流体密度计算
在讨论流体物性时,工程制中常使用重度这个物理量,而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000kgf/m3,则其密度为多少kg/m3
燃烧重油所得的燃烧气,经分析测知,其中含％CO2,％O2,76％N2,8％水蒸气体积％,试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度;
已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700kg/m3、760kg/m3和 900kg/m3 ;试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度假设在混合过程中,总体积等于各组分体积之和;
1汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％；
2汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％;
绝压、表压、真空度的计算
在大气压力为760mmHg的地区,某设备真空度为738mmHg,若在大气压为655mmHg的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少
静力学方程的应用
如图为垂直相距的两个容器,两容器中所盛液体为水,连接两容器的U型压差计读数R为500mmHg,试求两容器的压差为多少ρ水银＝×103kg/m3
容器分别盛有水和密度为900kg/m3的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳体积与水银相同,压差计读数为若干 ρ水银＝×103kg/m3 四氯化碳密度ρccl4＝×103 kg/m3
习题 5 附图 习题 6 附图
用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银,两U管间的连接管内充满
水;已知图中 h1=, h2=, h3=, h4=,h5=3m;大气压强Ｐ0=745mmHg,试求容器中液面上方压强PC=
如图所示,水从倾斜管中流过,在断面A和B间接一空气压差计,其读数R=10mm,两测压点垂直距离a=,试求A,B两点的压差等于多少
流量、流速计算
密度ρ=892Kg/m3的原油流过图示的管线,进入管段1的流量为V=×10-3 m3/s;计算：
1管段1和3中的质量流量； 2管段1和3中的平均流速； 3管段1中的质量流速; 某厂用Φ125×4mm的钢管输送压强P=20at绝压、温度t=20℃的空气,已知流
3
量
为6300Nm/h 标准状况下体积流量;试求此空气在管道中的流速、质量流量和质量流速;
注：at为工程大气压,atm为物理大气压;
压强为1atm的某气体在Φ76×3mm的管内流动,当气体压强变为5atm时,若要求气体以同样的温度、流速、质量流量在管内流动,问此时管内径应为若干 若钢管的价格与其直径的次方成正比,问将一定体积流量的流体输送一定距离,采用两根小管子与采用一根大管子相比,前者费用为后者的几倍设两种情况下管内流速相同;
理想流体柏努利方程应用
在图示的管路中,水槽液面高度维持不变,管路中的流水视为理想流体,试求： 1管路中水的流速；
2管路中A、B、C各点的压强;
在图示管线中的A点接一U管压强计,指示液为水,管内流体密度ρ=800kg/m,管子内径为100mm;当阀全关时,R1为300mm,阀门开启后,读数R2为100mm;若管内流体视为理想流体,且贮槽中流体面维持恒定,管内流速为多少
水以60m3/h的流量在一倾斜管中流过,此管的内径由100mm突然扩大到200mm;如图所示,A、B两点的垂直距离为,在此两点间连接一U管压差计,指示液密度为1630kg/m,若忽略阻力损失,试求: 1.管两侧指示液液面哪侧高,R为多少
2.若将上述管路水平放置 ,压差计读数有何变化
非定态流动计算
3
3
本题附图所示的贮槽内径D=2m,槽底与内径为32mm的钢管相连,液面高度h1为2m,以管中心为基准,该系统全部能量损失∑hf=20u,u为管流速m/s试求当槽内液面下降1m时所需的时间;
实际流体柏努方程的应用
2
线内
