1、考考 研研 辅辅 导导1化工原理化工原理考研辅导考研辅导考考 研研 辅辅 导导2 化工生产中除化学反应单元以外的所有化工生产中除化学反应单元以外的所有物理性物理性操作。操作。绪论绪论单元操作单元操作:三传：三传：动量传递、动量传递、热量传递、热量传递、质量传递质量传递考考 研研 辅辅 导导3Chap 1 流体流动流体流动一、流体静力学一、流体静力学（一）流体的密度（有时在计算时涉及到）（一）流体的密度（有时在计算时涉及到）nnmwww 22111RTpM液体混合物：液体混合物：i.g.mmPMRT气体混合物：气体混合物：iiPM xRT1 122mnnxxxi.g.混合物：混合物：相对密度相对
2、密度 d12d通常指通常指 4时水的密度时水的密度31000kg m比容比容 v1v考考 研研 辅辅 导导4重度重度 rN m-3rg浙江工业大学浙江工业大学05年年BDCA浙江工业大学浙江工业大学05年年考考 研研 辅辅 导导5（二）流体的压强（二）流体的压强1.常见压强单位的换算常见压强单位的换算=760 mmHg=10.33 mH2O=1.033at=1.013bar=1.033kgf cm-21atm=1.013105Pa=101.3KPa=0.1013MPa2.表压、真空度的计算及换算关系表压、真空度的计算及换算关系表压强表压强 =绝对压强绝对压强-大气压强大气压强 真空度真空度=大
3、气压强大气压强-绝对压强绝对压强=-=-表压表压考考 研研 辅辅 导导6【例题【例题】（1）已知某高原地区大气压为已知某高原地区大气压为680mmHg，问真空泵的，问真空泵的真空度能否抽到真空度能否抽到0.95kgf/cm2?（南大（南大2000年）年）绝压绝压=大气压大气压-真空度真空度=680/760-0.95/1.033=-0.025atm；B；C=；D 不定不定R1值表示值表示 A ab段的压差值；段的压差值；B ab段位能变化；段位能变化；C ab段流动能量损失；段流动能量损失；D ab段压差值及能量损失段压差值及能量损失中南大学中南大学06 华南理工华南理工03CCBC考考 研研
4、辅辅 导导16Note:指示液高度与管子是否倾斜无关，指示液高度与管子是否倾斜无关，但压差不同但压差不同 汞汞=13600kg/m3 R1R2Habcd利用例（利用例（1）结论）结论复习课件中例题，复习课件中例题，如清华例子，倾斜管路中局部阻如清华例子，倾斜管路中局部阻力系数与压差计读数的关系力系数与压差计读数的关系 考考 研研 辅辅 导导17二、流体动力学二、流体动力学（一）基本概念（一）基本概念1.流体运动的描述方法流体运动的描述方法拉格朗日法：拉格朗日法：欧拉法：欧拉法：描述描述同一质点在不同时刻的状态。同一质点在不同时刻的状态。描述描述空间各点的状态及其与时间的关系。空间各点的状态及其
5、与时间的关系。2.定态流动和非定态流动定态流动和非定态流动zyxfPuuuzyx,xyzu uuPf x y z t3.流线与轨线流线与轨线 轨线轨线:某一流体质点的运动轨迹某一流体质点的运动轨迹流线流线:表示同一时刻各点的速度方向的曲线表示同一时刻各点的速度方向的曲线考考 研研 辅辅 导导18由于由于同一点在指定某一时刻只有一个速度，同一点在指定某一时刻只有一个速度，所以所以流流线不相交。线不相交。【例题【例题】何为流线？何为轨线？为什么流线不相交？（华东何为流线？何为轨线？为什么流线不相交？（华东99）4.流量与流速流量与流速ssVmsVuAAmGsuG uVds4适宜流速范围：适宜流速范
6、围：液体液体 0.53 m/s气体气体 1030 m/s可确定一定管径的输送能力可确定一定管径的输送能力考考 研研 辅辅 导导19【例题【例题】将将5m3/h的的4的水送往高位槽，其质量流量为（的水送往高位槽，其质量流量为（）kg/s，应选择（，应选择（）的管径，此时管内水的平均流）的管径，此时管内水的平均流速为（速为（）m/s。清华。清华 2001ssVmuVds4u 13 m/s5100036001.39kg sd 2442 mm考考 研研 辅辅 导导20（1）牛顿粘性定律）牛顿粘性定律5.流体的粘度流体的粘度dudy液体液体:t，气体：气体：t，空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量
