过程流体机械计算题答案

流体输送-计算题

1、某车间丙烯精馏塔的回流系统如附图所示，塔内操作压强为1304kPa（表压），丙烯贮槽内液面上方的压强为2011kPa（表压），塔内丙烯出口管距贮槽的高度差为30m，管内径为145mm，送液量为40t/h。丙烯的密度为600kg/m3，设管路全部能量损失为150J/kg。问：将丙烯从贮槽送到塔内是否需要用泵？计算后简要说明。

1、 解：（1）取贮槽液面为1-1′截面，且定为基准水平面，取塔内丙烯出口管的管口为2-2′截面，如图所示。 （1分） （2）在两截面间列出柏努利方程： upup gz1?1?1?We?gz2?2?2??hf1?2 （2分） 2?2?∵z1=0，z2=30m，u1≈0，u2可求出，p1=2011kPa（表），ρ=600kg/m3，p2=1304kPa（表），

22?hf1?2=150J/kg （1分）

（3）求u2及we

流体输送-计算题

1、某车间丙烯精馏塔的回流系统如附图所示，塔内操作压强为1304kPa（表压），丙烯贮槽内液面上方的压强为2011kPa（表压），塔内丙烯出口管距贮槽的高度差为30m，管内径为145mm，送液量为40t/h。丙烯的密度为600kg/m3，设管路全部能量损失为150J/kg。问：将丙烯从贮槽送到塔内是否需要用泵？计算后简要说明。

1、 解：（1）取贮槽液面为1-1′截面，且定为基准水平面，取塔内丙烯出口管的管口为2-2′截面，如图所示。 （1分） （2）在两截面间列出柏努利方程： upup gz1?1?1?We?gz2?2?2??hf1?2 （2分） 2?2?∵z1=0，z2=30m，u1≈0，u2可求出，p1=2011kPa（表），ρ=600kg/m3，p2=1304kPa（表），

22?hf1?2=150J/kg （1分）

（3）求u2及we

第二章 构件的静力分析

1．如图所示，重为100N的球，放在与水平成30°的光滑斜面上，并用与斜面平行的绳拉住，求斜面所受的压力及绳所受的拉力。

2．如图所示，水平梁AB为1m,自重不计，D为AB的中点，a=30°，A端用铰链固定，B端用绳索系于墙上，梁中吊起一重G为500N的物体，求BC的拉力及A点的反力。

3．ABCD为一铰链四杆机构，在如图所示位置处于平衡状态，已知在CD杆作用一力偶M=4N·m,CD=0.42m，，求当机构平衡时作用在AB杆中点的力F的大小及支座A、D处的约束反力。

4．箕斗重G=40KN，沿与水平成30°的光滑轨道等速上升，重心在C点，如图所示，求钢绳的牵引力及A、B轮对轨道的压力。

1

第二章 构件的静力分析

5．铰链四杆机构OABO1,在图示位置平衡。已知OA=400mm,O1B=600mm,作用在OA上的力偶矩M1=1N·m,试求力偶M2的大小及AB杆所受的力。各杆重量不计。

2

第三章 杆件的基本变形

6．如图所示吊车在托架AC梁上移动，斜杆AB的截面为圆形，直径d=20mm,G=15KN,试求斜杆AB的最大正应力。

7．如图AB为钢杆，其横截面面积

计算题

2.1无力矩方程 应力

试用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压p，壳体中面半径为R，壳体厚度为t）。若壳体材料由20R[σ(b) =400Mpa,σ(s) =245MPa]改为16MnR[σ(b) =510MPa, σ(s) =345MPa]时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？

2.3 短圆筒 临界压力

1、 三个几何尺寸相同的承受周向外压的短圆筒，其材料分别为（?y?220MPa，、铝合金（?y?110MPa,E?0.7?105MPa,??0.3）和铜E?2?105MPa,??0.3）

