《化工原理》第三版答案.pdf

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1、-绪论习题1）1）含水份 52%的木材共 120kg，经日光照晒，木材含水份降至 25%，问：共失去水份多少千克？以上含水份均指质量百分数。木材木材 120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25)照晒w=43.2kg2）以两个串联的蒸发器对 NaOH 水溶液予以浓缩，流程及各符号意义如图所示，F、G、E 皆为 NaOH 水溶液的质量流量，x 表示溶液中含 NaOH 的质量分数，W 表示各蒸发器产生水蒸汽的质量流量。若，问：W1、W2、E、x1各为多少？，W1kg/s W2kg/sNaOH 水液 G kg/s E kg/s F=6.2Kg/s蒸发器 1蒸发器 2 X2=0.30X0=0.

2、105 W1:W2=1:1.15,X-(Wt),x1,w1,w2,D,E=?对控制体 I，NaOH 物料衡算：Fx0=Ex2即 6.20.105=E0.30E=2.17 kg/s W1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03 kg W1=4.03/2.15=1.87 kg/s，W2=4.03-1.87=2.16 kg/s-对控制体 II，总的物料衡算：G=F-W1=6.2-1.87=4.33 kg/sFx0=Gx2即 6.20.105=4.33x1,x1=0.153)某连续操作的精馏塔分离苯与甲苯。原料液含苯 0.45（摩尔分率，下同），塔顶产品含苯 0.94。已知塔顶产品含苯量占原料液中含

3、苯量的 95%。问：塔底产品中苯的浓度是多少？按摩尔分率计。解：DXDD0.94FX0.45F=F0.95=DW 0.445,0.545FF又F 0.45 D0.94 WXW即0.45 0.450.94 0.545 XWXW 0.04134)导热系数的 SI 单位是 W/(m)，工程制单位是 kcal/(mh)。试问 1kcal/(mh)相当于多少 W/(m)？并写出其因次式。1kcal/(m.h.0C)=?J/(m.s.0C)写出导热系数的因次式。1kcal=4.187103J,1h=3600skcal4.187103JW11.1633600m.s.0Cm.h.0Cm.0C令各基本因次为：M

4、 质量，L 长度，T 温度，时间。M（L/2）L导热系数因次式 ML3T1L.T-5)已知理想气体通用常数用 J/(kmolK)时 R 的数值。物理大气压升/(摩尔K)，试求采解：写出以 J/（kmolk）的单位为理想气体通用常数 R 之值。1 物理大气压=1.0133105N/m2，1 升=10-3m3R=0.08205物理大气压.，升1.0133105103（N/m2)m 0.08205摩尔，Kkmol.k1033 8314Jkmol.K6）水蒸汽在空气中的扩散系数可用如下经验公式计算：式中 D扩散系数，英尺2/h；p压强，atm；T绝对压强，。试将上式改换成采用 SI 单位的形式。各物理

5、量采用的单位是：Dm2/s，pPa，TK。解:经验公式的单位换算:1.46104T2.5D PT 441物理量原来单位后来单位扩散系数英尺2/h2M/s压强atmPa绝对温度0RK1 英尺2/h=0.30482/3600m2/s=2.5810-5m2/s,1atm=1.0133105pa,温差 1k=1.80R-1D()2.581051.46104(1.8T)2.51(1.8T)441P(1.0133105)9.218104(T)2.5DPT2457）在冷凝器中蒸汽与冷却水间换热，当管子是洁净的，计算总传热系数的经验式为：式中 K总传热系数，Btu/(ft2h)；u水流速，ft/s。试将上式改

6、换成采用 SI 单位的形式。各物理量采用的单位是：KW/(m)，um/s。解：经验公式的单位换算：11 0.00040 K268u0.8物理量原来单位传热系数BUT/ft2.h.0F)流速ft/s后来单位W/（m2.K）m/s1BUT/(ft2.h.0F)=5.678W/(m2.K),1ft/s=0.3048m/s11 0.00040K(1/5.678)268(u/0.3048)0.811 7.045105K3937(u)0.8第一章第一章 流体流动习题解答流体流动习题解答1 某敞口容器内盛有水与油。如图。已知水及油的密度分别为1000 和 860kg/m，解：h1=600mm，h2=800m

7、m，问 H 为多少 mm？h1 600mm,h2 800mm,水103kg/m33油 860kg/m3,h?8609.810.601039.810.80 1039.81hh 1.32m-2.有一幢 102 层的高楼，每层高度为 4m。若在高楼范围内气温维持 20不变。设大气静止，气体压强为变量。地平面处大气压强为760mmHg。试计算楼顶的大气压强，以 mmHg 为单位。dp gdz 解：5 p29/(8314293.2)1.19010p 代入，得408dp5 9.811.19010dzP10pP2Ln(p1/760)9.811.190105408 0.04763,P1 724.7mmHg3.