7、流量一定，空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量流量一定，当气体温度升高时，当气体温度升高时，Re值将值将 。duRedGsdmA减小减小粘度单位：粘度单位：SI制：制：CGS制：制：P（泊）（泊）或或 cP（厘泊）（厘泊）Pa s dudr 考考 研研 辅辅 导导211100010Pa scPP 运动粘度运动粘度m2/s cm2/s斯斯牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体；粘性定律的流体；非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。掌握各种非牛顿型流体的表观粘度随剪切速率的变化及举例掌握各
8、种非牛顿型流体的表观粘度随剪切速率的变化及举例理想流体理想流体:不可压缩的无粘性流体不可压缩的无粘性流体粘度本质：粘度本质：分子间的引力和分子运动与碰撞分子间的引力和分子运动与碰撞牛顿粘性定律适用于牛顿粘性定律适用于牛顿型流体的层流流动牛顿型流体的层流流动考考 研研 辅辅 导导22对湍流流动：对湍流流动：tedudy ：湍流粘度：湍流粘度，表征脉动的强弱表征脉动的强弱取决于管内的雷诺数及管壁的距离，取决于管内的雷诺数及管壁的距离，非流体物性非流体物性考考 研研 辅辅 导导23（二）质量衡算（二）质量衡算 连续性方程连续性方程111222smu Au AuA常数若流体为不可压缩流体若流体为不可压
9、缩流体 1122u Au AuA常数对于圆形管道对于圆形管道212221udud（三）机械能衡算方程（三）机械能衡算方程feWpugzWpugz222212112121J/kg考考 研研 辅辅 导导24fehgpugzHgpugz222212112121mfeppugzWpugz222212112121Pa222212112121pugzpugz对理想流体：对理想流体：关键：关键：1.定出上、下游截面定出上、下游截面2.按按流体的流动方向流体的流动方向分别定分别定1-1、2-2截面截面例：例：当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中稳定连续流动时，在管子
10、直径缩小的地方，其稳定连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力（静压力（）川大）川大07减小减小考考 研研 辅辅 导导254.压力可同为绝压或同为表压压力可同为绝压或同为表压若当量长度包括出口阻力损失在内，则选外侧为控制面；若当量长度包括出口阻力损失在内，则选外侧为控制面；若当量长度不包括出口阻力损失在内，则选内侧为控制面。若当量长度不包括出口阻力损失在内，则选内侧为控制面。3.柏努利方程说明各种形式的能量可相互转化柏努利方程说明各种形式的能量可相互转化pg22pugg5.两截面间流体连续两截面间流体连续管路中最低压强不得低于操管路中最低压强不得低于操作条件下的饱和蒸汽压，若作条件下的饱和蒸
11、汽压，若求极限高度，则对应饱和蒸求极限高度，则对应饱和蒸汽压汽压6.严格讲，动能严格讲，动能22mu考考 研研 辅辅 导导26AAdAuAuudAuVu322211212动能校正系数动能校正系数 2222uu1有效功率有效功率：轴功率轴功率：eNN eseWmN 考考 研研 辅辅 导导27duRe三、管内流体流动三、管内流体流动（一）流体的流动类型（一）流体的流动类型1.判据：判据：雷诺数雷诺数dGduv粘性力粘性力惯性力惯性力 无因次无因次其值与选取单位制无关，其值与选取单位制无关，只要各物理量单位一致只要各物理量单位一致，所得，所得Re必相同。必相同。【例题【例题】若用若用SI制计算出的制
