化工原理第二版杨祖荣主编第一章课后习题答案.pdf

《化工原理第二版杨祖荣主编第一章课后习题答案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理第二版杨祖荣主编第一章课后习题答案.pdf（67页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1.某烟道气的组成为C03%,N：76%,HQ 1 1%（体 积%）,试求此混合气体在 温 度50 0、压 力1 0 1.3 k P a时的密度。解：混合气体平均摩尔质量(0.13x 44+0.76 x 28+0.11x18)10*28.98 x10 kg/mol混合密度-3-3-pm=pMm=x X X =o.4 57k g/m 1 0 1.3 1 0 2 8.981 0RT 8.3 l x (2 73 +50 0)2.已 知2 0 时苯和甲苯的密度分别为879 k g/m，和867 k g/m;试 计 算 含 苯4 0%及甲苯60%（质 量%）踊 合 液 裕 度T1 a a 0.,0.6解

2、：+p=+2 =4 867PR 879混合液密度 p=871.8kg/m53.某地区大气压力为1 0 1.3 k P a,一操作中的吸收塔塔内表压为1 3 0 k P a。若在大气压力为75 k P a的高原地区操作该吸收塔,且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：夕绝p嘉p”+夕表二 p=(p p(1014.如附图所示,器上方的压力表读数为a+真）一P3+130)75156.3k密闭容器中存有密度为90 0 k g/m 的液体。42kPa,又在液面下装一压力表，表中心线表容在测压口以上0.55m,其读数为58 kPa。试计算液面到下方测压口的距离。解：液面下测压口处压力=。+pgAz=/

3、?,+p题4附图ghl+P0(58-4 2)1 0,：.2=p gh p=ptp0+h=x+-5 5=2.36mPg Pg 900 x 9.8115.如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层厚度分别为70 0 m m和60 0 m m,在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为80 0 k g/m,和1 0 0 0 k g/m（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判 断A与B、C与D点的压力是否相等。解：（1）容器底部压力=+p gh+p gh=p+p ghP Pa 油 I 7 E _ _2 a _P +p P 80 0/.h=油 水水 2 =p 北 +h=1 0 0 0 x

4、 0.7+0.6=1.1 6m（2）p 市 p“A =p6.为测得某容器内的压力，采用如图所示的U形压力计，指示液为水银。已知该液体密度为90 0 k g/m ,h=0.8m,R=0.4 5m。试计算容器中液面上方的表压。解：如图，1-2为等压面。IP=P+Pgh P，gR 题 6 附图=+P。p+p g h=p。+pgR则容器内表压：p-pa=p g R -p g/?=1 3 60 0 x 0.4 5x 9.81-90 0 x 0.8x 9.81 =53.0 k P a07.如附图所示，水在管道中流动。为测得儿4、以9截面的压力差，在管路上方安装一U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数尺

5、=1 8 0 m m,试计算今4、&9截面的压力差。已知水与水银的密度分别为 1 0 0 0 k g/m 和 1 3 60 0 k g/m。解：图中，1-r面 与2-2,面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即P尸P、2又p,p-pgmp=+p=+Pp,gR P,gR=P-+2+pog7?Pg(m R)所以 PA-Pgm p pg(+)+plgR=a m R整理得 一 =(p-p)gRP、PB由此可见，U形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读 数R有关,而 与U形压差计放置的位置无关。代入数据 p.-p产(13600 1000)x 9.8lx 0.18=22

6、249Pa8.用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为1000kg/m!,读数R为12mm。为了提高测量精度，改为双液体U管压差计，指示液A为 含40%乙醇的水溶液，密度为920 kg/m1,指示液C为煤油，密度为850 kg/mo问读数可以放大多少倍？此时读数为多少？解：用U形压差计测量时，因被测流体为气体，则有-P RgpPa用双液体u管压差计测量时，有一 t r-p =Rg p-p-P、2因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放大倍数R p0 woo 一、=14.3R P P 1 920 850此时双液体U管的读数为R=14.37?=x=171.6mm14.3