8、某水池，水深4 米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。问：水池侧壁平面每3 米宽度承受水的压力是多少 N？外界大气压为 1atm。F 3(P0水gz)dz 31.013105431039.8142/2 1.45105N0444外界大气压为 1atm，试按理想气体定律计算 0.20at（表压）、20干空气的密度。空气分子量按 29 计。PM(1.013105 0.200.81104)29解：1.439Kg/m3RT8314293.255有个外径为 R2、内径为 R1为的空心球，由密度为的材料制成。若将该球完全淹没在某密度为的液体中，若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。设球内空气重量可略

9、。33解：(4/3)（R2 R13)g (4/3)R2g1/3R/R (1/)2166为放大以 U 形压差计测气体压强的读数，采用倾斜式 U 形压差计。如图。指示液是=920kg/m3的乙醇水溶液。气体密度为 1.20kg/m3。读数 R=100mm。问 p1与 p2的差值是多少 mmHg？解:P1 P2(i)gRsin 200(920 1.20)9.810.1sin 200 308.3Pa2.31mmHg采用微差 U 形压差计测压差。如图。已知U 形管内直径 d 为 6mm，两扩大室半径均为 80mm，压差计中用水和矿物油作指示液，密度分别为1000 及 860kg/m3。当管路内气体压强

10、p 与外界大气压 p0相等时，两扩大室油面齐平，U 形管两只管内油、水交界面亦齐平。现读得读数 R=350mm，试计算：（1）气体压强 p（表）。（2）若不计扩大室油面高度差，算得的气体压强p 是多少？（3）若压差计内只有水而不倒入矿物油，如一般 U 形压差计，在该气体压强 p 值下读数 R0为多少？-解：P P0(21)gR 1gR(d/D)22(1000860)9.810.358609.810.35(6/160）484.8PaP P0(21)gR (1000860)9.810.35 480.7PaP P01gR0即484.8 10009.81R0R0 0.0493m77某倾斜的等径直管道内

11、有某密度的液体流过。如图。在管道的 A、B 截面设置了两套 U 形压差计测压差，下测用的是一般 U 形压差计，上测用的是复式 U 形压差计，所用的指示液均为密度是1的同一种液体。复式压差计中两段指示液之间的流体是密度为的流过管道内的液体。试求读数 R1与 R2、R3的关系。解：(i)gR1(i)gR2(i)gR3R1 R2 R39)将水银倒入到图示的均匀管径的 U 形管内，水银高度 h1=0.25m。然后将水从左支管倒入，测得平衡后左支管的水面比右支管的水银面高出0.40m。试计算U 形管内水与水银的体积比。解：R1=0.4m R2h1=0.25m 1 1L=0.015m L习题 9 附图如图

12、所示 1-1 为等压面,p1=p1水g(R1+R2)=水银gR2103(0.4+R2)=13.6103R2 R2=0.0317mV水银=4d2(2h1+L)V水=4d2(R1+R2)V水银/V水=(2h1+L)/(R1+R2)=(20.25+0.015)/(0.4+0.0317)=1.1910)一直立煤气管，在底部 U 形压差计 h1=120mm，在 H=25m 高处的 U 形压差计h2=124.8mm。U 形管指示液为水。管外空气密度为 1.28kg/m3。设管内煤气及管外空气皆静止，求管内煤气的密度。h2-Hh1习题 10 附图 p2 p2解：H p1 p1p1p1=水gh1(1)p2p2