12、计算出的Nu数为数为125，则用，则用CGS制计算时，制计算时，其其Nu数为数为 。（南大。（南大98）125考考 研研 辅辅 导导28流体在圆形直管内流动时：流体在圆形直管内流动时：Re2000当时，滞流（层流）滞流（层流）Re4000当时，湍流湍流 可能是滞流，也可能是湍流，可能是滞流，也可能是湍流，与外界条件有关。与外界条件有关。Re4000当2000时，过渡区过渡区2.层流与湍流的比较：层流与湍流的比较：本质区别：本质区别：层流无径向脉动，湍流有径向脉动层流无径向脉动，湍流有径向脉动考考 研研 辅辅 导导29速度分布速度分布层流层流22()4puRrl2max21ruR推导应掌握推导应
13、掌握（太原理工（太原理工03年）年）速度呈速度呈抛物线分布抛物线分布SVuAmax12u【例题【例题】粘度为粘度为0.05Pas的油品在的油品在112mm6mm的圆管内流动，的圆管内流动，管截面上的速度分布可表示为管截面上的速度分布可表示为y为管截面上任一点距管壁面的径向距离，为管截面上任一点距管壁面的径向距离，myyuy220020 考考 研研 辅辅 导导30则油品在管内流型为则油品在管内流型为 ，管截面上的平均流速为，管截面上的平均流速为 m/s，管壁面处剪应力，管壁面处剪应力=Pa。2120010yuyy 21120020400y 211200202y 层流层流max0.05yuu0.5
14、m s0.250ydudy00.0520400yy1Pa1max12uu考考 研研 辅辅 导导31陈敏恒习题，中科院陈敏恒习题，中科院07年年考考 研研 辅辅 导导32考考 研研 辅辅 导导33湍流：湍流：1max1nruuR2max2121nuunn n=7 时，时，max0.817uu（二）边界层（二）边界层壁面附近存在着壁面附近存在着较大速度梯度较大速度梯度的流体层区域的流体层区域一般规定为流速降为主体流速的一般规定为流速降为主体流速的99以内的区域。以内的区域。边界层厚度：边界层外缘与壁面间的垂直距离。边界层厚度：边界层外缘与壁面间的垂直距离。考考 研研 辅辅 导导34 边界层区（边界
15、层内）边界层区（边界层内）：沿板面法向的速度梯度沿板面法向的速度梯度 很大，需考虑粘度的影响，剪应力不可忽略。很大，需考虑粘度的影响，剪应力不可忽略。主流区（边界层外）：速度梯度很小，剪应力可主流区（边界层外）：速度梯度很小，剪应力可 以忽略，可视为理想流体以忽略，可视为理想流体。层流内层层流内层:靠近壁面处做层流流动的薄流体层靠近壁面处做层流流动的薄流体层Re越大越大，湍动程度越高，层流内层厚度，湍动程度越高，层流内层厚度越薄越薄近壁面处速度梯度近壁面处速度梯度越大越大，流动阻力，流动阻力越大越大边界层形成条件：边界层形成条件：流体具有粘性；流体具有粘性；流体与固体壁面接触流体与固体壁面接触
16、考考 研研 辅辅 导导35必要条件：必要条件：流体具有粘性；流体具有粘性；流动过程中存在逆压梯度。流动过程中存在逆压梯度。边界层分离边界层分离产生大量旋涡，产生大量旋涡，造成较大的能量损失。造成较大的能量损失。弊端：弊端：优点：优点：加速质点之间的相互碰撞，有利于传热和传质加速质点之间的相互碰撞，有利于传热和传质由于由于边界层分离边界层分离所引起的能量损耗称为所引起的能量损耗称为形体阻力。形体阻力。粘性流体绕过固体壁面的阻力为粘性流体绕过固体壁面的阻力为摩擦阻力摩擦阻力和和形体阻形体阻力力之和。之和。考考 研研 辅辅 导导36四、流动阻力损失四、流动阻力损失管路中的阻力管路中的阻力直管阻力：直