7、 129.图示为汽液直接混合式冷凝器，水蒸气与冷水相遇被冷凝为水，并沿气压管流至地沟排出。现已知真空表的读数为7 8 k P a,求气压管中水上升解高的度hop+pgh=p.题9附图3水柱高度p PK 1 0 1 9.81Pg7.9 5m1 0.硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分另I J为（p 76x 4 m m和（p 57x 3.5m m。已知硫酸的密度为1 830 k g/m 体 积 流 量 为9 m 7h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。解：（1）大管：9 76x 4 m mm,=匕=9 x 1 830 =1 64 70 k g/hWi

8、=：0.78549/360 02 一0.785x 0.0 680.69 m/s=M p=x =2G J 0.69 1 830 1 262.7k g/(m s)(2)(p 57 x 3.5m m小管：质量流量不变 O T,2=1 64 70 k g/h T 9/3W0u2=0.785(/=0.785x =1.27m/s0.0 522d 68或：=C)2=0.69(5O)2=1.27m/s2 Id 2U U=M-p=1.27 1 830=2-Ga 2324.1 k g/(m s)H.如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以l m/s的流

9、速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失 为20 J/k g （不 包 括 出 百，一试确定高位前的液面应比虹吸管的出口高出的距离。解：以高位槽液面为1-1 面,管出口内侧为2 2面，在1-1*2-2悯列柏努力方程：一P 1 P 1 2,Z g+1+W,2=Z g+?+“+2匹1 p 2 2 p 2 21简化：”=（42+Z%）/g2=(xl+20)-9.81=2.09m241 2.一水平管由内径分别为33m m 及 4 7m m 的两段直管组成，水在小管内以2.5m/s 的速度流向大管，在接头两侧相距1 m的1、2两截面处各接一测压管，已知两截面间的压头损失为 7 0 m m H Q,问两

10、测压管中的水位哪一个高,解：1、2 两截面间列柏努利方程:z +771 +P g2g2=2+U Z1P 12+2+zh,P 芯2相差多少？其中：Z,=z?-pNh=pa=P g说 明 2 截面处测(2g 221 3.如附图所示，用高位槽向一密闭容器送水，容器中的表压为80 k P a o 已知输送管路为（p 4 8 x 3.5 mm的钢管，管路系10m统的能量损失与流速的关系为2%=6.8（不包括出口能量损失），试求：（1）水的流量J _ _ _题1 3附图（2）若需将流量增加2 0%,高位槽应提高多少m?解：（1）如图在高位槽液面1-1 与管出口内侧2-2间列柏努利方程zg+2=z g +l

11、+L+Z/1 p 2 2 p 2 2P简化：l=2+U22+z gP 2x 380 1 0 1 2 2即 1 0 x 9.81+2，+6.81 0 0 02 22解得 u2=1.57m/s=2=X-3 3=3流量 2 0.785 x 0.0 4 F x l.57 2.0 71 0 m I s 7.4 5m /hKM45（2）流 量 增 加2 0%,则如-1.2 xl.57=1.88m/s此时有z 82+2p2一W f.80 103XZ=+1(1000即高位槽需提升0.78m。1X2 1.882+6.8 xl.882)/9.81=10.78m14.附图所示的是丙烯精微塔的回流系统，丙烯由贮槽回流

12、至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为 2.0MPa（表压），精微塔内操作压力为L3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面3 0 m,管内径为140mm,丙烯密度为600kg/m现要求输送量为40 xl0 k g/h,管路的全部能量损失 为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。解:在贮槽液面i-r与回流管出口外侧2-2,间列柏算利方程：zg P u2+W=z g-1 2+wX1 p 2 I-j p 2 2 Jp,+W=z g P 1简化：/2+2 Wp p 2 7p pw 一_ 2_+-g+YWI p=2 0.785 2dx x40 10360()60 二

13、0.785 x 20.141.2m/sW=(1.3-x 62.0)10 1 +600+x 12+30 x9.811502=-721.6J/kg1 5.用压缩空气将密闭容器中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。输送量为2m 7h,输送管路为（p 37x 3.5m m6题1 5附图的无缝钢管。两槽中液位恒定。设管路的总压头损失为1m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m o试计算压缩空气的压力。解：以容器中液面为1-1，面,管出口内侧为2-2,面，且 以 面 为 基 准，在1-15 2-2,间列柏努力方程:p.+T 2+Z,=2P+T 2+%+Z丁 比p 2g 1 p 2g 2简化：8F