如图所示,将密度为1200kg/m3的碱液从碱液池中用离心泵打入塔内,塔顶表压为kgf/cm2;流量为15m3/h,泵的吸入管阻力为2m碱液柱,排出管阻力 包括出 入口等所有局部阻力为5m碱液柱,试求: 1泵的压头;
2若吸入管内的流速为1m/s,则泵真空表的读数为多少毫米汞柱 图示一冷冻盐水循环系统,盐水循环量45m3/h,流体经管路的压头损失 从A 到为9m液柱,自B至A的一段为12m液柱,
为B段盐水
的密度为1100kg/ m3,求:
1
泵
的
实
际
功
率
轴功率为多少kw设泵的效率为;
2A 处压强表读数为kgf/cm,则B处压强表读数为多少kgf/cm
图示为某泵的一段吸水管,内径为200mm,管下端浸入水池液面以下2m,管口处装有带滤网的底阀,其阻力损失相当于10u2/2,在吸水管距水面3m处装有真空表, 其读数 为350mmHg,若从A至B点的阻力损失为u/2,试求: 1吸水管内的流量为若干
2A点的压强为多少
雷诺准数.流型判断
2
2
2
密度为850kg/m3、粘度为8cP的液体,在14mm的钢管内流动,液体的流速为1m/s, 1雷诺准数,并指出流动属于何种类 2局部速度等于平均速度处与管轴该处的剪应力;
内径为
试计算: 型; 的距离;及
3该管路为水平管,若上游压强为kgf/cm2,求流经15m后压强降至多少 kgf/cm2
90℃的水流过内径为20mm的管道,问水的流速不超过那一数值则流动为层流 若管内流动为90℃的空气,则此一数值应为多少
由一根内管及外管组合的套管换热器中,已知内管为Φ25×,外管为Φ45×2mm,套管环隙间通以冷却盐水,其质量流速为838kg/粘度为, 试判断盐水流型;
因次分析
实验初步得知,流体绕过单个球形物体流动,球体受到曳力或球体对流体产生的
阻力FD为以下诸量的函数:小球直径d;流体密度ρ;流体粘度μ;流体速度ｕ;试用因次 分析法导出曳力FD的准数函数式;注:包含FD的准数为FD/ρｄｕ 哈根泊谡叶方程、通用阻力方程的应用
在水平直管内输送一定量流体所需的动力费与上、下游的压强降成正比;试问,将一定体积流量的流体输送一定距离,采用两根小直径管子与用一根大直径的管子相比较,前者所需的动力费为后者几倍取两种情况下管内的流速相同,分别按层流与湍流两种流型比较;层流用哈根泊谡叶方程,湍流用柏拉修斯公式计算
温度为20℃的液苯从贮槽中用泵送到反应器,要经过长4m、Φ57×的钢管,管路上有两个90o弯头,一个标准阀按1/2开启计算;管出口在贮槽的液面以上12m,贮槽与大气相通,而反器是在500KN/m2表的压力下操作,若要维持l/s的积流量,求泵所需的功率;泵的效率取,λ=,已知20℃的液苯密度ρ＝879kg/m,粘度μ＝
如图所示,某气体其性质与50℃的空气 基本相同,
用
3
2
2
路应体
鼓风机以3600m3/h的流量送至洗 涤塔,洗去有害物质后排到大气中;气体入风机前的管路上安装一U管压差计,其读数为30mm水柱;输气管与放空管的内径均为250mm, 管长与管件、阀门的当量长度之和为不包括进、出口塔及管出口阻力;放空口与鼓风进口的垂直距离为20m, 已估计气体通过塔内料的压强降为200mm水柱,管壁的绝对粗糙度可为,大气压强为1atm,求风机的有效功率;
地面上放置冷冻盐水25％CaCl2贮槽;盐水温度为 －20℃,粘度为,密度为1230kg/m3,现用离心泵送至高位槽中,两槽液面差为16m,输送管为Φ32×,管长为
50m 机填取
80m,管路中包括6个90°弯头和4个标准球阀全开;若盐水的流量为6m3/h,试求离心泵对单位重量的盐水必须提供多少能量压头 已知ε/d=;
由图所示的输水系统,AB和CD段分别长200m和10m均包括各种局部阻力的当量长度,BC段管长为10m,各段管内径均为50mm,摩擦因素λ=;实验得知：经两分钟内由管口流出的水量为,B、C两截面上玻璃管内液面差Δh为;求： 1槽内水面维持恒定时,水面到出口管垂直距离为多少米 2BC间90°弯头的局部阻力系数为多少
试差法求λ
一酸贮槽通过管子向其下方的反应器送酸,槽内液面在管出口以上, 管路由Φ38×无缝钢管组成,全长包括管件的当量长度为25m,由于使用已久,粗糙度取 mm,贮槽内及反应器内均为大气压;求每分钟可送酸多少m3 酸的密度ρ=1650kg/m3,粘度μ=12cp;