17、管阻力：(沿程阻力沿程阻力)局部阻力：局部阻力：（一）直管阻力：（一）直管阻力：由直管内流体的受力平衡由直管内流体的受力平衡gudlhf22范宁范宁Fanning公式公式注意推导注意推导 该公式对层流与湍流均适用；该公式对层流与湍流均适用；同样适用于非水平等径管同样适用于非水平等径管考考 研研 辅辅 导导371.层流层流232dlupf哈根哈根-泊谡叶泊谡叶 （Hagen-Poiseuille）公式）公式 Re64（太原理工（太原理工08年证明题）年证明题）层流时阻力损失与层流时阻力损失与流速的一次方成正比，与管径的流速的一次方成正比，与管径的平方成反比平方成反比【例【例】某流体在管内层流流动
18、，若体积流量不变，而管径增加某流体在管内层流流动，若体积流量不变，而管径增加一倍，则因摩擦损失引起的压力降为原压降的一倍，则因摩擦损失引起的压力降为原压降的 。214udud1/16考考 研研 辅辅 导导382.湍流湍流摩擦系数的关联式通过摩擦系数的关联式通过因此分析法因此分析法导出导出目的目的：（：（1）减少实验工作量；减少实验工作量；（2）结果具有普遍性，便于推广。结果具有普遍性，便于推广。基础：基础：因次一致性原则因次一致性原则 即每一个物理方程式的各项应即每一个物理方程式的各项应具有相同的因次具有相同的因次。基本定理：基本定理：白金汉（白金汉（BuckinghanBuckinghan）
19、定理定理 Nnrn过程涉及的独立变量总数过程涉及的独立变量总数r 变量的基本因次数变量的基本因次数 N独立的无因次数群数独立的无因次数群数考考 研研 辅辅 导导39(Re,)d莫莫狄狄（Moody）图图四个区：四个区：（1）层流区（层流区（Re 2000）Re64（2）过渡区（过渡区（2000ReRe临界临界时，时，)(100AAfC 1Re0C10AAR e 临 界值 1010,ReAAfCC0随随Re的增大先减小，而后趋于定值的增大先减小，而后趋于定值一般一般 C0=0.60.7（2）C0的影响因素：的影响因素：A0/A1、加工精度。加工精度。雷诺数雷诺数 Re1=du1/、取压位置、取压
20、位置、孔口的形状、孔口的形状、标准孔板流量计（角接法）的流量系数标准孔板流量计（角接法）的流量系数与与A0/A1和和Re1有关。有关。考考 研研 辅辅 导导64流量计中孔板流量计的能量损失最大，但其对流量变流量计中孔板流量计的能量损失最大，但其对流量变化的反映最灵敏化的反映最灵敏但安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段但安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段（三）文丘里流量计（三）文丘里流量计000002gRVu AC A若流体流经文丘里流量计的阻力损失可忽略不计，若流体流经文丘里流量计的阻力损失可忽略不计，则则C0=1文丘里流量计的流量系数比孔板流量计的大，即文丘里流量计的流量系
21、数比孔板流量计的大，即能量损失比孔板流量计的小能量损失比孔板流量计的小适用于低压气体的输送。适用于低压气体的输送。考考 研研 辅辅 导导65牢记各流量计的流量计算公式，在计算中可能会涉及。牢记各流量计的流量计算公式，在计算中可能会涉及。例：例：在附图所示的管路系统中，有一直径为在附图所示的管路系统中，有一直径为382.5mm、长为长为30m的水平直管段的水平直管段AB，在其中间装有孔径为，在其中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，孔流系数的标准孔板流量计来测量流量，孔流系数Co为为0.63，流体流经孔板的永久压降为流体流经孔板的永久压降为6104Pa，AB段摩擦系数取为段摩擦系