13、=水gh2(2)(1)减(2)，得(p1p2)(p1p2)=水g(h1h2)(3)其中 p1p2=煤gH，p1p2=空gH，代入(3)式,得：煤gH空gH=水g(h1h2)即 煤=水(h1h2)/H空=103(0.1200.1248)/251.28=1.088 kg/m311以2”的普通壁厚的水煤气钢管输送15的清水，水在管内满流。已知水流速 u=1.5m/s，求水的质量流量、质量流速和体积流量。解：管子，查得外径60mm,壁厚横截面积A (/4)(0.060 20.0035)2 2.206103m2水的密度 999Kg/m3体积流量V uA 1.52.206103 3.309103m3/s质

14、量流量W UA1.52.2076103999 3.306Kg/s质量流速G u1.5999 1499kg/(sm2)12如图所示，质量为 3.5kg，面积为 4046cm2的一块木板沿着涂有油的斜面等速向下滑动。已知 v=1.2m/s，=1.5mm（油膜厚度）。求滑油的粘度。13 512v 13-解：5 12V G从受力分析 Gsin=A mg sin=A5mgsinA=3.59.8113/(404610-4)=71.77 N/m2dvV=dy=V=71.771.510-3/1.2=0.0897 Pas13以压缩空气将某液体自储槽压送到高度 H=5.0m、压强 p2为 2.5at（表压）的容器

15、内，如图。已知液体密度=1800kg/m3，流体的流动阻力为4.0J/kg。问：所需的压缩空气压强 p1至少为多少 at（表压）？解：H 5.0m,P2 2.5at(表）,1800kg/m3hP1f 4.0J/kg,P1?P222u2u2 gH hf(略去)222.59.81104P1(表)1800(9.815.0 4.0)1800 3.407105Pa14水以 70m3/h 的流量流过倾斜的异径管通。如图。已知小管内径 dA=100mm，大管内径 dB=150mm，B、A 截面中心点高度差 h=0.3m，U 形压差计的指示液为汞。若不计 AB 段的流体流动阻力，试问：U 形压差计哪一支管内的

16、指使液液面较高？R 为多少？-22(Pm)AUA(Pm)BUB解：22(Pm)A(Pm)B(i)gR 70/360070/3600 2.48m/sU1.10m/sB(/4)(0.15)2(/4)(0.15)222（i)gRUBUA由，式得2UA（13.61.0)1039.81R1.102 2.482即3210左支管内指示液位比右支管内的高。R 0.020m,可见，15 水以 6.410-4m3/s 的流量流经由小至大的管段内。如图。小管内径 d1=20mm，大管内径 d2=46mm。欲测 1、2 两截面处水的压差，为取得较大的读数 R，采用倒U 形压差计。已知压差计内水面上空是=2.5kg/m

17、3的空气，读数R=100mm。求水由 1 至 2 截面的流动阻力hf。6.4104解：U1 2.037m/s2(/4)(0.020)6.4104U2 0.385m/s2(/4)(0.046)(Pm）（Pm)1(i)gR (1000 2.5)9.810.10 978.5Pa2hf(Pm)1(Pm）2U12978.52.03720.385221.02J/kg2U210316水从喷嘴口 1-1 截面垂直向上喷射至大气。如图。设在大气中流束截面保持圆形，已知喷嘴内直径 d1=20mm，出喷嘴口水流速 u1=15m/s。问：在高于喷嘴出口 5m 处水流的直径是多大？忽略摩擦阻力。解：1-1 与 2-2

18、之间列柏努利方程 2 2gz1u12/2p1/=gz2u22/2p2/z1=0，z2=5m，p1=p2 u12/2=gz2u22/2152/2=9.815u22/2 1 1 u2=11.26m/s又，u1d12=u2d22习题 16 附图.0.020=0.0231 md2=(u1/u2)1/2d1=15/112617 高、低水库的水面高度差 H=42m，水流量为 30m3/s，水流的总阻力为 4.5mH2O。如图。已知透平的效率=0.78，试计算透平的输出功率。解：u1=u2=0，p1=p2，z2=0，1 1-z1=H=42m1-1 与 2-2 间列柏努利方程 Hgz1u12/2p1/Ws=g

