流体流动、流体输送机械练习题

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∆p 0.5 × 9.807 × 104 H 0 = ∆Z + = 10 + = 15m 1000 × 9.807 ρg
u= Q 30 ÷ 3600 = = 1.62m / s 2 2 0.785d 0.785 × 0.081
20℃水的粘度为1.005cP。 ℃水的粘度为 。
0.081 × 1.62 × 1000 Re = = = 1.306 × 105 1.005 × 10−3 µ λ = 0.01227 + 0.7543 /(1.305 × 105 )0.38 = 0.0209 dup
3.常温下水密度为1000kg/m3,粘度为 .常温下水密度为 粘度为1cP,在d内=100mm管 / , 管 内以3m/s的速度速度流动,其流动类型为 的速度速度流动, 内以 的速度速度流动 。 4.12kgf·m= . = J。 。 5.空气在标准状态下密度为1.29kg/m3,在0.25MPa下(绝 .空气在标准状态下密度为 / 下绝 压)80 ℃时的密度为 。
流量改变后, 流量改变后,总压降与原来总压降相同
lu lu λ3 + λ1 =λ 2d 2d 2d 高度湍 ,λ3 = λ1 = λ, l原 = ( l3 + l1 ) = 2l1 流 u3 u1 = 2
2 3 3
2 1 1
l原u2
2 u3 u3 1 + = u2 2 2 2
2
5 2 8 2 u3 = u u3 = u 8 5 8 8 qv3 = qv = ×5000 = 6330m3 / h 5 5
式中H的单位为 ,Q的单位为 3/min。求最高效率点的效 式中 的单位为m, 的单位为m 。 的单位为 的单位为 率并评价此泵的适应性;( )若此泵适用, 率并评价此泵的适应性;(3)若此泵适用,用关小阀门调节流 ;( 量,求调节阀门消耗的功率;( )若(2)的泵不用改变阀门 求调节阀门消耗的功率;(4) ;( ) 的开度而改变转速调节流量,试求转速应调节到多少? 的开度而改变转速调节流量,试求转速应调节到多少?
六、用某离心油泵从贮槽抽送液态异丁烷,贮槽液面恒定,液 用某离心油泵从贮槽抽送液态异丁烷,贮槽液面恒定, 面上方压强为650kPa〔绝压),泵安装于槽液面以下 〔绝压 ,泵安装于槽液面以下1.5m处。 面上方压强为 处 吸入管路的压头损失为1.5m。在输送条件下异丁烷的密度为 。 吸入管路的压头损失为 530kg/m3。饱和蒸气压为635kPa。 530kg/m3。饱和蒸气压为635kPa。输送流量下允许气蚀余 量为3.5m,试问该泵能否正常操作? ,试问该泵能否正常操作? 量为
,水的粘度随温度的升高
17.在下面两种情况下,假如流体的流量不变,而圆形直管的直 .在下面两种情况下,假如流体的流量不变, 径减少二分之一, 径减少二分之一,则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少 倍?A)两种情况都为层流 两种情况都为层流 ,B)两种情况都在阻力平方区 两种情况都在阻力平方区 。
18、离心泵起动时要 、 、 。 19、原来输送水的离心泵,现改用于输送某种水溶液,水溶液 、原来输送水的离心泵,现改用于输送某种水溶液, 的重度为水的1.2倍 其它的物理性质可视为与水相同, 的重度为水的 倍,其它的物理性质可视为与水相同,管路 状况不变,泵前后两开口容器液面垂直距离不变, 状况不变,泵前后两开口容器液面垂直距离不变,问(1)流量有 流量有 无改变 ,(2)压头有无改变 压头有无改变 ,(3)泵的功率有 泵的功率有 无改变 。 20、离心泵在什么情况下容易产生气蚀 , 、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1) (2) ,(3) (4) 。 4、离心泵的工作点是 曲线的交点。 、 曲线与 曲线的交点。 现象。 21、离心泵的安装高度超过允许安装高度时,会发生 现象。 、离心泵的安装高度超过允许安装高度时, 22、在低阻管路系统中,适宜使用离心泵的 、在低阻管路系统中, 联,主要用于 在高阻管路系统中, 增加 ;在高阻管路系统中,适宜使用离心泵的 联,主 要用于增加 。 23、往复泵为 、 泵,其流量调节应采用 。