14、T-uz+Z+Zpg 52 -4其中：1 =2/3600=0 7 8 6 m/s2_ 0.785 x 0.0322=nd41=2+Z+代入：p pg(U h)1 2g 2 2=x 1 X1830 x 9.81(2 x 9.81 0.786+12+1)=234kp.(表压)1 6.某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为（p45x2.5mm。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa.当阀门全开时，压力表的读数为75 k P a,且此时2的 能 量 损 失 可 以 表 示 为J/kg 为水在管内的流速）试求：（1）高位槽的液面高度；（2）阀门全开时水在管内的流量（m7h）。解：（1）阀门全关,水静止

15、压力表处题 1 6 附图P=Pghp=78xl0=10 x 9.81 7.95mh=pg（2）阀门全开：在 水 槽 面 与 压 力 表2-2,面间列柏努力方程:7p T p T 7zg+1 +.2=z g+2 +i r+W,1 p 2 2 P 2 25 P 1简化：1=2+%2+Z用z gP 27 5 1 0 1 2 2 7.9 5 x 9.8 1 +u+u1 0 0 0 2 2 2解之：iii=1.4 1 2 m/s流量：匕=哂2=34 0.785 x 0.04;xl.412=1.773 x 10-3m/s=6.38m7h1 7.用泵将常压贮槽中的稀碱液送至蒸发器中浓缩，如附图所示。泵进口管

16、为（p 8 9 x3.5 m m,碱液在其中的流速为1.5 m/s；泵出口管为（p 7 6 x 3 m m。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7 m。碱液在管路中的能量损失为4 0 J/kg （不包括出口）蒸发器内碱液蒸发压力保持在2 0 kPa （表压），碱液的密度为1 1 0 0 kg/m。设泵的效率为58%,试求该泵的轴功率。解：取贮槽液面为1-1截面，蒸发器进料口管内侧为2-2题17附 图截面，且以 M截面为基准面。在1-1与2-2间列柏努利方程：+1+M,+W=Z g +2 +e l?2 fP 2 P 21 2 2、P P）+-）+2 -,+或 W （z-z g（u u W（

17、b）,二 2 2 p f其中：z,=0；0=0 （表压）；M,0z;=7 m；p尸2 0 x 1 0 Pa （表压）已知泵入口管的尺寸及碱液流速，可根据连续性方程计算泵出口管中碱液的流速:d 28 2.%入()1.5()2.06 m/sd2 70p=1100 kg/m,E%=40 J/kg8将以上各值代入(b)式，可求得输送碱液所需的外加能量T-=W=+x 2.06:+20 10+40 129 J/kg11007 x 9.8I2碱液的质量流量m=Tijiu,p=0.785 x 2 x 2.06 x 1100=8.72 kg/s0.074泵的有效功率N=W,m=129 x 8.72=1125W=

18、1.125kW泵的效率为飞8%r则泵的轴功率Ml.125-kK,0.58 1.94 WN n1 8.如附图所示，水 以 15m7h的流量在倾斜管中流过，管内径由100mm缩小到50mm。4、8两点的垂直距离为0.1m。在两点间连接一U形压差计，指示剂为四氯化碳，其密度为1590 kg/m若忽略流动阻力，试求：(1)U 形管中两侧的指示剂液面哪侧高，相差多少mm?(2)若保持流量及其他条件不变,F将管路改为水平放置，则压差计的读数有何变化?解：在 1-1与 2-2截面间列柏努利方程P.I 2 P 1 2Z g+ll,=Z g+2+z1 r 2 2 P 2 2W,其中：W.=Vs2=0.785_V

19、sw2=0.785C/2215/36002=0.531m/s0.785 x0.115/3600=2.123mA0.785 x 0.052题 1 8 附图2-,=0.1 E%=0z z mp 1_ z-Z)g+P2(P2(1)=0.1x 9.81+0.5 x(2.123:-0.531;)=3.093由静力学基本方程：9p=p-p(口+pgzj-(p 2 +gzj C-ySR-+P-+P(-p+P Z,-Z2)V p gz)(P gz)gR=I 1 2 2 =p,2 )(P-P)g (P-P)g0 0=3.0 9 3 x 1 0 0 0-l OOOx 9.8 1 X =0 3 6 5 m0.1(1

