11、水塔供水系统如附图所示。管路总长50m(不包括局部阻力当量长度)，水塔内水位高9.8m，管内径d=45mm，现测得流量V为12m3/h，摩擦系数λ可按0.02 计，试计算所有局部阻力当量管长Le之值。 10分

1-1.2-2截面列伯努利方程

u2Z1g???hf 4分

2u?360012?4?2.10.0452m 2分 Sl?leu2l?leu2u2?hf??d2 Z1g?2??d2

50?le2.122.129.81?9.8?0.02? 2分

0.04522?2?9.81?9.8?0.045le???1??50?45.85m 2分 22.10.02??12、有一内径d＝50mm的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板内孔直径d0=25mm，U

形压差计的指示液为汞 ，孔流系数C0=0.62。当需测的最大水流量为18m3/h，问：U形压差计最大读数Ｒmax为多少？ 5分

Vs?A0u0?A0C02gR??i????期中u0?C02gR??i???? 3分

29.81R?13600i?1000?18? ?0.0252?0.6236004100018?4?????2?9.81?12.6R 2???0.025?0.62?3600?R?1.092m

6

2

2分 13、密度为103kg/m3、黏度为1cP的水，以10m3/h的流量在φ51×3mm 的水平光滑管内流过。在管内某处p1=1.5at(表压)，若局部阻力不计，问距该处100m下游处p2为多少Pa? (Re=3000～1×105，?= 0.3164/Re0.25) 10分

u?103600?4??d2360010?4?1.750.0452m 2分 sRe?

du??0.045?1.75?1000?78750 2分 ?310??0.3164?0.019 1分

187500.25

列两面的柏方

P1lu2 3分 ???hf??????d2P2P2lu21001.7524P2?P??1.5?9.807?10?0.0191000?8.3?104Pa(表) 2分 1??d20.045214、内截面为1000mm×1200mm的矩形烟囱的高度为30m。平均摩尔质量为30kg/kmol，平均温度为400℃的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49pa的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20℃，地面处的大气压强为101.33×103pa。流体流经烟囱时的摩擦系数可取为0.05，试求烟道气的流量为若干？ 20分 9 解:烟囱底端为上游截面1—1’、顶端内侧为下游截面2—2’，并以截面1—1’为基准水

2u1p1u2p2在两截面间列柏式，即： gZ???gZ2????hf

2?2?式中 Z1=0，Z2=30m，u1≈u2 4分

由于烟道气压强变化不大，烟道气的密度可按1.033×105pa及400℃计算，即：

pM1.033?105?30????0.543kg/m3 2分 3RT8.314?10?273?400?以?'表示大气的密度，pa，1与pa，2分别表示烟囱底端与顶端大气压强，即：

P1= pa，1—49Pa

因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故p2= pa，2 = pa，1—?'gZ2 2分 标准状况下空气的密度为1.293kg/m3，所以1.0133×105Pa、20℃时的密度为

?'?1.293?273?1.2kg/m3 2分

273?20于是 p2= pa，1—1.2×9.81×30= pa，1—353 Pa 将以上各值代入 柏式，解得

7

?hf??pa,1?49???pa,1?353?0.543?9081?30?266J/kg 2分

lu2?hf??d2 2分

e其中 de?4?1?1.2?1.09m 2分

2?1?1.2?266?1.09?2?19.7m/s 2分

0.05?30烟道气的流速为 u?烟道气的流量为

h ?s?360u0A??36?001?9.7??1.21?0.543kg46 2分

15、已知输水量为15m3/h，管径53mm，总机械能损失为40J/kg，泵的效率0.6，求泵的轴

功率。 15分

取池内水面为截面1，作为基准面；输水管出口为截面2，则有 z1=0, z2=20m,p1=0, p2=500×103Pa u1=0, 2分

u2?1536000.05324??1.89m 2分 S2u12PuPZ1g??1?We?Z2g?2?2??hf 代入数值，得We=738J/kg

2?2?质量流量: WS=(15/3600)(1000)=4.17kg/s 2分

有效功率:Ne= 4.17×738=3080J/s=3.08kw 2分 泵的轴功率:

P?Pe??3.080.6?5.13kW 2

8

16、某液体密度为800 kg/m3，黏度为73cP，在连接两常压容器间的光滑管中流动，管径300mm，总长为50m（包括全部局部阻力当量长度），两容器液面差为3.2m（如图示）。 求：(1)管内流量为多少？

(2)若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？按该管折算的当量长度又是多少？层流：λ=64/Re；湍流λ=0.316/Re 0.25 15分

解：（1）在1-1，2-2两截面间列柏努力方程，

u1=u2=0，p1=p2=0，We=0

gz1??h?lu2f1?2?d2 由??0.316Re0.25 ，Re?du??代入上式

得u=3.513m/s 验证Re=0.3×3.513×800/0.073=11550﹥4000 假设正确，V=A·u=893.95m3/h （2）流量减半，流速减半，即u=1.7565m/s Re=5775符合伯拉修斯式 列1-1，2-2间柏努力方程

2gz???0.316l?u1?Re0.25?d?????2

则??14.3 ?u2l22???eu20.316leud?2?Re0.25?d?2?ld? e?0.316?Re0.25?118.2m

9

4分

2分

2分 3分

4分 17、右图，有一直径为Φ38×2.5mm，长为30m的水平直管段AB，在其中装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数Co为0.63，流体流经孔板的永久压降(局部损失)为6×104Pa，AB段摩擦系数λ取为0.022，试计算：(1)流体流经AB段的压力差；(2)若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB管段消耗的功率为泵的有效功率的百分率，已知：操作条件下液体密度为870kg/m3，U管指示液为汞，其密度为13600kg/m3。 15分

V??se???f?C2Rg0A0??0.63????16.4?10?3?22?0.6?9.81??13600?870?4870 ?1.75?10?3m3/su?Vf??2.05m/s?0.03324（1）由A、B两点列柏努力方程

P22ZAuAPBuBA??g?2g?he?ZB??g?2g?hfZA?ZB,uA?uB,he?0l?u22

P??P3032.05A?PB??d2f0.022?33?10??870?2?6?104?9.66?104Pa（2）Ne?N轴??800?62%?496W AB段消耗的功率：N??msWe?V?pfu??1.75?10?3?9.66?104?169.05W 则

N?N?169.05?100%?34.1% e496

3分

10

3分

5分

4分