化工原理学习指导..doc

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第一章流体流动
1-17如图所示，水以20m3/h的流量流经一扩大管段，已知 d1=50mm , d2=80mm,水流经扩
大段的阻力系数 =(1 — A1/A2)2,式中A为管道截面积。若测点间的直管阻力可略，试求：
(1) 倒U形压差计读数R;
(2) 如将粗管一端抬高，流量不变，则读数 R有何改变？
解：(1 )在1 — 2间列柏努利方程，则：
2 2
gz P1 u1 gz P2 u2 、• h
gz1 gz2 hf
； 2 ； 2
Vs 20 / 3600
u. - 2 = ,
二肿
7d1
=(巴)2 =
80
z1 = z2 ,
□2 =（也）2 d2
Ul
又=(1 一
空气
2 =（1 —（岂）2）2 = 7 1
80
,2
-=
2
2 2
」 - x
hf =
2
3 — 3等压面）：P2 - P1 =（ N尸气）
2
' n =勺= 283
2
2 2
P2 T 5 -U2
P 2
又由压差计可得(取图中
1 91
R

(2)若管道倾斜，
gR ： JgR
又•••
gzi
Vs不变,
2
-p1 u1
P 2
贝y U1、U2及7 hf必然不变
2
=gz2 • pj • u2 亠二 hf
: 2
二 (P2+ :?gz2) — (p1+ : gz1)=恒值=:gR ••• R相同。
讨论：流体在非等径管内定常流动时，压差计上的读数反 映了两截面间动能变化和阻力损失之和，其值与管道的放置无 关。
1-18有二个敞口水槽，其底部用一水管相连，水从一水槽经水 管流入另一水槽，水管内径 ，管长80m，管路中有两个
90。弯头，一个全开球阀，如将球阀拆除
,而管长及液面差 H等其他条件均保持不变。已知
#
摩擦系数/= , 90°弯头阻力系数Z =，全开球阀阻力系数Z =。试问管路中的流量 能增加百分之几？
解：在1 — 1与2 — 2截面间列柏努力方程：
2 2
2号性弋号、hf
z2 _z1 =H, p1 =p2，u1 =U2 =0 hf =gH 恒定
(1) 拆除球阀之前，设管内流速为 u,则：
2 2
' hf =(」一二匸)U ( -80 2 1) -
d 2 2
(2) 拆除球阀之后，管内流速为 u •，则：
・2 *2
' hf 」亠二-)u =( 2 1) u =13u2
d 2 2
u
7 = \ 13
=
7 =
即管路中的流量增加16%。
1- 19有一内径为d=60mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数 C°= ,
孔板内孔直径do=25mm , U形压差计的指示液为***。
（1） U形压差计读数 R=300mm,问水的流量为多少？
（2） U形压差计的最大读数 Rmax=900mm，问能测量的最大水流量为多少 ？
解：（1）T u0=C0 2（；?-；?）gR= （13600 -1000） °.3 =
「 ； 1000
Vs doU0 = = 10&m3/s
4
U 0max
2（ QgRmax
V p
=
2 （13600 _ 1000）
1000
=
Vsmax dfgmax = = 10$m3/s =
4
1- 20用泵向压力容器输水， 已知：管内径d=,粗糙度£ =10-4m, 管路总长（包括局部阻力的当量长度）l=220m ,水的物性：
3 3 2
p=1000kg/m , R0-N・s/m,容器内压力p2=124kPa （表），外加能量 We =。试求：
（1） 总阻力损失工hf等于多少J/kg?
（2） 管内流速u等于多少m/s?
解：（1）取计算截面为1- 1、2 — 2,基准面为1- 1，在1 — 2间 列柏努利方程可得：
2 2
g 直 H • We 二