20、 5 9 0-1 0 0 0)x 9.8 1故 U形压差计两侧为左低右高。(2)当管路水平放置时:p-pzl 2 2由柏努利方程=一P(2 2U)1由静力学方程p P-/?=/?(-P RP PRg(p p)12-20-=两式联立：(U )c O 2 IP 2可见，流量不变时,%,%不变，即 U形压差计读数不变。1 9.附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐 水 的 密 度 为 1 1 0 0 kg/m5,循 环 量 为 4 5 m 7 h 管路的内径相同，盐水从/流经两个换热器至3 的压头损失为 9 m,由B流至4 的压头损失为1 2 m,问：/(1)若泵的效率为70%,则泵的轴功率为多少？(2)

21、若A处压力表的读数为1 5 3 kPa,则B处压力表的读数为多少？解：对于循坯系统：_/=1/,=9+12=21m题 1 9 附图N=Hj 匕 p g =21 x 4 5 3 600*1100 x 9.81 =2.83 k WN 轴 率：_ _ 功 N2.830.74.04kW(2)4 T B列柏努力方程:p 191/+z=+2 +2力U Zp 2g ”力P 2 g B B fABgg10p p简化：，B+zP =PO 0 B JA B15 3 x l O3=M H O O x 9.81x (7+9):.p尸 T 965 6P.(表)B处真空度为1965 6 P a,2 0.用离心泵将20水从

22、贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。泵吸入与压出管路直径相同，均为p 76x 2.5 m m。水流经吸入与压出管路（不包括喷头）的能量损失分别2为E w r E%2=10M（J/k g）,式中，U为水在管内的流速。在操作条件下，泵入yvf N Z，Z K.口真空表的读数为26.6k P a,喷头处的压力为98.1 k P a （表压）。试求泵的有效功率。解：以水槽液面为1-1截面，泵入口处为2-2截面，且以1-1面为基准面。在两截面间列柏努禾昉程一P 1 2 P 1 2+yW,P +2 +u=z g u2 1 2 p 2 2简化为1+2 +Z2 u2 wf2 21.5 x9.81X 326.

23、61022、P+z g P0即+1 2 +21 +u+wz题 2 0 附图=01000解得 M,=2.18m/s在水槽1-1截面与喷买处3m截面间列柏努利方程P 1 PZ g +1 +Ut2+W=Z g+31 p_ 92 e 3 p.p 1简化为 w=Z3 +必2+2%e p 1 22 3ppg|J 氏=Z g+3 +M：+2u2+10M；=z g+3 +3 P 2 3 3 其中 u=w,=u2 2.18m/s12.5M2311则W-14 k9.81+98.1102x+100012.5 x =294.8J/k g2.18水的流量:/%=Kp=兀2p=40.785 x 0.071、2.18 x

24、000=8.63 k g/s泵有效功率8.6 3=2.5 4 4 k W294.825 4 4%21.25 c水 以3 5 m 7h的流量在p 76x 3 m m的管道中流动，试判断水在管内的流动类型。解：查 附 录25 0c水物性:p=996.95 k g/m3,=0.903 c Pu=20.78543 5 3 600=./2.5 3 m/s20.785 x 0.07dupRe=g0.07 x 996.95 x 2.53X-3=0.903 1051.955 x 10400022.运动黏度为3.2x 10一5 m 2/s的有机液体在（p 76x 3.5 m m的管内流动，试确定保持管内层流流动

25、的最大流量。解：Re=U 血=2000|1=V,.max u2000v=d=7T 2嗫x 4 d2000 x 3.2 10-5x0.0690.927m/s=3川皿 0.785 x 0.0692x 0.927=3.4 6 x l 0-3m/s12.4 6m T h _ _ _ _ _ _ _ _ _ _23.计 算10水 以2.7x 10 3 m 3/s的流量流过（p 5 7x 3.5 m m、长20m水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的粗糙度为0.5 m m）解：=匕0.785 4=1.3 76m/s0.785 x0.05210水物性:3x 一3p=999.7kg/m 1.3 0

