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1、流体流动流体流动习习 题题 课课1教书育人作业中存在的问题作业中存在的问题1. 1. 计算时未选取进、出口截面与基准水平面，也未画出图形；计算时未选取进、出口截面与基准水平面，也未画出图形；2. 2. 图形画得太随意，应规范化；图形画得太随意，应规范化；3. 3. 计算式中不用写量纲，只要保证计算式中的量纲均为计算式中不用写量纲，只要保证计算式中的量纲均为SISI制即可；制即可；4. 4. 柏努利方程书写错误；柏努利方程书写错误；5. 5. 压力为表压时，一定要在压力值后面括号内写上压力为表压时，一定要在压力值后面括号内写上“表压表压”二字；二字；6. 6. g=9.807，最好都与教材上一致
2、；，最好都与教材上一致；7. 7. 在查取当量长度在查取当量长度le和摩擦系数和摩擦系数值时存在误差；值时存在误差；8. 8. 有同学物理量后边未写量纲；有同学物理量后边未写量纲；9. 9. 有个别同学抄他人作业的现象。有个别同学抄他人作业的现象。2教书育人例：图中开口的容器内盛有油和水，油层高度h1=0.7m，密度 ，水层高度h2=0.6m，1）判断下列两关系是否成立 PAPA，PB PB 。2）计算玻璃管内水的高度h。密度为 3教书育人解：（1）判断题给两关系是否成立 A，A在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上 因B，B虽在同一水平面上，但不是连通着的同一种液体，即截面B-B不是等压面
3、，故（2）计算水在玻璃管内的高度hPA和PA又分别可用流体静力学方程表示 设大气压为Pa 4教书育人5教书育人例例 如如附附图图所所示示，常常温温水水在在管管道道中中流流过过。为为测测定定a、b两两点点的的压压力力差差，安安装装一一U型型压压差差计计，试试计计算算a、b两两点点的的压压力力差差为为若若干干？已已知知水与汞的密度分别为水与汞的密度分别为1000kg/m3及及13600kg/m3。6教书育人123b3a60mm100mm50mm50mm体积流量体积流量:2.55103m3/s求水在各段管内的速度求水在各段管内的速度7教书育人 从容器从容器A A用泵用泵B B将密度为将密度为890k
4、g/m3油品输送到塔油品输送到塔C顶部。容器内与塔顶部。容器内与塔顶的表压力如本题附图所示，管子的规格为顶的表压力如本题附图所示，管子的规格为114mm4 mm。油品的。油品的输送流量为输送流量为5.4104kg/h，输送管路的全部阻力损失为，输送管路的全部阻力损失为122 J/kg，试求，试求泵的有效功率。泵的有效功率。(1)确定输送设备的有效功率或确定输送设备的有效功率或We 8教书育人解：取容器解：取容器A内液面为截面内液面为截面1-1，管路出口处为截面，管路出口处为截面2-2，并以，并以O-O为基为基准水平面。列截面准水平面。列截面1-1和和2-2间的柏努利方程式。间的柏努利方程式。已
5、知：已知：p1=0(表压表压)，p2=2.16106 Pa(表压表压)，d=114-24=106mm=0.106 m, z1=2.1 m, z2=36 m, u1=0, 则泵的有效功率为：则泵的有效功率为：9教书育人解：取回流罐内液面为截面1-1，塔内回流管出口处为截面 2-2，并以截面1-1为基准水平面。列截面1-1和2-2 间的柏努利方程式。已知：p1=2.0106 (表压)，p2=1.3106 Pa (表压)，d=0.14 m, z1=0, z2=30 m, u1=0, 该结果表明不需要泵。则：如本题附图所示，为丙烯精馏塔的回流系统，即回流罐内的丙烯通过回流管返回如本题附图所示，为丙烯精
