第一章流体输送技术

第一章 流体输送技术

1、已知硫酸与水的密度分别为18303/kg m 与9983/kg m ，试求含硫酸60％（质量分数）的硫酸水溶液的密度为多少？

已知：()3241830/H SO kg m ρ= ()324998/H SO kg m ρ= ()2460H SO ω=％ 求：ρ

解：由()()()()()()24242422241140%

H SO H SO H SO H O H O H SO ωωρρρωω⎧=

+⎪⎨⎪=-=⎩

得：

()()

()()()()242242224H SO H O H SO H O H O H SO ρρρωρωρ=

+

=

1830998

0.60998+0.401830

⨯⨯⨯

=1372.362kg/m 3

2、当大气压是101.3kPa ，问位于水面下20m 深处的绝对压力是多少？ 已知：101.3P kPa =大 z=20m ()321000/H O kg m ρ= 求：P 绝

解：由P gz

P P P ρ=⎧⎪⎨=-⎪⎩表表绝大

得：P gz P ρ=+绝大

=10009.820101.31000⨯⨯+⨯

297300297.3Pa

kPa

==

3、在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径110d cm =，细管内径25d cm =，当流量为33410/m s -⨯时，求粗管内和细管内水的流速为多少？

已知：110d cm ==0.1m 25d cm ==0.05m 33410/v q m s -=⨯ 求：1u 、2u

解：

2

1

13

12

1212212

2

12124

444100.051/3.140.1

0.10.0510.204/0.05u v q u d q u m s d u d u d d u u m s

d π

π-=⨯⨯∴===⨯⎛⎫= ⎪

⎝⎭

⎛⎫⎛⎫

∴=⨯=⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

又

综上所述：粗管内水的流速为0.051m/s ，细管内水的流速为0.204m/s. 4、用内径为100mm 的钢管从江中取水，用泵送入蓄水池。水由池底进入，池中水面高出江面30m ，水在管内的流速为1.5m/s ，管路的压头损失为1.72m 。如泵的轴功率为5kW,求泵的效率为多少？

已知：d=100mm z 1=0m z 2=30m u 1=0m/s

u 2=0m/s H f =1.72m u 管路=1.5m/s

P=5kw=5*103w P 1=P 2=0kPa 求：η

解：取江面为截面'11-，蓄水池中的水面为截面'22-，并取江面'11-为基准水平面，在截面'11-和截面'22-间列伯努利方程得：

2

2

1

1221222f P u P u Z He Z H g g g g

ρρ+++=+++简化得

2

2

22

2030 1.7229.831.72f

u He Z H g

m

=++=++⨯=

由/e He W g =得：31.729.81311.1732/e W gHe J kg ==⨯=

20.785m q u A u d ρρ==⨯管道管道

21.50.7850.1100011.775/m q kg s ∴=⨯⨯⨯=

则

311.173211.7753664.0643e e m

e P W q P W =∴=⨯=

由Pe

P

η=

⨯100％得： 3

3664.0643

510η=

⨯⨯100％=73.3％ 5、水经过内径为200mm 的管子由水塔内流向各用户。水塔内的水面高于排出管端25m ，且维持水塔中水位不变。设管路全部压头损失为24.5，试求管路中水的休积流量为多少？

已知：d=200mm=0.2m He=0m H f =24.5m He=0m u 1=0 P 1=P 2=0kPa Z 1=25m Z 2=0m 求：q v

解：取水塔内水面为截面'11-，取排出管的截面为'22-，并取排出管的中心

线为基准水平面。

在截面'11-和截面'22-间列伯努利方程得：

22

1

1221222f P u P u Z He Z H g g g g ρρ+

++=+++ 简化得：2

2

12f u Z H g

=+

()()21229.82524.5 3.13f u g Z H =-=⨯⨯-= 222

23

0.7850.7850.2 3.130.098/v v q u A d u q m s

==∴=⨯⨯= 6、黏度为3810Pa S -⨯，密度为3850/kg m 的液体在内径为14mm 的钢管内流动，液

体的流速为1/m s ，试计算雷诺数Re,并指明属于何种流型。

已知：3810Pa S μ-=⨯ 3850/kg m ρ= 140.014d mm m == 1/u m s = 求：Re 解：由Re du ρ

μ

=

得：Re=

3

0.0141850

1487.5810

-⨯⨯=⨯

Re 2000

〈∴该流动型态为层流

7、水在φ=0.3mm ⨯1.5mm 的水平钢管内流过，温度为293K ，流速为2.5m/s ，管长为

100m.。取管壁绝对粗糙度ε=0.3mm,试求直管阻力引起的能量损失为多少？ 已知： 293.20T k t ==即℃ 38 1.52350.035d mm m =-⨯== 2.5/u m s = 100l m = 0.3mm ε= 求：h f

解： 在t=20℃查表知：31.00510*pa s μ-=⨯ 3998.2/kg m ρ= 由Re du ρ

μ

=

得：4

3

0.035 2.5998.2Re 8.69101.00510

-⨯⨯=

=⨯⨯ Re 4000

〉∴该流动型态为湍流

2

/0.3

/0.00860.035

Re /?¬100 2.50.038339.29/0.0352

d

d d J kg

εεελ∴=

=⋅=⨯⨯=2f 又相对粗糙为据与值查莫狄图得

摩擦因数=0038

lu 即h =2d

8、如附图所示为冷冻盐水循环系统示意图。盐水的密度为31100kg m -，循环量为

3136m h -。自A 处到B 处的总能量损失为198.1J kg -，从B 到A 的为149J kg -，

且管径不变。求：（1）泵的有效功率e P ；（2）若A 处的压力表读数为0.25MPa ，则B 处的压力表读数为多少？

已知： ρ=31100kg m - v q =3136m h - 98.1/A B f h J kg -= 49/B A f h J kg -= B d u ⋅=A 不变即u 0.25A P MPa = 7B Z m = 求：e P B P

解：（1）对于循环系统：98.149

/15.019.8

A B B A

f f e f h h H h

g m g

--++==

=

=∑