流体力学例题及解答(一)

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1、流体力学例题及解答流体力学例题及解答(一一)选取选取1084mm的无缝钢管（的无缝钢管（d=0.1m）。）。核算流速：核算流速：确定管道中流体的流量确定管道中流体的流量【例【例1 1】精馏塔进料量为】精馏塔进料量为 W Wh h=50000kg/h=50000kg/h，=960kg/s=960kg/s，其它性质与水接近。试选择适宜管径。，其它性质与水接近。试选择适宜管径。解：该题有两项简化，即解：该题有两项简化，即（1）当理想流体处理，）当理想流体处理，hw=0（2）可压缩流体当不可压缩流体对）可压缩流体当不可压缩流体对待，取平均密度待，取平均密度m。【例【例2 2】2020的空气在直径为的空

2、气在直径为80mm80mm的水平管流过。现于的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银上游接一水银U U管压差计，在直径为管压差计，在直径为20mm20mm的喉颈处接一的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当损失可忽略不计。当U U管压差计读数管压差计读数R=25mmR=25mm、h=0.5mh=0.5m时，时，试求此时空气的流量为若干试求此时空气的流量为若干m m3 3/h/h。当大气压强为。当大气压强为101.3310101.33

3、103 3PaPa。计算的基本过程是：计算的基本过程是：（1）根据题意，绘制流程图，选取）根据题意，绘制流程图，选取截面和基准水平面，确定衡算范围。截面和基准水平面，确定衡算范围。【例【例2 2】2020的空气在直径为的空气在直径为80mm80mm的水平管流过。现于的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银上游接一水银U U管压差计，在直径为管压差计，在直径为20mm20mm的喉颈处接一的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当损失可忽

4、略不计。当U U管压差计读数管压差计读数R=25mmR=25mm、h=0.5mh=0.5m时，时，试求此时空气的流量为若干试求此时空气的流量为若干m m3 3/h/h。当大气压强为。当大气压强为101.3310101.33103 3PaPa。计算的基本过程是：计算的基本过程是：（2）核算两截面间绝压变化是否大于）核算两截面间绝压变化是否大于20%【例【例2 2】2020的空气在直径为的空气在直径为80mm80mm的水平管流过。现于的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银上游接一水银U U管压差计，在直径为管压差计

5、，在直径为20mm20mm的喉颈处接一的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当损失可忽略不计。当U U管压差计读数管压差计读数R=25mmR=25mm、h=0.5mh=0.5m时，时，试求此时空气的流量为若干试求此时空气的流量为若干m m3 3/h/h。当大气压强为。当大气压强为101.3310101.33103 3PaPa。则：则：【例【例2 2】2020的空气在直径为的空气在直径为80mm80mm的水平管流过。现于的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的管路中接一文丘里管，如本题附图所

6、示。文丘里管的上游接一水银上游接一水银U U管压差计，在直径为管压差计，在直径为20mm20mm的喉颈处接一的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当损失可忽略不计。当U U管压差计读数管压差计读数R=25mmR=25mm、h=0.5mh=0.5m时，时，试求此时空气的流量为若干试求此时空气的流量为若干m m3 3/h/h。当大气压强为。当大气压强为101.3310101.33103 3PaPa。（3）在两截在间列柏努利方程式，）在两截在间列柏努利方程式，并化简得并化简得【例【例2 2】2020的空气在直径为的空气

7、在直径为80mm80mm的水平管流过。现于的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银上游接一水银U U管压差计，在直径为管压差计，在直径为20mm20mm的喉颈处接一的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当损失可忽略不计。当U U管压差计读数管压差计读数R=25mmR=25mm、h=0.5mh=0.5m时，时，试求此时空气的流量为若干试求此时空气的流量为若干m m3 3/h/h。当大气压强为。当大气压强为101.3310101.331

8、03 3PaPa。（4）用连续性方程式确定）用连续性方程式确定u1与与u2之之间关系，即间关系，即（5）联立上两式解得）联立上两式解得：【例【例2 2】2020的空气在直径为的空气在直径为80mm80mm的水平管流过。现于的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银上游接一水银U U管压差计，在直径为管压差计，在直径为20mm20mm的喉颈处接一的喉颈处接一细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量细管，基下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当损失可忽略不计。当U U管压差计读数管压差计读数R=

9、25mmR=25mm、h=0.5mh=0.5m时，时，试求此时空气的流量为若干试求此时空气的流量为若干m m3 3/h/h。当大气压强为。当大气压强为101.3310101.33103 3PaPa。于是于是：确定设备间的相对位置确定设备间的相对位置【例【例5 5】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水面维持恒定，输水管直径为面维持恒定，输水管直径为603mm603mm，输水量为，输水量为18.3m18.3m3 3/h/h，水流经全部管道（不包括排出口）的能量，水流经全部管道（不包括排出口）的能量损失可按损失可按hf=15uhf=15u2 2公式计算，式中

10、公式计算，式中u u为管道内水的流为管道内水的流速（速（m/sm/s）。试求：）。试求：（1 1）水箱中水面必须高于排出口的高度）水箱中水面必须高于排出口的高度H H；（2 2）若输水量增加）若输水量增加5%5%，管路的直径及其布置不变，管路的直径及其布置不变，管路的能量损失仍可按上述公式计算，则水箱内的水管路的能量损失仍可按上述公式计算，则水箱内的水面将升高多少米？面将升高多少米？解题思路：该题是计算柏努利方程中的位能项（两解题思路：该题是计算柏努利方程中的位能项（两截面间的位差）。解题的要点是根据题给条件对柏截面间的位差）。解题的要点是根据题给条件对柏努利方程作合理简化。努利方程作合理简化

11、。解题步骤是：解题步骤是：绘出流程图，确定上、下游截面绘出流程图，确定上、下游截面及基准水平面，如图所示。及基准水平面，如图所示。在两截面间列柏努利方程式并化在两截面间列柏努利方程式并化简（简（p p1 1=p=p2 2,Z,Z2 2=0,=0,由于由于A A1 1AA2 2，u u1 100）可得到可得到【例【例5 5】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水面维持恒定，输水管直径为面维持恒定，输水管直径为603mm603mm，输水量为，输水量为18.3m18.3m3 3/h/h，水流经全部管道（不包括排出口）的能量，水流经全部管道（不包括排出口）的能量

12、损失可按损失可按hf=15uhf=15u2 2公式计算，式中公式计算，式中u u为管道内水的流为管道内水的流速（速（m/sm/s）。）。（1）水箱中水面高于排出口的高度）水箱中水面高于排出口的高度H将有关数据代入上式便可求得将有关数据代入上式便可求得Z1（即（即H）。式中）。式中于是【例【例3 3】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水面维持恒】有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水面维持恒定，输水管直径为定，输水管直径为603mm603mm，输水量为，输水量为18.3m18.3m3 3/h/h，水流经全部，水流经全部管道（不包括排出口）的能量损失可按管道（不包括排出口）的能量损失可按hf=15uhf=15u2 2公式计算，式公式计算，式中中u u为管道内水的流速（为管道内水的流速（m/sm/s）。）。2）输水量增加）输水量增加5%后，水箱中水面上升高度后，水箱中水面上升高度H输水量增加输水量增加5%后，后，u2及及hw分别变为分别变为于是 结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！13