有一输水管路如图所示,液面1至截面3全长30m包括局部阻力的当量长度,截面3至液面 2之间有一闸阀,其间的直管阻力可以忽略,输水管内径为50mm,ε/d=,试求阀全开时的输水量;
可压缩流体
欲将5000kg/h的煤气输送至100公里距离,管内径为300mm,管路末端压强为绝,试决定管路起点压强需要多大设煤气温度为20℃,λ=,煤气在标准状况 下密度为kg/m;注:at为工程大气压
复杂管路计算
3
有两个液面高差为6m的贮槽,其底部用管道相连如图所示,BC段管内径为600mm,长为3000m包括各种当量长度,支路CD和CE段的长度皆为2500m,管内径均为250mm,若已 知摩擦因数入均为,试求A槽下流的流量为多少m3/h
水槽中的水经管道C、D两支管可以同时放出,水槽中液面维持恒定,AB段管长为6m忽略AB间的局部阻力,管内径为41mm；BD段管长为9m,当阀全开时该段局部阻力当量长度为15m,BC段长6m,当阀全开时,该段局部阻力当量长度为9m;BC和BD管内径均为25mm,试求:
1当管路中D阀关闭而C阀全开时的流量;
2当管路中C、D两阀全开时两管流量之和;设各段管路中的摩擦因数λ均可取为 ;
温度为30℃的空气从风机送出后经一段直径为200mm,长为20m的管道,然后分成两股,两 分支管路内径皆为150mm,一段长40m,另一段长80m,均含当量长度;然后两支管又合拢, 流经一段直径为200mm长为30m的管子,最后排到 大气;若空气在直径为200mm管内的流速为 10 m/s,求两支管内的流速为多少又风机出口处压强为多少设两并联管路的λ相同,粗糙度e =
用内径为300mm的钢管输送20℃水,为了测量管内流量,采用如附图所示的安排,在2m 长的一段主管上并联了一根直径为Φ60×的支管,支管长为10m包括当量长度;支管上装有转子流量计,其读数为m3/h, 求水在主管中的流量及总流量;主管与支管中的摩擦因数分别为及; 流量计计算
一皮托管伸入直径为1m的空气管道中心,其压差读数用双液体压差计显示,指示液为氯苯ρ=1106kg/m3与水ρ=1000kg/m3;求压差计读数为48mm时的质量流量;空气温度为40℃,压力为101kN/m2;
在Φ38×的管路上装有标准孔板流量计,孔板的孔径为;管内流体是20℃的甲苯;孔板流量计采用U管压差计测量孔板两侧的压差,其读数
R=600mm汞柱,试求管中甲苯流量为多少kg/h
一文氏流量计喉部直径为300mm,装在内直径为600mm的管路上,测量20℃的氯气Cl2流量,当地大气压为101kN/m2;文氏计前Cl2压强为kN/m2表压,测出文氏计上游与喉部的压差为180mmH2O,求每小时的质量流量;排出系数CD 可近似取为; 有一测定空气流量的转子流量计,其流量刻度范围为400-4000l/h,转子材料用 铝制成,ρ铝=2670kg/m3,今用它测定常压20℃的CO2流量,试问能测得最大流量为若干l/h又因某种需要,CO2的计量范围扩大70％,有人提议将转子材料改为不锈钢,ρ钢=7920kg/m3,你认为这建议可行否用计算结果说明;
一转子流量计的锥形玻璃管在最大和最小刻度处的直径为d1=28mm和d2=, 转子的形状如附图,其最大截面直径d=26mm,试求: 1该转子流量计的最大与最小可测流量之比;
2转子处于最大刻度和最小刻度
位
置, 流体 在环隙处的流速有何变化
综合计算题
粘度为30cP,密度为900Kg/m3的液体,A经内径为40mm的管路进入B,两容器为敞口,液面视为不变;管路中有一阀
自均门,
当阀全关时,阀前后压力表读数分别为和,现将阀门打至1/4开度,阀门阻力的当量长度为30m,阀前管长50m,阀后管长20m均 包括局部阻力的当量长度,试求: 1 阀门1/4开度时,管路的流量为多少m3/h
2 定性说明阀门开启,阀前后压力表数有何变化
用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内
径读
为100mm的管道送往敞口高位槽,两储槽液面高度差为10m,密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg真,泵进口处真空表P2读数为294mmHg真,出口管路上装有一孔板流量计,其孔口直径d0=70mm,流量系数α=,U形水银压差计读数R=170mm;已知管路总能量损失为44J/Kg,试求:
1 出口管路中水的流速;
