第1章流体流动和输送VIP专享VIP免费

第一章流体流动和输送1-1烟道气的组成约为N275%，CO215%，O25%，H2O5%（体积百分数）。试计算常压下400℃时该混合气体的密度。解：Mm=Miyi=0.75×28+0.15×44+0.05×32+0.05×18=30.1m=pMm/RT=101.3×103×30.1/(8.314×103×673)=0.545kg/m31-2已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多少？解：成都pR=95-8=87kPa（真空度）拉萨pR=62-8=54kPa（真空度）1-3用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。在某气速下测得R1为400mmHg，R2为90mmHg，R3为40mmH2O，试求上述值。解：pB=R3H2Og+R2Hgg=0.04×1000×9.81+0.09×13600×9.81=12399.8Pa（表）pA=pB+R1Hgg=12399.8+0.4×13600×9.81=65766.2Pa（表）p=pA-pB=65766.2-12399.8=53366.4Pa1-4如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为0，空气密度为，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角为30º时，若要忽略贮液器内的液面高度h的变化，而测量误差又不得超过1%时，试确定D/d比值至少应为多少？习题解1解：由静力学方程p=R(0-)g=R1sin(0-)g=R1(0-)g/2(1)若忽略贮液器内液面高度的变化，则斜管内液位为：R’=R-h液柱长度：R1’=R1-h/sin=R1-2hp’=R’(0-)g=R1’(0-)g/2=(R1/2-h)(0-)g又D2h/4=d2R1’/4D2h=d2R1’=d2(R1-2h)即h=R1(d/D)2/[1+2(d/D)2]所以p’=R1(0-)g/[2+4(d/D)2](2)相对误差为(p-p’)/p≤0.001代入式（1）和（2）：(p-p’)/p=1-1/[1+2(d/D)2]≤0.001解得：d/D≤0.02237即D/d≥44.71-5一虹吸管放于牛奶储槽中，其位置如图所示。储槽和虹吸管的直径分别为D和d，若流动阻力忽略不计，试计算虹吸管的流量。储槽液面高度视为恒定。解：p1/+u12/2+gz1=p1/+u22/2+gz2p1=p2，u1=0，z1=h，z2=0，u2=u2gh=u2u=(2gh)1/2qv=0.785d2u2=0.785d2(2gh)1/21-6密度为920kg/m3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为57mm×3.5mm，两支管尺寸分别为38mm×2.5mm和25mm×2.5mm。已知椰子油在总管中的流速为0.8m/s，且38mm×2.5mm与25mm×2.5mm两支管中流量比为2.2。试分别求椰子油在两支管中的体积流量、质量流量、流速及质量流速。解：qv=0.785×0.052×0.8=1.57×10-3m3/sqv1+qv2=1.57×10-3m3/sqv1=2.2qv2qv1+qv2=3.2qv2=1.57×10-3m3/sqv2=1.57×10-3/3.2=4.91×10-4m3/sqv1=2.2qv2=1.079×10-3m3/sqm2=qv2=920×4.91×10-4=0.452kg/sqm1=qv1=920×1.079×10-3=0.993kg/su2=qv2/0.785d22=4.91×10-4/(0.785×0.022)=1.564m/su1=qv1/0.785d12=1.079×10-3/(0.785×0.0332)=1.262m/s习题解2w2=u2=920×1.564=1438.6kg/(m2.s)w1=u1=920×1.262=1161kg/(m2.s)1-7用一长度为0.35m的渐缩管将输水管路由内径100mm缩至30mm。当管内水流量为0.52m3/h，温度为10℃时，问：（1）在该渐缩管段中能否发生流型转变；（2）管内由层流转为过渡流的截面距渐缩管大端距离为多少？解：u1=qv1/0.785d12=0.52/(3600×0.785×0.12)=0.0184m/sRe1=d1u1/=0.1×0.0184×1000/0.0013077=1407<2000u2=qv1/0.785d22=0.52/(3600×0.785×0.032)=0.20445m/sRe2=d2u2/=0.03×0.2045×1000/0.0013077=4691>4000故可以发生转变当Re=2000时，ud=Re/ud=2000×0.0013077/1000=0.0026154ud2=qv/0.785=0.52/(3600×0.785)=1.84×10-4两式相除d=1.84×10-4/0.0026154=0.07035m由比例关系(0.1-0.03)：0.35=(0.1-0.07035)：xx=(0.1-0.07035)×0.35/(0.1-0.03)=0.148m1-8直径为1.0m的稀奶油高位槽底部有一排出孔，其孔径为15mm。当以2.0m3/h的固定流量向高位槽加稀奶油的同时底部排出孔也在向外排出奶油。若小孔的流量系数Cd为0.62（Cd为孔口实际流量与理想流量之比），试求达到出奶油与进奶油流量相等时高位槽的液位及所需的时间。（假设高位槽最初是空的）解：设任一时刻槽内液位为h，则由柏努利方程得：理论流速：uth=(2gh)1/2实际流速：u=Cd(2gh)1/2流量：qv...