22、数取为0.022，试计算：，试计算：（1）流体流经）流体流经AB段的压强差；段的压强差；（2）若泵的轴功率为）若泵的轴功率为800W，效率为，效率为62，求，求AB管管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知：段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知：操作条件下流体的密度为操作条件下流体的密度为870kg/m3，U形管中的指形管中的指示液为汞，其密度为示液为汞，其密度为13600 kg/m3。考考 研研 辅辅 导导66（3）若输送流量提高到原流量的）若输送流量提高到原流量的1.8倍，用计算结果说明倍，用计算结果说明该泵是否仍能满足要求？（设摩擦阻力系数不变）。华该泵是否仍能满足要求？（设摩
23、擦阻力系数不变）。华南理工南理工2007考考 研研 辅辅 导导67,ABf ABppW 永久2,=2f ABluWd0002sgRVAuAAC（1）（2）ABssppNmVABAB（3）ABN计算,ABeNN 若则可满足要求，否则不能考考 研研 辅辅 导导68（四）转子流量计（四）转子流量计 变截面流量计变截面流量计fffgVpA 恒压降恒压降0002ffsRfVgVu AC AA常数变量流量系数ReCfR转子结构，转子流量计的阻力损失不随流量改变转子流量计的阻力损失不随流量改变恒流速恒流速202fuhconst考考 研研 辅辅 导导69 一转子流量计，当通过水流量为一转子流量计，当通过水流量
24、为1m3/h时，测得该流量时，测得该流量计进、出口压降为计进、出口压降为20Pa，当流量增至，当流量增至1.5 m3/h，相应压，相应压降为降为 Pa（川大（川大08）例：例：20fssfVV v刻度换算：刻度换算：标定流体：标定流体：20水水（1000kg/m3）20、101.3kPa下空气下空气（1.2kg/m3）CR相同，相同刻度时相同，相同刻度时气体转子流量计气体转子流量计 ssVV考考 研研 辅辅 导导70例：某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量例：某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量密度为密度为1.2kg/m3的空气时，最大流量为的空气时，最大流量为400m3/h。现用来测量密
25、度为现用来测量密度为0.8kg/m3氨气时，其最大流量氨气时，其最大流量为（为（）m3/h。华南理工。华南理工07年年测量测量40空气时，其校正系数为空气时，其校正系数为 。3131.304293TT校正系数1.2400400489.90.8考考 研研 辅辅 导导71v流量计量程改变：流量计量程改变：若使流量计上限增加，下限基本不变，若使流量计上限增加，下限基本不变，可将转子可将转子顶端面积削小；顶端面积削小；若使流量计上、下限增加，若使流量计上、下限增加，可改换转子材质，可改换转子材质，使使f 增大。增大。在同一流量计刻度下，当被测气体密度大于标在同一流量计刻度下，当被测气体密度大于标 定气
26、定气体密度时，其实际体积流量体密度时，其实际体积流量小于小于刻度值；反之则大刻度值；反之则大于刻度值。于刻度值。考考 研研 辅辅 导导72（2）能量损失小，能量损失小，测量精确度较高，测量精确度较高，流量计前后无需保留稳定段。流量计前后无需保留稳定段。（1）永远垂直安装，且下进、上出，永远垂直安装，且下进、上出，安装支路，以便于检修。安装支路，以便于检修。注意：注意：流量计安装时，孔板流量计可以在流量计安装时，孔板流量计可以在 方向安装，方向安装，转子流量计转子流量计 方向安装，流动方向应方向安装，流动方向应取取 。华南理华南理03年年 水平水平 垂直向上垂直向上垂直垂直考考 研研 辅辅 导导