26、5 10 p sadu二 P0.0 x5999.7x1.376X4Re pX-31.3055.27101012=0.5=0.01d 5 0查得九=0.04 12 r.=0.04 l x20 x 1；76=15.5 3 J/k g一 d 2 0.0 25尸 Z 7 g=1.5 83 mP,=2%P =15 5 25 P24.如附图所示，水从高位槽流向低位贮槽，管路系统中有两个9O u 2663 1X 准弯头及个截止阀，管 内 径 为 1 0 0 m m,管 长 为 20m。设 摩 擦 系 数 九=0.03 ，试求:（1）截止阀全开时水的流量;（2）将阀门关小至半开，水流量减少的百分数。解：如图取

27、高位槽中液面为面，低位贮槽液面为2-2,截面，且 以 2-2,面为基准面。在 i-r 与 2-2,截面间列柏努利方程：1 2 1 2 P+/?,=+u-+Ez,g p 2 2 W,P2 2其中：z,=4；u,0；p,=0（表压）；z2=0；u 0；p：=0（表压）简化得 z,g =W各管件的局部阻力系数：进口突然缩小 C =0.52 2,题 2 4 附图90u263IX准 尊 头2个截 止 阀（全开）出 口 突 缈 达=0.75 x 2 =1.5；=6.0次=0.5 +1.5+6.0+1.0=9.00.03 x7.5w 20.124 x 9.8 1=7.5M2u=2.2 9 m/s兀2 2水流

28、量%=4 d w =0.78 5 x o.l x 2.2 9 =0.018 m 7s=6 4.8 m 7 h（2）截止阀关小至半开时：”C =9.5截止阀半开的局部阻力系数0.1 2阀门关小后，局 部 阻 力,生变化,但由于高位槽高度z1L W=E即/%2 9.2 5 127.5 =,uV u 7.5=0.9s=9.2Vs u 5即 流 量 减 少1 0%。不变，所以管路总阻力不变,2 5.如附图所示，用泵将贮槽中2 0的 水 以4 0m 7h的流量输送至高位槽。叫槽的液位恒定，且相差2 0 m,输送管内径为100m m,管子总长为8 0m （包括所有局部阻力的当量|长度）。试计算泵所需的有效

29、功率。（设管壁的粗糙度为0.2 m m）y 4 解：s=3 6 00=1 4 15 m/s2=冗”4 2 0.78 5 x 0.12 0 水物性：=9 9 8.2 k g/m =1.005 c P=p=0.l x 9 9 8.2 x 1.4 15=x _R eunx -1.4 05 10131.005 10根据/4=0.2/100=0.002，查 得 九=0.02 5题2 5附图在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程：Zg+P+U+w=z g+,+1 “2+Z 匹1 p 2 I e 2 p 2 2 /14简化：W=z a +Z%e fI工 Q A而：+=1.415=20.0J/kgU.UZ

30、J A Ad 2 0.1 2.,fTe=2 9,81+20.0=216.2J/kg40m=v：p=3600 x 998.2 11.09kg/sN e =We-m=216.2x11.09=2398W=2.40kW2 6.有一等径管路如图所示，仄A至B的总能量损失为防若压差计的读数为R,指示液的密度为仇，管路中流体的密度为p,试推导Z%的计算式。解：在 截 面 间 列 柏努利方程，有题2 6附图P 1 P LZ g+A+W-Z g+B+Zw4 寸 2 Ap 2 B/等径直管，故上式简化为p PZ g+A =Z g+B+Y W“C 8 c fP PZ%=()+p pz z g A B(1)f A R

31、 p对 于U形压差计，由静力学方程得-=-代 Pp.+zApg pB Z-R)pg+R g0(p-p j +(z-zB)pg R()g=o-o (2)、(2)联立，得 P 口/R(P-p)gZ%=p2 7.求常压下35的空气以12m/s的速度流经120m长的水平通风管的能量损失和压力损失。管道截面为长方形，长 为 300mm,宽 为 200mm。（设 S解：当量直径：d=0.0005)152x 0.3x().2de=2(a+b)a+b0.3+0.2=024m3 5 c 仝气物性：p/4 6 5 1g z =m ,18.85x10-6pSdeup _ x/=0.2 4 x 1.14 6 5 =1