19、z2u22/2p2/hfWs=gz1hf=9.81424.59.81103/103 2 2=368 J/kgNa=WsV=36830103=1.10107 WNe=Na=1.101070.78=8.61106 W=8.61103 kW18某水溶液在圆直、等径管内层流动。管内半径为R。设测点流速的探针头位置与管轴线的距离为 r。问：测点相对位置r1/R为多少时该点的点流速等于平均流速？解：一般式：V Vmax1(r/R)2令r1/R时，V1U Vmax/2即Vmax/2 Vmax1(r1/R)2r1/R 2/2 0.70719以水平圆直管输送某油品。管内径为 d1，管两段压差为。因管道腐蚀，拟更

20、换管道。对新装管道要求如下：管长不变，管段压降为原来压降的 0.75，而流量加倍。设前后情况流体皆为层流。问：新管道内径 d2与原来管内径 d1之比为多少？解：层流P 32uld2vd4P2Vd 0.75 2(1)4P1V1d2d21.28d120在机械工程中常会遇到流体在两平行固体壁的间隙中作一维定态流动的情况。如图。设流动为层流。设间隙厚为 2y0，试证流体沿 y 轴向点流速呈如下抛物线规律分布：解：对长度 L，高度 y，宽度为 1 的流体元作受力与运动分析:dPmdP1dV()Ly(L)0即：dV (m)ydydxdydx1 dPmyV()Cdx2-又y y0,V 0,C V 1 dPm

21、2()(y0 y2)dx1dPm2()(y0 y2)2dx21 粘度为，密度为的液体沿铅垂向平壁膜状流下。如图。设液体层流流动，液膜厚度为，平壁宽度为B。试推导任一流动截面上液体点流速v 随 y 的变化g3规律，并证明平均流速3解：取宽为 B,长为 dx,高为 y 的流体元作受力与运动分析:dV(Bdx y)g(Bdx)0dy g gy2即:dV ydy.V C2又y,V 0,C g22V g2(y2)2 gB2 gB33 gB32dV V Bdy(y)dy V()2233Vm g3U B322)串联两管 1、2，d1=d2/2，L1=80m，Re1=1600，hf1=0.54m 液柱，hf2

22、=56mm液柱，求 L2。局部阻力可略。4V1解：Re=dd，Re,2/Re,1=d1/d2=1/2，Re,2=Re,1/2=1600/2=800，两管内皆为层流又，hf=32ul/(gd2)32Vl/(4d2gd2)l/d4hf,2/hf,1=(d1/d2)4l2/l1即 56/540=(1/2)4l2/80l2=133 m23)原 1=920kg/m3，1=1.30P，现 2=860kg/m3，2=1.15P，层流，W2/W1=1.30求：pf1/pf2。局部阻力不计。W解：层流，pf=32ul/d2=32Wl/(4d2d2)920115.1.30860=1.23pf,2/pf,1=(2/

23、1)(W2/W1)(1/2)=13024)24)某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，在管截面上的速度分布可-表达为 v=24y200y2，式中：y 截面上任一点至管壁的径向距离，m；v 该点的点流速，m/s。试求：(1)管半径中点处的流速。(2)管壁处的剪应力。该流体的粘度为 0.045Pas。解：若为层流，v=vmax1(r/R)2=vmax(R2r2)/R2=vmax(Rr)(R+r)/R2=vmaxy(2Ry)/R2=2 vmaxy/Rvmaxy2/R2可见，该流型为层流2vmax/R=24，vmax/R2=200，二式相除，得(vmax/R2)/(2vmax/R)=1/(2R)=200

24、/24R=0.06mi.y=0.06/2=0.03m，v=24y200y2=(240.03)(2000.032)=0.54m/sii.dv/dy=24400y,dv/dy y=0=242w=(dv/dy)y=0=0.04524=1.08 N/m25)W=35T/h，H=20m，1084mm，=2840cP，=952kg/m3，=50%，N=85kW，求包括局部阻力当量管长的总管长。解：W=35T/h=35103kg/hd=10842=100mm=0.1m，=2840cP=2.84PasNe=N=851030.5=4.25104 WWs=Ne/W=4.251043600/(35103)=4371

25、 J/kg1-1 与 2-2 间列柏努利方程gz1+u12/2+p1/+Ws=gz2+u22/2+p2/+hfz1=0，z2=H=20m，u1=u2=0，p1=p2 Ws=gH+hfhf=WsgH=43719.8120=4175 J/kgVWu=A=A=35103/(360095240.12)=1.30 m/s010.130.9522.84Re=43.6 2000层流6464.=1.47=Re=436l lehf=du2/2hf d4175 010.147.l le=2/u2=2/1.302=336 mdu26 某有毒气体需通过一管路系统。现拟用水在按 1/2 尺寸缩小的几何相似的模型管路系统