（?y?100MPa,E?1.1?105MPa,??0.31），试问哪一个圆筒的临界压力最大，为什么？

2.4临界压力 爆破压力

有一圆筒，其内径为1000mm，壁厚为10mm，长度为20m，材料为20 R(?b?400MPa,?y?245MPa,E?2?10MPa,??0.3)。①在承受周向外压时，求其临界压力pcr。②在承受内压力时，求其爆破压力pb，并比较其结果。

2.5临界压力

有一圆筒，其内径为1000mm，壁厚为10mm，长度为20m，材料为20 R(?b?400MPa,?y?245MPa,E?2?1

30.(6分)飞机在10000m高空(T=223.15K,p=0.264bar)以速度800km/h飞行，燃烧室的进口扩压通道朝向前方，设空气在扩压通道中可逆压缩，试确定相对于扩压通道的来流马赫数和出口压力。(空气的比热容为Cp=1006J/(kg·K)，等熵指数为k=1.4，空气的气体常数R为287J/(kg·K))

800?1032/2Cp?22315.?()/(2?1006)

3600 =247.69K

T0=T∞+v2?v?(800?103/3600)??0.74 M∞=a?14.?287?22315.kk?12?k?1 M??? P0=p∞?1?2??.?1?14 =0.264?1??0.74?2??1.42?1.4?1?0.38bar

31.(6分)一截面为圆形风道，风量为10000m3/h，最大允许平均流速为20m/s， 求：(1)此时风道内径为多少?

(2)若设计内径应取50mm的整倍数，这时设计内径为多少? (3)核算在设计内径时平均风速为多少? 依连续方程（ρ=C）v1A1=v2A2=qv

(1)v1

10000?4?2d1?qv d1==0.42m=420mm

3600?20?4(2)设计内径应取

抽样计算题：

1、某乡水稻总面积20000亩，以不重复抽样方法从中随机抽取400亩实割实

测得样本平均亩产645公斤，标准差72.6公斤。要求极限误差不超过7.2公斤。试对该乡水稻的亩产量和总产量作出估计。

（1））亩产量的上、下限：

x??x?645?7.02?637.98 （公斤） x??x?645?7.02?652.02 （公斤） 总产量的上下限：

（万公斤） 637.98?20000?1275.96

652.02?20000?1304.04（万公斤）

（2）计算该区间下的概率F抽样平均误差 ?x??t?：

?72.6?2?1??400?400?（公斤） ??3.5920000??2?n??1???n?N?因为抽样极限误差 ?x?z?x 所以z????7.02?1.96 3.59可知概率保证程度F?t?=95%

2.某地有8家银行，从它们所有的全体职工中随机性抽取600人进行调查，得知其中的486人在银行里有个人储蓄存款，存款金额平均每人3400元，标准差500元，试以95.45%的可靠性推断： （1）全体职工中有储蓄存款者所占比

工程流体力学经典计算题

1、相对密度0.89的石油，温度20oC时的运动粘度为40cSt，求动力粘度为多少？

解：d??-42

?0.89 ν＝40cSt＝0.4St＝0.4×10m/s ?水μ＝νρ＝0.4×10-4×890＝3.56×10-2 Pa·s

2、图示一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u=1m/s，板与固定边界的距离δ=1，油的动力粘度μ＝1.147Pa·s，由平板所带动的油层的运动速度呈直线分布，求作用在平板单位面积上的粘性阻力为多少？

解：???du132?1.147??1.147?10N/m ?3dy1?103、如图所示活塞油缸，其直径D＝12cm，活塞直径d＝11.96cm，活塞长度L＝14cm，油的μ＝0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，试求拉回活塞所需的力F=？

解：A＝πdl , μ＝0.65P＝0.065 Pa·s ,

Δu＝0.5m/s , Δy=(D-d)/2，

F??Adu0.5?0.065?3.14?11.96?10?2?14?10?2??8.55Ndy?12?11.96??10?22

4、在一直径D＝300mm、高H＝500mm的圆柱形容器中注入水至高度h1＝300mm，然后

一.选择题

1.牛顿内摩擦定律适用于（ ）。 A． 任何流体 B．牛顿流体 C．非牛顿流体 2.液体不具有的性质是（ ）。 A． 易流动性 B．压缩性 C．抗拉性 D．粘滞性