32、2R e x f18.8 5 10出 d 0.0005,查得入=0.019x 51.75 2 10/2 io n 12?二2%=Xu=0.019x x 1Z2=684J/kgf 4 2 0.24 2AP产 Z%-p=684 x 1.1465784.2Pa2 8.如附图所示，密度为8 00 k g/m 黏度为1.5 m P a s 的液体，由敞口高位槽经（p l 14 x 4 m m 的钢管流入一密闭/器中，其压力为0.16 MP a （表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5 m/s,管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度 d=0.002,试计算两槽液面的垂直距离R r解：在高位槽1 截面

33、到容器2截面间列柏努力方程：P 1 P 1 2,V l J ZZ g +川 2&g+2+2有P N P 2P2 +W,P0.106 x 8 00 4x l.5X-3 8.4 8 101.5 10 d 0.002 ，查得九=0.02 6管路中：进口&=0.59 0弯头 自=0.75 2个简化：A z g =/_ dup _R e|i出口半开闸阀1=4.516ZW=3+2&)2=(0 X 3 0 16 0+0.5 +2 x 0.75 +4.5 x2 6 0.106 +1)52=6 0.8 7J/k g6(P 2+Z )/g=(.16 10 黑?=266mx+,A W,8 00.Az=p2 9.从设

34、备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。气体流量为3 6 00m 7h,废气的物理性质与5 0 C的空气相近，在鼓风机吸入管路上装有U形压差计;指示液为水，其读数为6 0 mm。输气管与放空管的内径均为2 5 0 m m,管长与管件、阀门的当量长度之和为5 5 m（不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为1 5 m,已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为2.4 5 k P a。管壁的绝对粗糙度取为0.1 5 mm,大 气 压 力 为 1 0 1.3 k P a。试求鼓风机的有效功率。解：以吸入管测压处为1-1，面，洗涤塔管出口内侧为2

35、-2,面,列柏努力方程:PNg”P简化:ua+W=Z g+，题2 9附图其中：p产 p加=1 0 0 0 X 9.8 l x 0.0 6 =5 8 8.6 p2a空气物性:匕=3 6 0 0 3 6 0 00.78 5 x2 0.78 5 xd 0.2 5p=5 0 1.0 9 3 k g/m,1 9.6 xl 0-6 p=2 0.3 8m/s3=0.2 5 xl.0 9 3 xP “c cNx-6 2.84 1019.6 10又=0.15=0.0006d 250查 得 入=0.01817+f d1)w3+W+自 进 出 2 辨=(+L +)P进 出d25 5=(0.0 x 02+L x1 8

36、 ；5)2 0.3 822 +X 32.4 5 1 01.0 9 3=3 3 75 J/k g：.We=z g WpJ p2+L-=1 5 x 9.8 1+3 3 75 -5 8 8.6/1.0 9 3=2 9 8 3.6 J/k gA N e =m,W e=%p W e=3 6 0 0 3 6 0 0*1.0 9 3 x 2 9 8 3.6 =3.2 6 k W3 0.密度为850kg/m的溶液，在内径为0.1 m的管路中流动。当流量为4.2、1 0宣 为 时,溶液在6 m长的水平管段上产生4 5 0 P a的压力损失，试求该溶液的黏度。解：流速u=s 2 =4.2 2 =0.5 3 5 m

37、/s1 00.78 5 1 0.78 5-0.1设液体在管内为层流流动，则&p尸丛/dp c f 2黏度 =4=4 5 0 x 0.13 2/32X 6 x0.5 3 50.0 4 3 8 P a s校核 R e：R e =p=0.1 x 8 5 0 x 0.5 3 5 1 0 3 8 2 0 0 0p 0.0 4 3 8流动为层流，以上计算正确。该液体的黏度为0.0 4 3 8 P a-s 3 1.黏度为3 0 c P、密度为9 0 0 k g/m的某油品自容器/流过内径4 0 m m的管路进入容器8 。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长5 0 m,阀后管长20m（均包括