27、731.测定流体流经直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数测定流体流经直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数 与雷诺准数与雷诺准数Re的关系。的关系。2测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数。七、实验七、实验管路阻力测定实验管路阻力测定实验掌握实验原理、装置、实验中注意事项掌握实验原理、装置、实验中注意事项例：例：1.流体阻力测定实验中，首先进行排气操作的原因是什流体阻力测定实验中，首先进行排气操作的原因是什 么？么？在不同设备上不同温度下测定的在不同设备上不同温度下测定的-Re数据能否关联在一条数据能否关联在一条曲线上？曲线上？考考 研研 辅辅 导导74答：（答：（
28、1）空气的存在，可能使测量管路中的流体流动成为）空气的存在，可能使测量管路中的流体流动成为水水-空气的两相流；（空气的两相流；（2）管路中空气的存在可能使水的流动）管路中空气的存在可能使水的流动不连续，不再适用连续性方程或柏努利方程；（不连续，不再适用连续性方程或柏努利方程；（3）空气的）空气的存在将引起系统压力、流量的波动，导致测量误差。存在将引起系统压力、流量的波动，导致测量误差。在不同设备上不同温度下测定的在不同设备上不同温度下测定的-Re数据，数据，只有在管壁相只有在管壁相对粗糙度对粗糙度/d不变的情况下不变的情况下，才能关联在同一曲线上。，才能关联在同一曲线上。以水为工作流体所测得的
29、关系能否适应于其它种类的牛顿型以水为工作流体所测得的关系能否适应于其它种类的牛顿型流体？流体？/ef Rd，当相对粗糙度相同时，水为工作流体所测得的关系当相对粗糙度相同时，水为工作流体所测得的关系能适用于能适用于其它种类的牛顿型流体，但不适用于非牛顿型流体。其它种类的牛顿型流体，但不适用于非牛顿型流体。考考 研研 辅辅 导导75八、计算举例八、计算举例复习课件中例题复习课件中例题R1R2Z孔板流量计孔板流量计截止阀截止阀1.已知两槽液面恒定，管径为已知两槽液面恒定，管径为893.5mm，直管与局部阻力当，直管与局部阻力当量长度量长度Le=60m（不包括截止阀），（不包括截止阀），截止阀在某一开
30、度时阻力系数截止阀在某一开度时阻力系数=7.5，此时，此时R1=185mmHg，求，求（1）此时管路中流量及两槽液位差）此时管路中流量及两槽液位差Z；（2）阀门前后压强差及）阀门前后压强差及R2；（3）将阀门关小，使流速降为原来）将阀门关小，使流速降为原来0.9倍，则倍，则R1=？截止阀阻力系数为多少？已知孔板流量计流量与压差截止阀阻力系数为多少？已知孔板流量计流量与压差间关系为间关系为 ，流体湍流流动，摩擦系数，流体湍流流动，摩擦系数=0.026（浙大（浙大99年，川大年，川大08年）年）33.32 10Vp考考 研研 辅辅 导导7633.32 10Vp313.32 10gR汞在两截面之间列
31、机械能衡算式在两截面之间列机械能衡算式fZh2222eLuudgg其中：其中：24Vud（1）（2）在阀门前后列机械能衡算式）在阀门前后列机械能衡算式2122ppuggg12ppp 考考 研研 辅辅 导导772pRg汞（3）0.9uu 0.9VV 110.9RVpVpR1R2222eLuuZdgg又又考考 研研 辅辅 导导78110mAEFBKG5mR2.用离心泵将密度为用离心泵将密度为900kg/m3的液体由一液面维持恒定的敞的液体由一液面维持恒定的敞口储罐口储罐G输送至容器输送至容器K中，容器中，容器K液面上的压强为液面上的压强为150kPa（表压），各管段的内径（表压），各管段的内径d、
32、摩擦因素、摩擦因素及总管长（及总管长（L+L）（包括直管长及所有管件、阀门的当量长度）如下表（包括直管长及所有管件、阀门的当量长度）如下表考考 研研 辅辅 导导79管段代号管段代号AEFB支路1支路2d/mm605040300.020.020.030.03L+L/m90303645在支路在支路2中阀门前后接一水银中阀门前后接一水银U管压差计，此阀门的局部阻力管压差计，此阀门的局部阻力系数为系数为4.1，支路，支路2中的流量为中的流量为4.68m3/h。计算时可忽略。计算时可忽略A、B处的局部阻力及二支管进出口处的局部阻力。试求：处的局部阻力及二支管进出口处的局部阻力。试求：（1）水银）水银U管