6、馏塔的回流系统，即回流罐内的丙烯通过回流管返回至精馏塔顶。精馏塔顶的操作压力为至精馏塔顶。精馏塔顶的操作压力为1.3 MPa( (表压表压) )，回流罐内液面上方压力为，回流罐内液面上方压力为2.0 MPa( (表压表压) )。塔内回流管口距回流罐内液面的垂直距离为。塔内回流管口距回流罐内液面的垂直距离为30 m，回流管内径，回流管内径为为140 mm，丙烯精馏塔的回流量为，丙烯精馏塔的回流量为4104 kg/h，丙烯的密度为，丙烯的密度为600 kg/m3，回流管，回流管路的全部阻力损失为路的全部阻力损失为150 J/kg。试问将丙烯从回流罐送到精馏塔顶是否需要泵？。试问将丙烯从回流罐送到精
7、馏塔顶是否需要泵？10教书育人已知：p1=0 (表压)，p2=4.0104 Pa (表压)，d=60-23=54 mm=0.054 m, z2=0, u1=0, 解：取高位槽液面为1-1，管子出口处为截面2-2，并以截面2-2为基准水平面。列截面1-1和2-2间的柏努利方程式。则高位槽中的液面距塔进料口的高度为： 11教书育人 从敞口高位槽向精馏塔供料，高位槽内液面维持不变，塔进料口处的从敞口高位槽向精馏塔供料，高位槽内液面维持不变，塔进料口处的压力为压力为40 kPa( (表压表压) )，原料液的密度为，原料液的密度为890 kg/m3，管子直径为，管子直径为60 mm3 mm，从高位槽至塔
8、的进料管入口处的阻力损失为，从高位槽至塔的进料管入口处的阻力损失为22 J/kg。试问要维持。试问要维持14 m3/h的进料量，高位槽中的液面须高出塔的进料口多少的进料量，高位槽中的液面须高出塔的进料口多少m? (2)确定容器间的相对位置确定容器间的相对位置12教书育人例：水在本题附图所示的虹吸管内作定态流动，管路直径恒定，水流经管路的能量损失可以忽略不计，计算管内截面2-2 ,3-3 ,4-4和5-5处的压 力 ， 大 气 压 强 为760mmHg，图中所标注的尺寸均以mm计。分析： 求P求u机械能衡算式某截面的总机械能求各截面P理想流体(3) 确定管道内流体压力确定管道内流体压力13教书育
9、人解：在水槽水面11及管出口内侧截面66间列机械能衡算式，并以66截面为基准水平面式中： P1=P6=0（表压） u10 代入机械能衡算式 14教书育人u6=4.43m/s u2=u3=u6=4.43m/s 取截面2-2为基准水平面,z1=3m ，P1=101300Pa对于各截面压力的计算，仍以2-2为基准水平面，Z2=0，Z3=3m ，Z4=3.5m，Z5=3m各截面机械能总和为：15教书育人（1）截面）截面2-2压强压强 （2）截面）截面3-3压强压强16教书育人（3）截面）截面4-4 压强压强（4）截面）截面5-5 压强压强从计算结果可见：P2P3P4 ，而P4P5P6，这是由于流体在管
10、内流动时，位能和静压能相互转换的结果。 17教书育人例：分别计算下列情况下，流体流过例：分别计算下列情况下，流体流过763mm、长、长10m的水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。的水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（1）密度为）密度为910kg/m3、粘度为、粘度为72cP的油品，流速为的油品，流速为1.1m/s；（2）20的水，流速为的水，流速为2.2 m/s。解解: (1)油品：油品：流动为层流流动为层流, 摩擦系数可从摩擦系数可从Moody磨擦系数图查取磨擦系数图查取,也可以也可以用下式计算用下式计算 :18教书育人 （2）20水的物性：水的物性：Pas流动为湍流流动为湍流, 求摩擦系数尚需知道相对粗糙度求摩擦系数尚需知道相对粗糙度/d , 查表查表1-1，取，取钢管的绝对粗糙度为钢管的绝对粗糙度为0.2mm， 根据根据Re=1.53105及及/d0.00286查图查图1-25，得，得0.02719教书育人 1. 流体流动的连续性方程是_；适用于不可压缩流体流 动的连续性方程是_。2. 孔板流量计和转子流量计的最主要区别在于：前者是恒_， 变_；后者是恒_，变_。3. 流体在管内做湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数随_和_ 而变。4. 处于同一水平面高的流体，维持等压面的条件是_。 20教书育人
