流体流动试题集及参考答案

内容发布更新时间 : 2024/12/23 22:26:08星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

+λ(l/d)(u/2g) ∴H=14.2 m 2.d'=0.080 m

H'=128 m 3.管径越大,塔高越低

管径越小,塔高越高

16.(12分)

某高位槽与内径为100mm的钢管相连,槽内为常温水,直管总长30 m,有90度弯头3个,闸阀(全开)和球阀(全开)各1个,水从管口流出。问欲得到每小时22.7 m的排水量,槽内水面应比管出口高多少m ?(取λ=0.0256,由容器入管口ζ=0.5, 管子出口ζ=1.0,闸阀全开ζ=0.17,球阀全开ζ=6.0,90度弯头ζ=0.75)。

***答案***

在高位槽与管出口处截面,列柏努利方程式:

gZ+u/2+P/ρ=gZ+u/2+P/ρ+∑hf Z=Z, Z=0 u=0 p=p=0(表压) d=0.1 m, ρ=1000 , u=Vs/A=0.803 m.s Σζ=0.5+1.0+0.17+6.0+0.75×3=9.92

Σh=(λ(l/d)+9.92)u/2=5.67 J.kg 9.81Z=+5.67 Z=0.58 m

17.(20分)

有一垂直管道,内径由300mm渐缩至150mm。常温的水从下而上流动。现测得水在粗管和细管内的静压强分别为19.6×10和17.0×10N.m(表压),测压点的垂直距离为1.5m。如两测压点的摩擦阻力可忽略不计,试求水的流量为若干m.h?

***答案***

在两测至点间列柏努利方程得:

zg+P /ρ+u/2=zg+p/ρ+u/2+hf 0+19.6×10/1000+u/2

=1.5g+17.0×10/1000+ u/2+0

196+ u/2=184.7+ u/2........(1)

由连续性方程知:u=ud/d=u×0.15/0.3=0.25u 代入(1)式得:u=4.91m.s

∴ V=3600.πdu/4

=3600.π×(0.15)×4.91/4=312.2m.h

18.(20分)

某车间准备用一台离心泵将储槽内的热水送到敞口的高位槽内,已知管子规格为Φ60×3.5mm钢管,管内流速为2m.s,吸入管路的能量损失为19.6J.kg,压出管路的压头损失为4mHO (均包括全部的局部阻力损失在内),其余参数见附图示。试求该泵提供的有效功率。

***答案***

定储槽液面为1-1,且为基准面,高位槽液面为2-2,列柏式: Zg+P /ρ+u/2+We=Zg+P /ρ+u/2+∑h ∑h=h吸+hf压=19.6+4×9.807=58.84J.kg ∴ -100×13.6/1000+we=8×9.81+58.84

∴ We=138.7J.kg m=π/4×0.053×2=4.41×10kgs ∴ Ne=We m=138.7×4.41×10=0.612W

19.(16分)

某输水管路如图所示,水箱液面保持恒定。当阀门A全关闭时,压力表读数为177kN.m ,阀门全开时,压力表读数为100 kN.m。已知管路采用Φ108×4mm钢管,当阀门全开后,测得由水箱至压力表处的阻力损失为7.5mHo。问:全开阀A时水的流量为多少m.h?(ρ水=1000kg.m,p大=98.1kN.m)

***答案***

定水箱液面为1-1,压力表处为2-2,列柏式:

Z+P /(ρg)+u/(2g)=Z+P/(ρg)+u/(2g)+H ∵ Z=P/(ρg)=177×10/(1000×9.807)=18m ∴ 18+0+0=0+100×10/(1000×9.807)+u/(2g)+7.5 ∴ u=2.43m.s

∴ V=3600π2.43×(0.1)/4=68.67m.h

20.(20分)

现有一条水平通风管道,在某处用渐缩管将Φ508×4mm和Φ408×4mm的大小钢管连接起来。现为粗略地估算其流过的空气量,在渐缩管的两端各装上一个U形测压计,得读数如图所示。若空气流过渐缩管的压头损失可忽略不计,试求流过的质量流量为多少kg.h?(已知空气在标准状态下的密度为1.29kg.m,当地大气压为100kN.m)

***答案***

两测压点处截面分别为1一1和2一2。因空气流过两截面间的压力变化不大,可用柏式;

而P=ρRg=1600×9.807×0.076=1193N.m P=ρRg=1000×9.807×0.102=1000.6N.m Pm=100×10+(1193+1000.6)/2=101.1kN.m ∴ρ=1.29×273/(273+27)×101.1/101.3=1.17kg.m ∴P/ρ+u/2=P/ρ+u  /2

而 1193/1.17+u/2=1000.6/1.17+u/2...........<1> 又因连续流动,忽咯ρ影响

∴u=u(d/d)=u(400/500)=0.64u

代入<1>式得:u=23.65m.s

∴m=3600.π(0.4)×23.65×1.17/4=12512kg.h

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