3.连续介质假定认为流体（ ）连续。 A． 在宏观上 B．在微观上 C．分子间 D．原子间 4.在国际单位制中流体力学基本量纲不包括（ ）。 A．时间 B．质量 C．长度 D．力．

5.在静水中取一六面体，作用在该六面体上的力有（ ） A．切向力、正压力 B．正压力 C．正压力、重力 D．正压力、切向力、重力

6．下述哪些力属于质量力 ( ) ( ) A．惯性力 B．粘性力 C．弹性力 D．表面张力 E．重力 7．某点存在真空时，（ ）（ ） A．该点的绝对压强为正值 B．该点的相对压强为正值 c.该点的绝对压强为负值 D．该点的相对压强为负值

8.流体静压强的（ ）。 A．方向与受压面有关 B．大小与受压面积有关 B． 大小与受压面方位无关 9.流体静压强的全微分式为（ ）。 A． B． C．

10.压强单位为 时，采用了哪种表示法（ ）。 A．应力单位 B．大气压倍数 C．液柱高度 11.密封容器内液

热工流体基础复习题（21学时）

热工流体基础复习题（18学时）

一、简答题部分

1．常用的状态参数有哪些？状态参数的特征是什么？绝对压力、表压力、真空度之间有什么关系？

2．水蒸气的气体常数是多少？若压力降低，温度升高，其气体常数值如何变化？ 3．需要几个参数才能确定汽轮机或锅炉中水蒸气的状态？

4．压水堆核电厂一回路和二回路循环中实施了哪些能量转换环节？功和热量有什么异同点？如何理解功转变为热是无条件的而热转变为功是有限度的？二回路工质在蒸汽发生器内吸收的热量是否全可用来转换成功？

5．热力学第一定律的实质和热力学第二定律的本质各是什么？请举核工程和生活中各2例说明。

6．什么是卡诺循环和卡诺定理？为什么今天我们还要讨论卡诺循环、卡诺定理？ 7．什么是孤立系统的熵增原理？孤立系统内经过一个过程后其总能如何变化？举例说明孤立系统内经过不可逆过程后机械能损失与孤立系统熵变的关系。

8．什么是饱和状态？饱和状态的温度和压力能否单独变化？如何才能使未饱和水变为饱和水？什么是干度？为什么引进干度？什么是临界状态？水的临界压力和临界温度分别是多少？

9．水定压加热汽化分几个阶段？水蒸气的汽化潜热是常数吗？随压力升高如何变化？ 10．压水堆核电厂二回

机械效率计算题

1．如图所示，小明用滑轮组匀速提起一个重 为600N的物体A，人拉绳的力为250N，不

计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为多少，动滑轮重多少？． 2．如图8所示，用滑轮组提起重900N的物体，绳子自由端拉力F为400N，重物在20S内匀速上升了10m。求： (1)物体上升的速度。

(2)提起物体所做的有用功。 (3)滑轮组的机械效率。

3．如图所示，用一动滑轮拉一物体A以0.5m/s的速度在水平面上作匀速直线运动，物体A重为20N，受到的摩擦阻力是物重的0.2倍，水平拉力为2.5N，则在2s

内拉力做的功是多少？滑轮的机械效率是多少？

解：S物=vt=0.5m/s×2s=1m

拉力做的功W=FS=2F S物=2×2.5N×1m=5J

物体受到的摩擦力f=0.2G=0.2×20N=4N 动滑轮克服摩擦做有用功

η=W有/W总=fS物/FS= fS物/2FS物= f /2F=4N÷5N=80% 解：S物=vt=0.5m/s×2s=1m

拉力做的功W=FS=2F S物=2×2.5N×1m=5J

物体受到的摩擦力f=0.2G=0.2×20N=4N 动滑轮克服摩擦做有用功

η=W有/