失;b.A、B间的压强差;c.A、B间的位头差加阻力损失;d.A、B间的位头差。RAB如图所示,……。孔板:d0=16.4mmc0=0.63-Δpf’=6×104pa管路:38×2.5mmlAB=30mλ=0.022离心泵:N轴=800W=0.62求:⑴-ΔpAB=?⑵NAB/Ne=?ABR=0.6mρ'=13600kg/m3ρ=870kg/m3孔板流量计a.含流量计的管路计算ABR=0.6mρ'=13600kg/m3ρ=870kg/m3解:⑴-ΔpAB=?未知数──ΔpABu──需列两式。在A、B截面间列机械能衡算方程)'(2)(f2ABfABABpudlhgpΔΔu=?──孔板流量计公式s/m1075.1870/)87013600(6.081.920164.04π63.0)'(233200sgRAcVm/s05.2033.0785.01075.14π/232sdVua442'f2ABABp1066.9106205.2870)033.030022.0()(2)(pudlpΔΔ所以:⑵NAB/Ne=?NAB=(-ΔpAB)Vs=9.66×104×1.75×10-3=169.05WNe=N轴=800×0.62=496W则:NAB/Ne=169.05/496=0.341如图所示,液体在等径管中稳定流动,则阀的局部阻力系数ζ与压差计读数R的关系式为。2)(2ugRi米糠油在管中作层流流动,若u、d不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失_____________。流体在等径水平直管的流动系统中:层流区:压强降与速度______次方成正比。完全湍动区:压强降与速度___________次方成正比。使用U形压差计要求指示液与被测流体的密度差__________。A大B中等C小D越大越好为了增大灵敏度水泵进水管装置如图示。管子尺寸为573.5mm,进水管下端装有底阀及滤网,该处局部阻力为12u2/(2g),截面2处管内真空度为4mH2O,由1至2截面的沿程阻力为3u2/(2g)。试求:(1)水流量为多少m3/h?(2)进水口1截面(在底阀、滤网之后)的表压是多少Pa?水在垂直管中流动,如附图左图所示,已知h=100mm,1-2截面间距为1m,试求:(1)hf,1-2;(2)(p1-p2)之值;(3)若水反向流动,流速及设备条件不变,如右图所示,h’的值是多少?单元测验右图所示,水由高位槽经管道从喷嘴流出,已知d1=125mm,d2=100mm,喷嘴d3=75mm,压差计读数为80mmHg,若忽略阻力损失,求H和pA(表压)80mmd1d2d3pAH
本文标题:化工原理第一章9.单元练习
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