33、压差计的读数管压差计的读数R，mm；（2）支路）支路1及总管中的液体流量，及总管中的液体流量，kg/h；（3）泵的压头及轴功率（效率为）泵的压头及轴功率（效率为50%），），kW。华东石油。华东石油07考考 研研 辅辅 导导80解：解：（1）在支路）在支路2阀门进出口之间列机械能衡算式阀门进出口之间列机械能衡算式2222up gR汞22224VudR（2）对于并联管路）对于并联管路12ffhh22112212121222LLLLuudd1u考考 研研 辅辅 导导8121114md u12tmmm（3）在储罐和容器）在储罐和容器K液面之间列机械能衡算式液面之间列机械能衡算式22222225102
34、22tKAEeAEAEtFBFBFBLLLLupuHgdgdgLLudgeHeNN eesNH m g考考 研研 辅辅 导导823.如图所示的输水循环管路，两台离如图所示的输水循环管路，两台离心泵型号相同，两条管路除阀门开度心泵型号相同，两条管路除阀门开度不同外，其它条件完全相同，流向如不同外，其它条件完全相同，流向如图所示。封闭容器图所示。封闭容器B内真空度为内真空度为7104Pa，两液面的高度差为，两液面的高度差为9m。两。两管内的流速均为管内的流速均为3m/s，泵泵1出口阀两端的水银出口阀两端的水银U形压差计读数形压差计读数为为300mm，试求：，试求：泵泵1出口阀的局部阻力系数为多少？
35、出口阀的局部阻力系数为多少？泵泵2出口阀的局部阻力系数为多少？出口阀的局部阻力系数为多少？（华东理工（华东理工03）考考 研研 辅辅 导导83解：解：在泵在泵1出口阀进出口之间列机械能衡算式出口阀进出口之间列机械能衡算式212pugggRg汞1在在1-1和和2-2截面之间列机械能衡算式截面之间列机械能衡算式42217 1022euL uHzggdg 在在2-2和和1-1截面之间列机械能衡算式截面之间列机械能衡算式42227 1022euL uzHggdg2考考 研研 辅辅 导导844.如附图所示，利用虹吸管将池中的某如附图所示，利用虹吸管将池中的某一液体引出。两敞口容器水面的垂直距一液体引出。
36、两敞口容器水面的垂直距离离H为为3m，管段，管段AB长长4m，管段，管段BC长长12m（两段长度皆包括局部阻力的当量（两段长度皆包括局部阻力的当量长度），管路直径为长度），管路直径为30mm，测得此时，测得此时的直管阻力系数为的直管阻力系数为0.024，操作状况下该，操作状况下该液体的饱和蒸汽压为液体的饱和蒸汽压为47.38 kPa，密度为，密度为971.8 kg/m3，黏度为，黏度为35.65104 Pas。试求：（试求：（1）管路中液体的流量；（）管路中液体的流量；（2）若要保证管路中不发生汽化现象，则管若要保证管路中不发生汽化现象，则管路顶点的最大安装高度为多少？（路顶点的最大安装高度为
37、多少？（3）由于某种原因高度差由于某种原因高度差H发生了变化，导发生了变化，导致液体以致液体以1m/s的流速在管内层流流动。的流速在管内层流流动。如果流体物性保持不变，确定如果流体物性保持不变，确定H值的大值的大小。（青岛科技小。（青岛科技07年）年）考考 研研 辅辅 导导85解：解：（1）在）在1-1截面和截面和2-2截面之间列机械能衡算式截面之间列机械能衡算式22eLLuHdgusV（2）若管路不发生汽化现象，其顶点压强）若管路不发生汽化现象，其顶点压强Bvpp在在1-1截面和截面和B-B截面之间列机械能衡算式截面之间列机械能衡算式22max22avABppLuuhggdggmaxh（3）
