化工原理计算题

流体流动、流体输送机械习题

主要计算公式:

1、流体静力学基本方程式：P P°gh或z 气常数

2、流体的速度、体积流量、质量流量及质量流速之间的关系：不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程:

6、摩擦因数（系数）

层流（R e 2000）:

层流时直管摩擦阻力：64 64 R e du

h f 32 lu

g d2

湍流R e 3 103 ~105

，且在光滑管内流动

时:

q v uA

圆管:

q m q v uA

q m q v

A

3、稳定流动时的连续性方程:

uA

对任一截面：

q m 常数

对不可压缩流体: 4、柏努利方程：

2

U i P i uA常数gZ2

2

u1P1 2 u?

gz12W e gz22

2

u P

W e g z h f

或2

h f

h f

5、流体通过直管的摩擦阻力：

l_u^ d 2 P2

11、 毕托管(皮托管) 12、 孔板流量计：

q v C °A 0,

2gR(p p

0.3164

柏拉修斯 (Blasius )式

7、局部阻力计算 h

f 2 l e U

(1)当量长度法 h

f

u 2

(2)阻力系数法 &流体输送设备消耗的功率 P

e p gqH n

Q m W e

F e p gqn

9、并联管路 V V V 2 V 3

h

f 1 h f2 h f 3 h fA

—v

V 1

AZ

V 2

A

V 3

/ B ]

1 10、分支管路 0

1 2

gZ o

P)

2

U 1

U 2 gZ 2

gZ i

h

f0 1

h

f0 2

常数

2gR( p p

13、离心泵的安装高度（防止汽蚀） （1）允许吸上真空（高）度HS :

是指泵入口处P1可允许达到的最高真空度，其表达式为: P P

H S 冬上 pg

HS —离心泵的允许吸上真空高度, m 液柱；Pa — 大气压，N/m2； —被输送液体的密度，kg/m3 如图，以贮槽液面为基准，列出槽面0—0与泵入口 则： H g

P a P i

2

U

1

2g

H f

(a )

H

g

H S

2

U

1

2g

H f

此式用于计算泵的安装高度

U

1

2 U

i

管件

H

f

(2)

汽蚀余量 2

业） g 2g

静压头动压头 将此式代入上面的（

P

v (P 1

P

v

a ）式中, 有: H

g

豆

pg

习题： 1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长 100m （包括当量长），其中压力表后为80m ，管路摩 擦系数，管内径0.05m ,当流量为10m3/h 时泵效率 为80%,求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读数。 （取?=1000kg/m3） 解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列

H

f 1

柏努利方程:

(2)以3-3截面为基准，在3-3、2-2截面间列柏努利方程:

2、欲用离心泵将20r水以30m3/h的流量由水池打到敞口

高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m, 泵的吸入

口在水池上方2m处，泵的吸入管路全部阻力为1m水

柱，压出管路全部阻力为3m水柱，泵效率60%。

求：(1)泵的轴功率；

(2)若允许吸上真空高度为5m,用上述安装高

gZ i

P l 2 U i

2

W e gZ2

P2 2

U2

2

W f

Q z 0； z2 2 18 20m; 5 P2； U i

U2 0

W e gZ2 W f W f

l l e U2

d 2

q v

d2

4

10/3600

0.785 0.052

1.415m/s]

W f

l l e U2

d 2

0.025

2

100 1.415

0.05 2

50.06[ J / kg]

W e gZ2 W f 9.81 20 50.06 246.26[J/kg]

有效功率

P e q m W e q v W e 1000 246.26

3600

684[J /s] 轴功率

P空空

a80%

855[J /s]

gz3

2

Pa U3

2

gz2

P2 2

U2 W

f 3 2

Q Z3 0; z218m; p20; u20; u3 u 1.415m/ s

gz3 W f 3 2

W

f 3 2

l l e u2

d 2

0.025

80

0.05

2

1.415

2

40.04[J / kg]

E L

gz3

W

f 3 2

u2

9.81 18 40.04 于215.6[J/kg]

1