38、所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为88.3kPa和 44.2kPao现将阀门打开至1/418题3 1附图开度，阀门阻力的当量长度为3 0 m。试求：（1）管路中油品的流量；（2）定性分析阀前、阀后压力表读数的变化。解：（1）阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得:zp=i-p j=P gAkgX8 8.3 =1 0 m1 0?900 x 9.81P=2ZBX4 4.2 =5m1 0,9 0 0 x 9.8 1当阀打开14开度时,在 4 与 B截面间列柏努利方程:1+Z g UA 2 /P=Zg+B 2 BA4-+Y W其中:0 (表压),11=0P1P则 有=E

39、=入Z T T r /I t l C(z-z)g WA B f d 2(a)由于该油品的黏度较大，可设其流动为层流，则校核:.64 64K=|1R e d pug +L 2 g6 4 /I u 3 2 (/+).(z-z g=e代 入 式(a),有 R)p d 2 d 2 P2 _ d ud p(z z)g 0.0 4;x 9 0 0 x(1 0-5)x 9.8 1u=p =x-3 x=0.73 6 m/s3 2 (/4)3 2 x 3 0 1 0 (5 0 +3 0 +2 0)3 0 1 0c _ d ou _ 0.0 4 x 9 0 0 x _N 0.73 6假设成立。X-38 3.2 2

40、00 0 d故阀打开后4T，即阀后压力表读数增加。32.2 0c苯由高位槽流入贮槽中，两槽均为敞口，两槽液面恒定且相差(p38x3mm的 钢 管(=0.05m m)总 长 为100m(包括所有局部阻力的当量长度)，5mo输送管为求苯的流量。解：在两槽间列柏努力方程，并简化:I u1即:2 g =九 32d=X X100IT代入数据：5x9.81化简得：hr=0.031390.032 220=0.05=d 32查完全湍流区 九=0.022设 X=0.0 2 1,由(1)式得 u=1.22m/s由附录查得2 0 c苯物性：/P=879 kg m5 =0.737mPs0.00156dou 0.032

41、 x 879D r=X 4R-xi.22p,x 7 4.66 100.73710查图，入=0.026再设 X=0.026,由(1)得=1.10m/s0.032 x 879=Xxl.10R.x-3 4.20 100.737 10查 得1=0.2 6假设正确w =1.1 Om/s兀-4 3 3流量：K=4/w=0.785x 0.032x1,1=8.84x10 s=3.183mh3 3.某输水并联管路，由两个支路组成，其管长与内径分别为：/,=1200m,4=0.6m；/，=800m,d,=0.8m。已知总管中水的流量为2.2m 7s,水温为20,试求各支路中水的流量。（设管子的粗糙度为0.3mm）

42、解：设 两 支 路 小 的 流 动 进 入 阻 力 平 方区，由 /4=,-,-/产 0.3/800=01）00375，查.0.0 1 7 ,兀=0.01560.3/600=0.0005 及得dV-.V=X 1s s +L(/)0.6,=X0.017d入2+E(/)0.8,:1200 160.0800zi zs is s=/+/=/XL1900Z%9SC9 忆=SA=zA91029 ro:Z.I90 0校核R e：匕=2.2 =33.6 2 5 3.6 2 5 0.6 1 m /s6 6=35 1 2.6 2 5 6 x 0.6 1 =1.6 0 m/s2.6 2 5 6 K支 管1:1=-X

43、i-三0.6 1=2.1 6 m/s0.785 0.785 x20.62P 0.6 x l 0 0 0 x6RQ=41=2.1 6=X x -31.2 9 6 1 01 1 0流动接近阻力平方区，尢=0.0 1 7。支管 2:M=a =1.6 0 =3 1 8m/s0.785 0.785 xO.822d p 0.8 x i O O O xR e =3.1 82 2 2*T1 1 0流动接近阻力平方区，入尸0.0 1 5 6。X 62.5 4 1 0故以上计算有效。两支管的流量分别为0.6 1 m 7s、L 6 0 m 7s34.如附图所示，高位槽中水分别从B C与B D两支路排出，其中水面维持