26、中做实验予估实际气流阻力。实际气体流速为20.5m/s，密度为1.30kg/m3，运动粘度为 0.16cm2/s。实验用水的密度为 1000kg/m3，运动粘度为0.01cm2/s。为使二者动力相似，水流速应为多少？若模型实验测得流动阻力为15.2J/kg，实际气体的流动阻力是多少？欲满足动力相似，必须 Re,其=Re,水，设气体管径为 d,-（d/2)U水d 20.5()气（)水U 2.56m/s水0.160.01即动力相似，必EU,气 EU,水，EU即(PmhfU2U2h20.5f)(2气15.2)hf,气 974.7kJ/kg2水2.5627某实验室拟建立流体通过圆直、等径管内的阻力测试

27、装置，有两个方案，一个方案是采用 20清水为工质，水流速不超过 3.0m/s；另一方案以 p=1atm、20空气（按干空气计）为工质，流速不超过 25.0m/s，要求最大。问：两方案需要的管内径各为多少？若管子绝对粗糙度皆为 0.1mm，二者管长与管内径之比都是 150，采用以上算得的管径（需按无缝钢管选接近的规格），问：二者最大流速时管路阻力各为多少？方案一：1000kg/m3,1CP,u 3.0m/sd 3.01000Re105d 0.0333m0.001采用361mm,无缝钢管，/d 0.1/34 2.94103U 3.0m/s时，Re 0.0343.0103/1031.02105查得

28、0.02741 u232hf 0.027415018.4J/kgd 22方案二：1.205kg/m3,1.81105Pas,u 25m/sd 251.205Re105d 0.060m51.8110采用683mm,无缝钢管，/d 0.1/62 1.61103U 25m/s时，Re 0.062251.205/(1.81105)1.03105查得 0.0241 U2252hf 0.0241501125J/kgd 2228试证明流体在圆管内层流时，动能校正系数解：1U3A32V dA(A 流动面积，A R)。层流：V Vmax1(r/R)2,U Vmax/2U3A01R3R2Vmax23Vmax1(r

29、/R)2rdr 1(r/R)rdr30U A23-令r/R sin,则1(r/R)2 Cos2,当r 0,0;r R,/23/22Vmax6Cos(Rsin)(RCosd)30U A32VmaxR2/27CosdCos30U ACos80其中1/88/22(2U)3R2 28U3R229试按规律推导湍流的R值。VSV2rdr 2Vmax0017R0(1r/R)7rdr11令1r/R x,r R(1 x），dr RdxVS 2VmaxxR(1 x)(Rdx)2R Vmax(x1/7 x8/7)dx10278/7715/717749其中xx0815120815则VSU249492VmaxR Vma

30、x1206030某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，管子内半径为 50mm。在管截面上的流速分布可表达为，式中：y截面上任一点至管壁的径向距离，m；v该点的点流速，m/s。试求：（1）流型；（2）最大点流速 vmax。R r解：设 v=vmax(1r/R)1/6=vmax(R)1/6=(vmax/R1/6)y1/6，故该流型为湍流。又 vmax/R1/6=vmax/(0.050)1/6=2.54vmax=1.54 m/s31某直管路长 20m，管子是 1”普通壁厚的水煤气钢管，用以输送 38的清水。新管时管内壁绝对粗糙度为 0.1mm，使用数年后，旧管的绝对粗糙度增至 0.3mm，若水流速维持

31、 1.20m/s 不变，试求该管路旧管时流动阻力为新管时流动阻力的倍数。解：新管：Re 0.0271.20992.9/(0.6814103)4.72104/d 0.1/27 3.70103,查得 0.041201.202hf 0.02960.027215.8J/kg-旧管:Re 4.72104,/d 0.3/27 0.011.查得 0.041201.202hf 0.0410.0272 21.9J/kg旧管阻力/新管阻力 21.9/15.8 1.3932某流体在光滑圆直管内湍流流动，设摩擦系数可按布拉修斯公式计算。现欲使流量加倍，管长不变，管内径比原来增大20%，问：因摩擦阻力产生的压降为原来的

