化工原理习题详解 1.流体流动

【解】对于孔板流量计有:

V?C0A0管道面积

2?p? ?C0A02R(?0??)g?

A?0.785d2?0.785?0.082?0.00502m2

空截面积

A0?0.2A?0.0010m2

带入流量计算公式为:

V?0.61?0.00102?0.6?(13600?1000)?10?0.0075m3/s

1000V0.0075??1.49m/s

0.785d20.785?0.082对两槽间列柏努利方程为:

u?p1?代入数值为:

?we?z2g?p2???hf

?200?133.30.5?9.807?1042001.492?we?10?10??0.025100010000.082

we?245.07J/kg

N?Ne??weV???2.83KW

【例1-12】【华南理工大学 2002年】如图,两水池的水位差H=24m,

l1=l2=l3=l4=100m,d1=d2=d4=100mm,d3=200mm,沿程阻力系数?1=?2=?4=0.025,?3=0.02,除阀门外,其它局部阻力忽略。

(1)当开启阀门时,阀门阻力系数ζ=30,求流量; (2)当关闭阀门时,?保持不变,求流量。

图1-15例1-12附图

【解】对两水槽液面列柏努利方程即:

gH??hf

(1)对两支管进行分析,其阻力损失相等。即:

lu2lu2u2 (?)2?(???)3d2d22代入数值为:

u32100u22100u320.025???0.02???30?

0.120.222化简为:

u3?0.79u2

由V?0.785d2u,因管路为并联管路则:

V总?4.16V2,u总?4.16u2

代入上述柏努利方程为:

10?24?0.025?10012??[u2?(4.16u2)2] 0.12可得:u2?1.02m/s

即V总?4.16V2?4.16?0.785?0.12?1.02?0.033m3/s

(2)当阀门关闭时有

l总?3l?300m

代入上述柏努利方程为:

300u210?24?0.025??

0.12可求出:

u?2.53m/s

进而求出

V?0.020m3/s

【例1-13】【华南理工大学 2003年】有一输水系统如图,管子规格为

u2Φ48×4mm,已知管路阻力(直管和局部阻力)损失为?hf?3.2,试求:

2g(1)该体系的流量;

(2)若欲使流量增大20%,水箱的高度应增加多少米?(设摩擦阻力系数不变)

图1-16例1-13附图

【解】(1)对水槽水面和出口处列柏努利方程为:

u2gz???hf

2u2u2带入数值为: 5?10??3.2?

22?10u?8.7m/s

V?0.785d2u?0.785?8.7?0.042?0.011m3/s?39.34m3/h

(2)流量增大20%即

V=39.34(1+20%)=47.23m3/h

u?V=10.45m/s 20.785d代入上述柏努利方程为:

10.45210.45210z??3.2?

22?10求出: z=7.21m

即增加2.21米。

【例1-14】【华南理工大学 2004年】用管子从高度为H的高位槽放水,为增大放水量,拟提出如下两种方案:

(1)并联一根结构和直径相同的管子;

(2)将原管子换成一根直径为原管径两倍的管子。

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