2 泵出口处压力表P3与图对应的指示值为多少已知P2与P3垂直相距 .如图所示装置,水以4m/s流速从A段流向B段, 用四点法测量突然扩大局部阻力系数,假设hf1-2=h f2-0,hf0-3=hf3-4,A段管内径为25mm,B段管内径为50mm,测得 R1=200mm,R2=430mm,U形管压差计指示液为汞,求突然扩大局部阻力系数为多少 有两个水库,水位差为8m,先由一内径为600mm,管长为3000m的管道A将水自高位水库引出,然后由两根长各为3000m,内径为400mm的B管及C管接到下游水库;若管内流动时摩擦系数λ=,试求总流量为多少m3/h
习题44附图 习题45附图
如图所示,水从槽底部沿内径为100mm的管子流出,槽中水位稳定;阀门关闭时得 R=50cm,h=. 求:
1阀门全开时的流量
2阀门全开时B处的表压阀全开时le/d=15,入、出口的阻力系数分别为设摩擦系数λ=
密度ρ=900kg/m3的某液体由高位槽内径为50mm的管道流入敞口贮槽B中;K点的真空度为6KN/m2,K点至管路出口
A经图示处之及,
管长为20m,有3个90°弯头和一个阀门. 已知各阻力系数为:ζ入口=,ζ出口=,ζ90°
弯头
=,摩擦系数λ=.试求阀门M之阻力系数ζ为若干大气压力Pa=101KN/m
2
如图所示,用离心泵将水从贮水池输送到敞口高位槽中,已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m,输送水量用孔板流量计测得,孔板安装在离高位槽水面处,孔径为20mm,孔流系数为,管路为Φ57×的钢管,直管长度和局部阻力当量长度之和包括孔板局部阻力及进出口当量长度为250m,其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为50m;水的密度为1000Kg/m,水的粘度为1cP;摩擦系数近似为λ=,U形管中指示液均为水银,其密度为13600Kg/m3;当水的流量为h时,试确定:
1 水通过泵所得到的外加能量为多少 2 在孔板前测压点A处安装的U形管计中指示液读数R1为多少已知左侧压差支管水银面到管路中心距离x=500mm 3 孔板流量计的U形管中指示液读数多少
如图示常温水由高位槽以s流速流向低
位槽,R2为压力计右
3
管路中装有孔板流量计和一个截止阀,已知管道为Φ57×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,截止阀在某一开度时的局部阻力系数ζ为;设系统为稳定湍流,管路摩擦系数λ为;求: 1管路中的质量流量和两槽液面的位差△Z; 2阀门前后的压强差和汞柱压差计的读数R2;
若将阀门关小,使流速降为原来的倍,设系统仍为稳定湍流,λ近似不变;问:
3孔板流量计的读数R 1变为原来多少倍阀的阻力系数ζ变为多少
4阀门前的压强Pa如何变化 为什么 如图示,水以1m/s的流速稳定流过内径为,2mAB段的管,A、B两端接 一U形液柱压差
截止
长为计,B
端接一压强计,指示液密度均为1590Kg/m3;已知水的粘度为1cp, 管 路摩擦系数可以下式计算:λ=当×10 2 压差计读数R1及B点的压强R2= 当A、B两截面的压强均升高到原来 时,问: 3 流量变为多少 4 R2变为多少 如下图所示的输水系统,用泵将水池中的水输送到敞口高位槽, 管道直径均为Φ83×,泵进口管的总长为4m包括管路进口等所有局部阻力当量长度,出口管路上有一个调节阀,出口管路总长为9m包括管路出口和调节阀之外的所有局部阻力当量长度,调节阀的局部阻力系数为1,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表,真空表安装位置距贮水池的水面高度为,压力表安装位置距贮水池的水面高度为5m;当输水量为36m3/h时,压力表的读数为cm2,泵的效率为70％;试求: 1 两液面的高度差H为多少m 2 泵所需的实际功率轴功率为多少KW 3 真空表的读数多少Kgf/cm2 的倍 3 5 已知水的粘度=1cp, 水的密度=1000kg/m3；摩擦系数可近似按=+估算; 思考题 填空 1.在流体阻力实验中,以水作工质所测得的直管摩擦系数与雷诺数的关系适用于 _____流体; 2.当流体在管内流动时,如要测取管截面上流体的速度分布,应选用______测量; 3.