單元10 總復(fù)習(xí)

1、總 復(fù) 習(xí)一、流體靜力學(xué)基本方程1、流體靜力學(xué)涉及的主要物理量q 密度混合規(guī)則q 壓強(qiáng)表示方法2、流體靜力學(xué)基本方程q 適用條件：靜止、連續(xù)的同一種流體，且密度恒定q 推論：等壓面3、U形管壓差計(jì)二、流體流動(dòng)的基本方程1、流量與流速2、連續(xù)性方程3、柏努利方程三、流體流動(dòng)的內(nèi)部特征1、牛頓粘性定律2、流動(dòng)型態(tài)四、管內(nèi)流動(dòng)的阻力計(jì)算1、范寧公式層流湍流2、管路的總阻力損失計(jì)算五、流量測(cè)量六、流體輸送機(jī)械1、離心泵的工作原理q “氣縛”現(xiàn)象2、離心泵的特性曲線qq 比例定律q 切割定律3、離心泵的安裝高度q “汽蝕”現(xiàn)象qqq4、離心泵的流量調(diào)節(jié)七、例題【例1】水在如圖所示的傾斜管路中流動(dòng)。已知管

2、內(nèi)徑為40mm，12截面間的管長(zhǎng)為2m，高度差為0.3m，U形壓差計(jì)的讀數(shù)為28mmHg，摩擦系數(shù)為0.023。試計(jì)算：（1）12截面間的壓力差；（2）水在管中的流量；（3）若保證水的流量及其它條件不變，而將管路水平放置，則U形壓差計(jì)的讀數(shù)及12截面間的壓力差又為多少？解：（1）a-a為等壓面，a和a處的壓強(qiáng)分別根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程可得到：因此（2）在12截面間列柏努利方程，有由于流速不變，故將已知數(shù)據(jù)帶入上式中，可求得流速u=2.45m/s，所以水的流量為（3）仍然在12截面間列柏努利方程，求壓差有壓差計(jì)讀數(shù)為可見，對(duì)于均勻管路，無論如何放置，在流量及管路其它條件一定時(shí)，U形管壓差計(jì)讀數(shù)相

3、同，這是因?yàn)榱黧w流動(dòng)阻力相同?！纠?】如圖所示水塔供水系統(tǒng)，采用114*4mm的無縫鋼管，管路總長(zhǎng)（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為600m，水塔內(nèi)水面維持恒定，且高于出水口12m。試求管路的輸水量（單位為m3/h，設(shè)鋼管的絕對(duì)粗糙度為0.2mm，取水的密度為1000kg/m3，粘度為1cP）。解：在截面12間列柏努利方程則根據(jù)已知條件化簡(jiǎn)上式得：帶入范寧公式得到：所以由于為u的函數(shù)，因此需通過試差法求解速度u。假設(shè)流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)，由/d0.0019查得0.023，以此值為試差初值。當(dāng)0.023時(shí)，u=1.34m/s,從而得到Re=1.42*105,查得0.025，與初值不同，需重新試算。再

4、設(shè)0.025，得到u=1.29m/s，Re=1.37*105，查得0.025，與假設(shè)值相同。因此，所得流速u=1.29m/s正確，輸水量為 應(yīng)指出，試差法不但可用于管路計(jì)算，而且在以后的一些單元操作計(jì)算中也會(huì)經(jīng)常用到。當(dāng)一些方程較復(fù)雜或某些變量間的關(guān)系不是以方程而是以曲線的形式給出時(shí)，需借助試差法求解。試差計(jì)算過程實(shí)為非線性方程組的求解過程，借助于非線性方程組的計(jì)算方法可在計(jì)算機(jī)上較容易地實(shí)現(xiàn)。歷年考題分析：1、用離心泵將密度為1200kg/m3的液體由敞口貯槽A送至高位槽B。已知離心泵吸入管路上各種阻力之和hf,a=10 J/kg、輸出管路上各種阻力之和hf,b =30 J/kg。兩槽液面維

5、持恒定，其間垂直距離為20m,每小時(shí)液體的輸送量為30m3。若離心泵效率為0.65，試求：（1） 泵的揚(yáng)程為多少？（2） 求泵的軸功率為多少？答案：選截面1-1、2-2如圖，以1-1面為基準(zhǔn)面 z1=0 u1=0 p1=0(表壓) z2=20m u2=0 p2=0(表壓) 列柏努利方程 2、利用虹吸管將池中90的熱水引出。兩敞口容器水面的垂直距離H為2.5m，管段AB長(zhǎng)5m，管段BC長(zhǎng)10m（兩段長(zhǎng)度皆包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），管路直徑為30mm，直管阻力系數(shù)為0.04。試求管路中水的流量。答案：在截面11和2-2之間列柏努利方程：由于He=0,P1=P2=常壓，u1=u2=0，所以上式可簡(jiǎn)化

6、為因此有：3、如圖1所示，用泵將20河水打入洗滌塔中經(jīng)噴嘴噴出，噴淋下來后流入廢水池。已知管道尺寸為1144mm，流量為85m3/h，泵的吸入和壓出管路總長(zhǎng)分別為5m和35m(包括管路中所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度)，管內(nèi)摩擦因子=0.023，水從塔中流入廢水池的摩擦損失為8J/kg，水的密度為1000kg/m3。求：（1）洗滌塔內(nèi)的壓強(qiáng)；（2）泵的有效功率。圖1 題1附圖答案：(1)選取洗滌塔底部水面為3-3截面，廢水池水面為4-4截面，在3-3截面和4-4截面間進(jìn)行機(jī)械能衡算，即取4-4截面為基準(zhǔn)面，則z3=1+0.2=1.2m，z4=0，又u3u40，p4=101.3kPa，hf,3-4=8J

7、/kg，代入上式解得： （2）選取河面為1-1截面，噴嘴出口截面（外側(cè)）為2-2截面，在1-1截面和2-2截面間列機(jī)械能衡算方程：取河面為基準(zhǔn)，則z1=0，z2=1+1+5=7m，p1=101.3kPa，p2=p3=97.5kPa，u1u20，管內(nèi)流速,阻力損失為所以于是泵的有效功率為4、如圖所示的液體循環(huán)系統(tǒng)，液體由密閉容器A進(jìn)入離心泵，又由離心泵送回容器A。液體循環(huán)量為2.8m3/h，液體密度為750kg/m3；輸送管路系統(tǒng)為內(nèi)徑25mm的碳鋼管，從容器內(nèi)液面至泵入口的壓頭損失為0.55m，泵出口至容器A液面的全部壓頭損失為1.6m，泵入口處?kù)o壓頭比容器A液面上方靜壓頭高出2m，容器A內(nèi)液面恒定。試求：（1）管路系統(tǒng)要求泵的壓頭He；（2）容器A中液面至泵入口的垂直距離h0。解：（1）在圖式的流動(dòng)系統(tǒng)中，液體從A中液面起始流入泵入口，然后又從泵流入容器A，取貯槽液面為11、22截