32、多少倍。解：8lV2hf2d50.31648lV2V1.754V0.252d5d4.75()df 2f1当V2 2V1,d2h1.2d.则h1V21.75d14.7521.75()()1.41V1d21.24.7533如图所示，某液体在光滑管中以 u=1.2m/s 流速流动，其密度为 920kg/m3，粘度为 0.82cP。管内径为 50mm，测压差管段长 L=3m。U 形压差计以汞为指示液。试计算 R 值。1 1 L 2 2R习题 33 附图解：在 1-1 与 2-2 间列柏努利方程：gz1+u12/2+p1/=gz2+u22/2+p2/+hf或(pm,1pm,2)/=hf (u1=u2)l

33、(i)gR/=(0.3164/Re0.25)du2/2du其中 Re=0.051.2920/(0.8210-3)=6.73104则(13.6-0.92)1039.81R/920=0.3164/(6.73104)0.25(3/0.050)(1.22/2)R=6.2810-3 m34有一高位水槽，其水面离地面的高度为 H。如图。水槽下面接有 2”普通壁厚水煤气钢管 130m 长，管路中有 1 只全开的闸阀，4 只全开的截止阀，14 只标-准 90弯头。要求水流量为 10.5m3/h，设水温 20，=0.2mm，问：H 至少需多少米？解：管子规格：603.5mm,d 53mm10.5/3600U 1

34、.32m/s,Re 0.0531.32103/0.001 7.0104(0.053)24/d 0.2/53 3.77103，查得 0.0292截止阀（全开）6.4，le17m闸阀（全开）0.17，le0.34m900标准弯头0.75，le1.6m突然缩小（A小/A大 0）0.51.322130 0.34 417 141.61.322方法一：gH 1.5 0.029220.0532H 10.93m1301.3221.322方法二：gH 0.0292（0.17 46.4140.751.5）0.05322H 9.71m35承第 34 题，若已知 H=20m，问水流量多少 m3/h？解：设 0.029

35、130 0.34 417 141.6 U29.8120 (1.5 0.029),U 1.79m/s0.0532Re 0.0531.79103/0.001 9.49104,/d 0.2/53 3.77103.查得 0.029所设正确，计算有效。V 4(0.053)21.793600 14.2m3/h36有两段管路，管子均为内径 20mm、长 8m、绝对粗糙度 0.2mm 的直钢管，其中一根管水平安装，另一根管铅垂向安装。若二者均输送 20清水，流速皆为1.15m/s。竖直管内水由下而上流过。试比较两种情况管两端的额修正压强差与压强差。要用计算结果说明。解：Re 0.0201.15103/0.00

36、1 2.3104,/d 0.2/20 0.01,查得 0.040581.152hf 0.04050.020210.7J/kg（与管向无关）水平管：Pm,1 Pm,2 P1 P2-2U12Pm,2U2hf(U1U2)22Pm,1Pm,1 Pm,2 P1 P2hf100010.7 1.07 1.07104Pa铅垂管。流体向上流动：Pm,1 Pm,21.07104Pa(计算同）Pm,1 Pm.,2(P1 gZ1)(P2 gZ2)P1 P2(Pm,1 Pm,2)g(Z2 Z1)1.071041039.818 8.92104Pa37有 A、B 两根管道并联。已知：lA=8m，dA=50mm，lB=12m

37、，dB=38mm（上述 l中包含了局部阻力，d 指内径）。流体工质是常压、20的空气（按干空气计）。总流量是 200kg/h。问：B 管的质量流量是多少？分支点与汇合点的局部阻力可略。皆为 0.2mm。解空气：1.205kg/m3,1.81105PasA管：/dA 0.2/50 0.004,在阻力平方区，A 0.0285B管：/dB 0.2/38 5.26103,在阻力平方区，B 0.031设A 0.0285,B 0.031WAWB5dABlB5dBAlA(50/89)50.03112 2.540.02858WA 200(2.54/3.54）143.5Kg/h4143.5/3600 5.611