2×0.1×1000 = = 2×105 四、解(1)Re = ) µ 0.001 duρ
λ = 0.32×( 2×10
5 −0.2
)
= 0.02786
l u2 10 22 P − P = ρ λ × =1000 0.02786× × = 5572Pa A B 0.1 2 d 2 P + ( h + R) ρ1 = P + hρ1 + Rρ2 A B P −P 5572 A B R= = = 0.902m ρ2 − ρ1 (1630 −1000) ×9.81
化工原理练习题一(流体流动与流体输送机械) 化工原理练习题一(流体流动与流体输送机械)
一、填空 1.用管子从高位槽放水,当管径增大一倍,则水的流量为原流 .用管子从高位槽放水,当管径增大一倍, 量 倍,假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变,且 假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变, 管路出口处的流体动能项可忽略。 管路出口处的流体动能项可忽略。 2.某设备上,真空表的读数为80mmHg,其绝压= .某设备上,真空表的读数为 ,其绝压= Pa。该地区大气压强为 = 。该地区大气压强为720mmHg。 。 kgf/cm2
二、解
2 u= =1.89m/ s 2 60×0.785×0.15 duρ 0.15×1.89×705 Re = = = 400 < 2000, 滞流 −3 500×10 µ 64 λ= = 0.16 Re 因∆p=0,∆Z=0 l u2 1500 1.892 H=h1 = λ = 0.16× × = 291m d 2g 0.15 2×9.81 ρQH 705×2×291 = =112kW N= 102 η 60×0.6×102
三、解:设接平行管后总流量为qV3m3/h,二平行管流量分别 设接平行管后总流量为 , 为qV; qv2
2 2 u3 P u1 P + 3 = + 1 + ∑hf 1 2 ρ 2 ρ 2 2 u3 P u2 P + 3 = + 2 + ∑hf 2 2 ρ 2 ρ
五、需将30m3/h、20℃的水由敞口水池送至塔顶,塔顶压 需将 、 ℃的水由敞口水池送至塔顶, 与水池水面的高差为10m。输水管 力(表压)为0.5kgf/cm2,与水池水面的高差为 表压) 。 管径为Φ89×4mm,长18m,管线局部阻力系数Σξ=13(阀门 管径为 × , ,管线局部阻力系数 ( 全开时),摩擦系数λ=0.01227+0.7543/Re0.38。试求:( ) 试求:( :(1) 全开时),摩擦系数 ),摩擦系数 输送所需的理论功率( );( );(2)若泵在转速n=2900r/min 输送所需的理论功率(kW);( )若泵在转速 时的特性可近似用下式表示 扬程: 扬程: H=22.4+5Q-20Q2 效率: 效率: η=2.5Q-2.1Q2
五、解:(1)求输送所需的理论功率 ,应先求出工作点的扬程 0, :( )求输送所需的理论功率N,应先求出工作点的扬程H 本小题泵的特性曲线未知,只能求出管路所需的压头H 在工作点H 本小题泵的特性曲线未知,只能求出管路所需的压头 e,在工作点 e= H0,p1、p2均取表压计算,则管路两端的总势差: 均取表压计算,则管路两端的总势差:
l u2 (3) P − P = ρ ( Z − Z ) g + λ B A A B 1 d 2 P − P =1000( 5g −5.572) = 43478Pa A B −( P − P ) + 5gρ1 A B R= = 0.902 ( ρ2 − ρ1 ) g
P + ρ1gh + Rρ2 g = P + ( h + R + 5) ρ1g A B
l u2 (2) P − P = ρ1 ( ZB − ZA ) g + λ A B d 2 =1000(10×sin30o ×9.81+ 5.572) = 54622Pa P + ( h + R) ρ1g = P + hρ1g + Rρ2 g + 5ρ1g A B
