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-流体流动与机械习题课-第 6 页流体流动与输送机械习题课一、书 130某工业燃烧炉产生的烟气由烟囱排入大气。烟囱的直径为2m，相对粗糙度为0.0004。烟气在烟囱内的平均温度为200，此温度下烟气的密度为0.67kg/m3，黏度0.026mP·s，烟气流量80000m3/h。在烟囱高度范围内，外界大气的平均密度1.15kg/m3，烟囱内底部的压强低于地面大气压0.2kPa， （1）求此烟囱应有多少高度？（2）试讨论用烟囱排气的必要条件是什么？（3）提高吸气量，在设计上应采取什么措施？答案见陈敏恒习题答案。二、化工原理习题指导书p45 151用压缩空气将密度为1200 kg/m3的碱液自低位槽送至高位槽，两槽的液面维持恒定。管子规格为60×3.5mm，各管段的能量损失分别为，（J/kg）（u为碱液在管内的流速）。两U形压差计中的指示液均为水银，R1=60mm, h=100mm。试求（1）压缩空气的压力p1；（2）U形压差计读数R2。 附图4m12m解：（1）在低位槽1与高位槽2间列柏努利方程（表压）（2）在低位槽1与B处3间列柏努利方程（表压）由静力学方程三如图示常温水由加压贮槽A以2.94kg/s的质量流量流向敞口高位槽B，两槽液面恒定，液面间距为4.43m，管路中装有孔板流量计和一个截止阀，已知管道为f57×3.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量长度（不包括截止阀）总和为60m，截止阀在此开度时的局部阻力系数x=7.5。设系统为完全湍流，管路摩擦系数l为0.026，已知汞的密度为13600 kg / m3，水的密度为1000kg/ m3。求：（1）加压贮槽A液面上方所需表压为多少kPa？（2）阀门前后的压强差及汞柱压差计的读数R2(mm)；（3）若将阀门关小，现读得孔板流量计的读数R1为原来的0.81倍，设系统仍为完全湍流，l近似不变，孔板流量计的孔流系数不变，求流速为原来的多少倍？截止阀阻力系数x变为多少？（4）定性分析阀门前a点的压强如何变化？（给出结论及分析过程）解答：(1)以截面1为基准水平面，在1截面与2截面间列B.E （2） R2=8438/（13600-1000）9.81=0.0683（）（4）1-a面间列B.E由上计算知：关小阀门后，流速减少，四、某型号的离心泵，在一定的转速下，在输送范围内，其压头与流量的关系可用H186×105Q2 （H单位为m，Q单位为m3/s）来表示。用该泵从贮槽将水送至高位槽，如附图所示。两槽均为敞口，且水面维持恒定。管路系统的总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度）,管子的规格f46×3mm，摩擦系数可取为0.02，试计算：（1）输水量m3/h；（2）若泵的效率为65，水的密度为1000kg/m3，离心泵在运转时的轴功率KW；（3）若将输送系统的高位槽改为密闭容器，其内水面上方的压强为0.5kgf/cm2(表压)，其它条件均不变，试分析此情况下的输水量与泵的轴功率将如何变化（不必计算，用公式与特性曲线图示说明）解答：五、化工原理习题指导书p46 159 附图10 如附图所示，高位槽中水分别从BC与BD两支路排出，其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为10m。AB管段的内径为38mm、长为28m；BC与BD支管的内径相同，均为32mm，长度分别为12m、 15m（以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度）。各段摩擦系数均可取为0.03。试求：（1）BC支路阀门全关而BD支路阀门全开时的流量；（2）BC支路与BD支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。 解：（1）在高位槽液面与BD管出口外侧列柏努利方程： 简化 ： 而 化简 又由连续性方程： 代入上式： 解得： 流量： （2）当 BD，BC支路阀均全开时： C ，D出口状态完全相同，分支管路形如并联管路， (1)又 (2)在高位槽液面与BD出口列柏努利方程： (3)将（2）代入（3）式中：解得：流量： 六、化工原理习题指导p44 147如附图所示，水由高位槽经管道从喷嘴流入大气，水槽中水位恒定。已知d1=125mm ，d2=100mm ，喷嘴内径d3=75mm，U形压差计的读数R80mmHg。若忽略水在管路中的流动阻力，求水槽的高度H及喷嘴前压力表读数。解：在12截面间列柏努利方程即 （1）由连续性方程 （2）将（2）代入（1）中，喷嘴处流速： 在水槽与喷嘴出口处列柏努利方程，并简化在喷嘴前后列柏努利方程，并简化 附图R1R215m喷嘴处压力：（表压）七、化工原理习题指导p47 162如图所示的输水实验装置，已知泵进、出管路直径相同，内径均为65mm，两水池液面间的垂直距离为15m，孔板流量计的孔径为25mm，流量系数为0.62。已测得孔板流量计U形压差计R10.4m，泵进、出口间U形压差计R21.5m，指示液均为汞。试求：（1）泵的有效功率；（2）管路系统的总压头损失；（3）写出此管路特性方程。解：（1）在泵进、出口间列柏努利方程，简化得流量：有效功率：（2）在两液面间列柏努利方程，简化得（3）设管路特性方程为 将代入，得 所以管路特性方程为