计算题(3)

2020-02-21 14:41

解:上游截面A-A’,下游截面B-B’,通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。

式中 ZA = ZB = 0,uA = 2.5 m/s,ΣhfA,B = 1.5 J/kg 根据连续性方程式,对于不可压缩流体

有 m/s

两截面的压强差为

= 即

= 868.55 N/m2

mmH2O

由于 ∴ pB > pA

18.用离

心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部,槽内水

位维持恒定,各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为

76×2.5 mm。在操作

条件下,泵入口处真空表的读数为24.66×103 Pa;水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按

计算。由于管径不变,故式中u为

吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头处的压强为98.07×10 Pa(表压)。求泵的有效功率。(水的密度取为1000 kg/m3) 解:(1)水在管内的流速与流量

设储槽水面为上游截面1-1’,真空表连接处为下游截面2-2’,并以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。

3

式中 Z1 = 0,Z2 = 1.5 m,p1 = 0(表压),p2 = -24.66×103 Pa(表压) u1 ≈0,

将上列数值代入柏努利方程式,解得水在管内的流速u2

m/s

水的流量 ws = uAρ=

kg/s

(2)泵的有效功率

设储槽水面为上游截面1-1’,排水管与喷头连接处为下游截面2-2’,仍以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。

式中 Z1 = 0,Z2 = 14 m,u1 ≈0,u2 = 2 m/s,p1 = 0(表压) p2 =98.07×103 Pa(表压), 将上列数值代入柏努利方程式,解得

J/kg

泵的有效功率 Ne = we·ws = 285.41×7.92 = 2260 W

19.在本题

附图所示的实验装置中,于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计,以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10800 kg/h 时,U管压差计读数R为100 mm。粗、细管的直径分别为Φ60×3.5 mm与Φ42×3 mm。计算:(1)1kg水流经两截面间的能量损失;(2)与该能量损失相当的压强降为多少Pa?(水的密度取为1000 kg/m3)

解:(1)1kg水流经两截面间的能量损失

设导管在上游的连接处为截面1-1’,下游的连接处为截面2-2’,并通过管轴作基准水平面。在两截面间列柏努利方程

式中 Z1 = Z2 = 0,u = ws/Aρ

m/s

m/s

∵ , ∴ J/kg

将以上各数值代入柏努利方程式,解得

J/kg

(2)与该能量损失相当的压强降

N/m2

20.在图示装置中,

水管直径为Φ57×3.5 mm。当阀门全闭时,压力表读数为0.3大气压, 而在阀门开启后,压力表读数降至0.2大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mH2O,求水的流量为若干m3/h?

解:阀门全闭时,由 P2 =ρgH,H = 0.3×1.013×105/(1000×9.81)= 3.1 m

即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m。

阀门开启时,以水槽液面为上游截面1-1',压力表处为下游截面2-2',管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式

Z1 = H = 3 m,Z2 = 0,P1 = 0,P2 = 0.2×1.013×105 Pa,u1≈0,Σhf/g = 0.5 mH2O

代入上式

3.1 = 0.2×1.013×105/(1000×9.81)+ 解得 u2 = 3.24 m/s

Vh =(π/4)d2u×3600 = 22.9 m3/h

/(2×9.81)+ 0.5

21.如图所示,密度

为850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中,高位槽内的液面维持恒定。塔内表压强为9.81×103 Pa,进料量为5 m3/h。连接管直径为

38

×2.5 mm,料液在连接管内流动时的能量损失为30 J/kg(不包括出口的能量损失)。求:高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少?


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