( PA − P ) −5ρ1g = 5572 B R= = 0.902 ( ρ2 − ρ1 ) g (1630 −1000) 9.81
6.20℃的水通过10m长,d内=l 00mm的钢管,流量V0= . ℃的水通过 长 的钢管,流量 的钢管 10m3/h,阻力系数 =0.02,阻力降 = ,阻力系数λ= ,阻力降∆P= 。 7.常用测量流量的流量计有 、 、 。 8.无论滞流湍流,在管道任意截面流体质点的速度沿管径而 .无论滞流湍流, 变,管壁处速度为 ,到管中心速度为 。 滞流时, 滞流时,圆管截面的平均速度为最大速度的 倍. 9.在流动系统中,若截面上流体流速、压强、密度等仅随 .在流动系统中,若截面上流体流速、压强、 改变, 而变,称为稳定流动, 改变,不随 而变,称为稳定流动,若以上各量既 而变,称为不稳定流动。 而变又随 而变,称为不稳定流动。 随 10.流体在管内作湍流流动时,从中心到壁可以分 0 流体在管内作湍流流动时, 、 三层。 、 三层。 11.流体在圆形直管中滞流流动时,平均流速增大一倍,其 .流体在圆形直管中滞流流动时,平均流速增大一倍, 能量损失为原来损失的 倍。
的水在管径为l00mm的直管中流动.管上 、B两点 的直管中流动. 四、20 ℃的水在管径为 的直管中流动 管上A、 两点 间的距离为10m,水速为 /s。A、B间接一个 型压差计, 间接一个U型压差计 间的距离为 ,水速为2m/ 。 、 间接一个 型压差计, 指示液为CCl4,其密度为 其密度为1630kg/m3。U型管与管子的接管 指示液为 / 型管与管子的接管 中充满水。求下列三种倩况下. 中充满水。求下列三种倩况下.①A、B两点间的压差为多少 、 两点间的压差为多少 N/m2,②U型管中读数 =?指示液哪边高 型管中读数R= 指示液哪边高 指示液哪边高?(1)水在管中水 / 型管中读数 水在管中水 平流动, 管了倾斜 管了倾斜30° 水流方向从A到 , = 平流动,(2)管了倾斜 °,水流方向从 到B,λ=0.32Re-0.2, (3)管子倾斜 °,水流方向从 到A,(如图 。 管子倾斜30 水流方向从B到 , 如图 如图)。 管子倾斜
外的原油加工厂, 二.某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂,经一 某离心泵将某种石油馏分自 外的原油加工厂 的钢管输送到第一贮缸中, 根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中, 送液量为每分钟 × 的钢管输送到第一贮缸中 2000L。问该泵所需的功率为若干(泵的效率为 ,管的局 。问该泵所需的功率为若干 泵的效率为 泵的效率为0.6, 部阻力略去不计)。 = 部阻力略去不计 。ρ=705kg/m3,µ=500×10-1Pa·s 。 / × 答案: 答案:112KW 三、流量5000m3/h的水通过一根 的水通过一根20km长的水平管.总压降 长的水平管. 流量 的水通过一根 长的水平管 为0.5MPa,现在中点接一完全相同的平行管到终点,问总 ,现在中点接一完全相同的平行管到终点, 流量变为多少m 设总压降始终不变, 流量变为多少 3/h(设总压降始终不变,流动始终为高度湍 设总压降始终不变 流,局部阻力忽略)? 局部阻力忽略 答案:6330m3/h 答案:
12.等边三角形边长为a,其当量直径是 .等边三角形边长为 , 为a,当量直径是 , 是 当 。 。 13.管内流体层流的主要特点是 .
,长方形长2a,宽 长方形长 , ;湍流的主要特点 和 有关。 有关。 ,流入管
14.孔板流量计的流量系数α的大小,主要与 .孔板流量计的流量系数 的大小 的大小, 超过某一值后, 为常数 为常数。 超过某一值后,α为常数。 。管中流出ζ出= 管中流出 。 l 5.直管阻力的表示式 f= .直管阻力的表示式h 内 ζ入 = 而 。 16.气体的粘度随温度的升高而 .
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