38、04,/d 0.004,查得A 0.030250.0501.8110WB 200143.5 56.5kg/hRe,A456.5/3600 2.91104,/dB 5.26103,查得B 0.03450.0381.8110再设A 0.0302,B 0.034,算得WA/WB 2.58Re,BWA144Kg/h,WB 56kg/h,Re,A 5.63104,查得 0.0302,Re,B 2.88104,查得B 0.034因核算得的A,B值与原设的一致，故WA144Kg/h,WB 56Kg/h38某水塔供水流程如附图的 a)图所示，管长为 L。现需增加 50%的流量，拟采用 b)流程。b)流程中各管

39、管径均与 a)流程的相同，其 L/2 管长为两管并联。设局部阻力不计，所有管内流体流动的摩擦系数值均相等且为常数。问：b)方案能否满足要求。8lV128(1/2)(V2/2)28(1/2)V22解：(A)H 25(B)H 25gdgd2gd5-1 V2212VV2,V21.265V1242(B)不满足流量增加5000的要求。2139某七层的宿舍楼，第四至第七层楼生活用水均来自房顶水箱。如图。若总输111水管为2普通壁厚水煤气钢管，各层楼自来水支管为2普通壁厚水煤气钢管。所用的阀皆为截止阀。水箱内水深 2m。有关尺寸示于附图。试计算：（1）只开七楼的阀且阀全开时，V7为多少？（2）当四楼及七楼的

40、阀都全开，五、六楼的阀全关，V4及 V7及各为多少？计算支管阻力时只计入局部阻力，直管阻力可略。设皆为 0.040。解：总管为483.5mm,d总 41mm.支管为21.252.75mm,d 15.75mm,全开阀门阀，6.4;突然缩小（A小/A大 0），0.5,三通（直入旁出）,Le1.2m;三通（直通），Le 0.35m只开七楼得阀：总管U (15.75/41)2U7 0.1476U77U21.22.2(0.1476U7)29.814.2 (6.4 0.041)(0.50.04)0.0157520.0412U7 2.81m/sV7 5.47104m3/s只开四.七楼的阀:2.28(V4V7

41、)2(9.8115.6)(0.50.04)20.041(0.041)48V721.2(6.40.041)2(9.8111.4)40.01575(0.01575)8V428V4211.430.351.2(0.04)2(6.40.041)2440.0410.01575(0.041)(0.01575）化简，得153.047.59105(V4V7)2111.81.376108V721.411108V42经试差得：V41.035103m3/s,V7 5.348104m3/s40用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为 0.85at。水槽水面至塔内水出口处垂直高度差 22m。已知水流量为42.

42、5m3/h，泵对水作的有效功为 321.5J/kg，管路总长 110m（包括局部阻力当量管长），管子内径 100mm。试计算摩擦系数值。解：1-1 与 2-2 间列柏努利方程：gz1+u12/2+p1/+Ws=gz2+u22/2+p2/+hfz1=0，z2=22 m，u1=0，p1(表)=0-Vu2=A=42.5/(40.123600)=1.50 m/sp2=0.85at=0.859.81104=8.34104 PaWs=gz2+u12/2+p2/+hf即 321.5=9.8122+1.502/2+8.34104/103+hfhf=21.2 J/kgl le1102du/2=01.1.502/

43、2=21.2=0.0171hf=2 21 14135的水由高位槽经异径收缩管向下流动。如图。若不考虑流动阻力，为保证水在流经收缩管时不发生汽化现象，收缩管的管径应限制在多大尺寸以上？当地大气压为 1atm，35的水的密度为 994kg/m3，饱和蒸汽压为 5.62kPa。H=12m，h=8m，d=150mm（内直径）。1 1 2 2 H h d 33习题 41 附图解：1“1-1”至“3-3”列柏努利方程gz1+p1/+u12/2=gz3+p3/+u32/2p1=p3，z3=0，u1=0u3=2gz1=29.8112=15.3 m/s2“2-2”至“3-3”列柏努利方程gz2+p2/+u22/

44、2=gz3+p3/+u32/22 截面刚液体汽化时，p2=5.62kPa，则9.818+5.62103/994+u22/2=1.013105/994+15.32/2u2=16.4 m/s-3 u3d32=u2d22即 15.31502=16.4d22d2=145 mm42如附图所示，水泵抽水打进 B、C 水槽。已知各管内径相等，且 AB 段、AC 段和 OA 段（不包括泵内阻力）的管道长与局部阻力当量管长之和等。设摩擦系数值皆相同，过程定态。求C水 BVCA水VB8.0m 5.0mO习题 42 附图解：由“AB”与“AC”可列下式EAEC=VC2EAEB=VB2 ECEB=(VB2VC2)代入