并联管路的特点是: A并联各管段压强降 ; B主管流量等于并联的各管段 ; C 并联各管段中是管子长、直径小的管段通过的流量 ; 4.当Re为已知时,流体在圆管内呈层流时的摩擦系数λ= , 在非光滑管 内呈湍流时,摩擦系数λ与 、 有关; 5.因次分析法的依据是 6.在SI制中压力的因次为 ;功率的因次为 ; 7.流体流动的直管阻力为hf,当层流流动时,hfaubLc,则 a= ,b= ,c= ; 当完全湍流时,hfa'ub'Lc',a′= ,b′= ,c′= ; 8.减少流体在管路中流动阻力 有: , , ; 9.在下图中定性地画出流体流动时,各支管的液面高忽略阻力损失: 10下图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流量流径管路,ab与cd 两段长度相等,管径与管壁粗糙度相同,则: ΔPfab/ρg= ；ΔPf为压降 ∑hf 的措施 ΔPfcd/ρg= ； hfab= ; hfcd= ; 11a.稳定流动中,流速只与 有关,而不稳动中,流速除与 有关外,还与 有关; b.流体在管内作 层流流动时,速度分布呈 , 平均流速为管中心最大流速的 ； c.流体在直管内层流流动的阻力与管壁粗糙度 ; 型管压差计用水作指示液,测量气体管道中的压 降, 若指示液读数R=20mm,则表示压降为 Pa,为使R读数增大,而△P值不变,应更换一种比水 的指示液; e.沿壁面流动的流体中有两个区域,一是 ,一是 ; 12对如图所示的测压装置,分别写出压差△P=P1-P2的计算式: a.图ΔP= , b.图△P= , c.图△P= , d.图△P= ; 13米糠油在管中作层流流动,d为直径,u为流速,V为体积流量: ad、u不变,管长增加一倍,则摩擦阻力损失 ; bV、L不变,管径增加一倍,则摩擦阻力损失 ； cd、L不变,油温升高,粘度为原来的1/2,则摩擦阻力损失 ; .选择题 定流 1.右图中高位槽液面保持恒定,液体以一定流经管路,ab与cd两段长度相等, 管径与管壁粗糙度则: A U形压差计读数 a.R1>R2; b.R1=R2; c.R1 b.ΔPabpa-pb=ΔPcdpc-pd； c.ΔPabpa-pb<ΔPcdpc-pd; d.不定 D. R1值反映的是： 量流相同, 不定 a.ab段的压差值; b.ab段位能变化; c.ab段流动能量损失;d.ab段压差值及流动能量损失 2.一敞口容器,底部有一出进水管,容器内水面保持恒定,管内水流动的速度头为水柱流速u=s. A.对图1,水由容器流入管内,则2点的表压P2= 水柱. a.; b.; c.; d. B.对图2,水由水管进入容器,则2点的表压P2= 水柱. a.; b.; c.; d. 3、 A．图示为一异径管段,从A段流向B段,测得U形压差计的读数为R=R1,从B 段流向A段测得U形压差计读数为R=R2,若两种情况下的水流量相同,则： a.R1>R2; b.R1=R2; c.R1 d.突然扩大或突然缩小流动损失. 4、A.层流底层越薄, ; a近壁面速度梯度越小;b流动阻力越小;c流动阻力越大;d流体湍动程度越小; B.双液体U形差压计要求指示液的密度差 ; (a) 大; b中等; c小; d越大越好 5、A.在完全湍流阻力平方区时,粗糟管的摩擦系数λ数值 ; a与光滑管一样;b只取决于Re;c只取决于相对粗糟度;d与粗糟度无关 B.如图表明,管中的水处于 ; a静止状态; b向上流动; c向下流动; d不一定 6、有一并联管路,如图所示,两段管路的流量、流速、管径、管长及流动阻力损失分别为V1、u1、d1、l1、hf1、及v2、u2、d2、l2、hf2,已知d1=2d2、L1=2L2,则: A. hf1/hf2= ; a2; b4; c1/2; d1/4; e1 B.当两段管路流体均作滞流流动时,v1/v2= ; a2; b4; c8; d1/4; e1 C.当两段管路流体均作滞流流动时,u1/u2= ; a2; b4; c1/2; d1/4; e1 D.当两段管路流体均作湍流流动,取λ1=λ2; v1/v2= ; a2; b4; c8; d1/2; e1/4 E.当两段管路流体均作湍流流动,取λ1=λ2; u1/u2= ; d1/4; e1 a2; b4; c1/2; 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容