38、在）在1-1截面和截面和2-2截面之间列机械能衡算式截面之间列机械能衡算式22eLLuHdg232euLLd g考考 研研 辅辅 导导865.用离心泵将敞口水池中的水送往敞用离心泵将敞口水池中的水送往敞口高位槽，两液位差为口高位槽，两液位差为6m。泵的特性。泵的特性方程为方程为He=28-1.45105qV2（He：m，qV：m3/s），管路流量为），管路流量为0.01 m3/s。试求：试求：（1）泵的有效功率？）泵的有效功率？（2）若高位槽直径为）若高位槽直径为2m，水池液面高，水池液面高度不变，要使高位槽液位上升度不变，要使高位槽液位上升1m需多需多长时间？（华东理工长时间？（华东理工01
39、年）年）解：解：（1）5228 1.45 10eVHq5228 1.45 100.01eeVNH qg1324W考考 研研 辅辅 导导87（2）不稳定流动，在低位槽和高位槽液面之间列机械能衡算式）不稳定流动，在低位槽和高位槽液面之间列机械能衡算式设在某一瞬间，低位槽距高位槽高度为设在某一瞬间，低位槽距高位槽高度为h，d时间内，高位槽液面上升时间内，高位槽液面上升dh，对高位槽进行物料衡算：对高位槽进行物料衡算：Vq dAdh44VVVdhAdhdhdqqq在在时刻在低位槽和高位槽之间列瞬间柏努利方程，时刻在低位槽和高位槽之间列瞬间柏努利方程，以低位槽液面为基准水平面，以低位槽液面为基准水平面，
40、2eVHhBq考考 研研 辅辅 导导88又又qV=0.01m3/h时，时，52228 1.45 100.0160.01B75000B 52228 1.45 1075000VVqhq28220000Vhq7628220000dhh317.6s关于非稳态流动的计算，还可参见名校考研真题详关于非稳态流动的计算，还可参见名校考研真题详解解P13，清华大学，清华大学01年考题。年考题。考考 研研 辅辅 导导896.从自来水总管引一支路从自来水总管引一支路AB向居民向居民楼供水，在端点楼供水，在端点B分成两路各通向分成两路各通向一楼和楼顶。已知管段一楼和楼顶。已知管段AB，B1和和B2的长度（包括管件的当
41、量长度）的长度（包括管件的当量长度）各为各为200m，30m和和50m，管径为，管径为383mm，直管阻力系数均为，直管阻力系数均为0.032，两支路上各安装一球阀。，两支路上各安装一球阀。假设总管压力为假设总管压力为4.86105Pa（表压），试求：（表压），试求：（1）当一楼阀门全开时（）当一楼阀门全开时（=6.4），高度为），高度为8m的楼顶能否有的楼顶能否有水供应？此时管路水供应？此时管路AB的流量为多少？的流量为多少？（2）若一楼阀门关小，使其流量减半，则楼顶的最大流量）若一楼阀门关小，使其流量减半，则楼顶的最大流量为多少？总管流量又为多少？为多少？总管流量又为多少？总管总管CABD
42、21考考 研研 辅辅 导导90解：解：（1）假设楼顶无水假设楼顶无水，在在A-A截面和截面和1-1截面之间列机械能衡算式截面之间列机械能衡算式2211122AAAfpupuzzhgggg即即22111C22AABBpulluggdg入口阀2.02/ums2311/36005.58/4Vqd umh校核：校核：2ttBEE若则假设正确则假设正确考考 研研 辅辅 导导91()tBtAf ABEEh2()2AAAf ABpuzhgg2222222tpuEzzgg2tBtEE故塔顶无水流过，与假设相符。故塔顶无水流过，与假设相符。（2）楼顶的最大流量对应）楼顶的最大流量对应D阀全开时，阀全开时，在在A-A截面和截面和2-2截面之间列机械能衡算式截面之间列机械能衡算式注意分支管路，阻力损失应分段计算注意分支管路，阻力损失应分段计算考考 研研 辅辅 导导9222222(2)22AAAf Apupuzzhgggg2222(2)D22ABBf Alluuhdgdg入口阀222100.328.2uu222212444VVquqd1222212441.014VVVqquqd总管流速：总管流速：考考 研研 辅辅 导导93代入机械能衡算式得：代入机械能衡算式得：825222.00 102.52 103050VVqq322.72/Vqmh3125.64/2VVVqqqmh