45、数据：9.81(8.05.0)=(VB2VC2)即：29.4=(VB2VC2)(1)由“OB”得 Ws=EB+(VC+VB)2+VB2代入数据：150=9.815.0+(VC+VB)2+VB2即：101=(VC+VB)2+VB2(2)10129.4(2)/(1)，得(VC+VB)2+VB2/(VB2VC2)=(VC/VB+1)2+1/1(VC/VB)2解得：VC/VB=0.38743在1084mm 的圆直管内用毕托管测点流速。已知管内流体是平均分子量为 35 的混合气体，压强为 200mmH2O（表压），外界大气压为 1atm，气温为 32，气体粘度为 0.02cP。在测管轴心处vmax时，U

46、 形压差计读数 R 为 10mm，压差计指3示液为水。问：管内气体流量是多少 m/h?。相(0.201039.811.013105)35解：1.43kg/m38314(27332)Vmax2(i)gR2(10001.43)9.810.01011.7m/s1.43Rmax11.70.101.43U4 8.3710,查得 0.813Vmax0.2010-U 0.8111.9 9.48m/sV 40.129.483600 268m3/h44在内径为50mm 的圆直管内装有孔径为 25mm 的孔板，管内流体是25清水。按标准测压方式以 U 形压差计测压差，指示液为汞。测得压差计读数 R 为 500mm

47、，求管内水的流量。2(13.61)9.810.50 3.38103m3/s4143.381039971000Re1 9.60104,m 0.250.0500.8937查的CO 0.62,原设正确，计算有效。V 2(0.025）0.6245.某转子流量计，刻度是按常压、20空气实测确定的。现用于测常压下 15的氯气，读得刻度为 2000。已知转子的密度为 2600kg/m3，问：氯气流量多少？解：c121.01310571 3.0kg/m38314(27315）(26003.0)1.201264l/h3.0(26001.20)Vr 200046已知某容器的容积 V=0.05m3，内储压缩空气，空

48、气密度为 8.02 kg/m3。如图。在打开阀门时，空气以 285m/s 流速冲出，出口面积 A=65mm2。设容器内任一时刻空气性质是均匀的。外界大气密度为 1.2 kg/m3。求打开阀门的瞬时容器内空气密度的相对变化率。解AU0dt V 1ddAU0651062851.2 9.73104dtV10.058.02第二章流体输送机械习题解答1）某盛有液体的圆筒容器，容器轴心线为铅垂向，液面水平，如附图中虚线所示。当容器以等角速度绕容器轴线旋转，液面呈曲面状。试证明：液面为旋转抛物面。液相内某一点（r，z）的压强-。式中为液体密度。-解题给条件下回旋液相内满足的一般式为P gz 22r2 C（常

49、量）取圆柱坐标如图，当 Z=0,r=0,P=P0,C=P0p gz 22r2 p0故回旋液体种，一般式为 液面为 P=P0的等压面 gz 22r 0,Z 222gr2，为旋转抛物面H 22g2R2r又R h0Z2rdr 02gr0r dr 32R44g2R2即：h0=4gH=2h0某一点（r,Z）的压强 P:P P0 gh 22r P0 g(22r22g Z)2）直径 0.2m、高 0.4m 的空心圆桶内盛满水，圆筒定该中心处开有小孔通大气，液面与顶盖内侧面齐平，如附图所示，当圆筒以 800rpm 转速绕容器轴心线回旋，问：圆筒壁内侧最高点与最低点的液体压强各为多少？P gz 22解r2 C取

50、圆柱坐标如图，当 Z=0,r=0,P=P0,C=P0-p gz 22r2 p0故回旋液体种，一般式为B 点：Z=0,r=R=0.1m,PB P022R21000 800(2)20.12 3.51104Pa260C点:Z=-0.4m,r=0.1m,221000 800PC P0 gZ r 10009.81(0.4)(2)20.12 3.90104Pa22603）以碱液吸收混合器中的 CO2的流程如附图所示。已知：塔顶压强为 0.45at（表压），碱液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m3/h，输液管规格是573.5mm，管长共 45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度