44、恒定。槽液面与两支管出口间的距离为1 0 m。AB管段的内径为38 mm、长 为2 8 m；B C与B D支管的内径相同，均 为3 2 m m,长度分别为1 2 m、1 5 m （以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度）。各段摩擦系数均可取为0.0 3 试求：（1）8 c支路阀门全去而吗支路阀I全开时的流量；题34附 图（2）B C支路与B D支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。解：（1）在高位槽液面与8。管出口外侧列柏努利方程：1 P、z g+1 u!高位=+1+zP N gp 1 2 1 p 2 2 2 w,-简 化：M g =fABD2298.1u1.41,而 V-尸 B D fA

45、B JB D =入+B D 2i j v=j y 2 人4 2*1：.有：10 x 9.81=0.03 28.0.03 15 u2Ll0.038 0.032 2211.051?+7.03M2=化简 2又由连续性方程：-d 382=,2U=(32)2=()id2代入上式：lH)5w2+7.03 xl.41V=98.1/,11解得：W i=1.98m/s兀 -3 3?流量：匕=/=0.785X 0.0382xl.98=2.244xlOm=8.08md u4 1 1s(2)当BD,B C 支路阀均全开时：QC,D 出口状态完全相同，分支管路形如并联管路,工忆工取。I u2 I u2入4 3=入?cl

46、x 2 d?z2 2*.12W3=15必C.u=1.118w(1)3 2又 V=V+KSi 5J SJ兀2=乳2+兀2d u d u d u4 I I 4 2 2 43338%=32%+32%=37x2.1182132ll1.502(2)12在高位槽液面与B D出口列柏努利方程：z-g=z 氏=z%，23-1 0 x 9.81 =0.0 3 ,w,+0.0 3 821 5-u0.0 3 20.0 3 2 21 1.0 5“4 9 8.17.0 3 2=12将(2)代 入(3)式中：1 1.0 5 x 1.5 牍必+7.0 3/=22.1解得:必=1.75 2 m,2.6 3 ms1.9 6流j

47、m.里：匕广370.785 x 0.0 3 82x-3 32.6 3=2.9 8 x l Om1 0.733，n4-1_ 兀 2-30.785 x 0.0 3 2:x 1.75 2 =1.4 0 8x 1 0 n 35.0 7m匕2 d u4 2T t匕3=4 jasu2Sh330.785 x 0.0 3 2!x l.9 6 =1.5 76 x 1 0 -3m!s 5.6 7 mh3 5.在内径为80 m m 的管道上安装一标准孔板流量计，孔径为4 0 m m,U 形压差计的读数为 3 5 0 m m H g。管内液体的密度为1 0 5 0 k g/n f,黏度为0.5 c P,试计算液体的体

48、积流量。A 4 0解：0 =(J 户 o 2 5A?8 01设R凡，查得C尸 0 6 2 5-2 (P-2 x 0.3 5 x(1 3 6 0 0-1 0 5 0)9 8 1Rg p)=0.6 2 5 x 0.7 8 5 x 0.0 4 2 1050 x _ 7 1 1 x 1 0-3A 口.o oV x-37.1 1 1 0u=0.7 8 5 x 0.0 81.4 1 5 msd up x=1=0.0 8 x l.4 1 5 =x 51 0 5 0R.g x-3 2.3 8 1 0 中0.5 1 0 丁而&=7 x l 0 R、R.假设正确，以上计算有效。3 6用离心泵将2 0 水从水池送至

49、敞口高位槽中，流程如附图所示，两槽液面差为1 2 m。输送管为（p 5 7 x 3.5 m m 的钢管,24题3 6附图r j吸入管路总长为20m,压出管路总长为155m(均包括所有局部阻力的当量长度)。用孔板流量计测量水流量，孔 径 为 20m m,流量系数为0.61,U 形压差计的读数为600mmHg。摩擦系数可取为0.02试求：(1)水流量，m7h；(2)每kg水经过泵所获得的机械能;(3)泵入口处真空表的读数。2Rg（一 二 Q）解：（1）V=CA.pJ 2 x 0.6 x 9.8lx（13600-1000）=0.61x 0.785 x 0.02川 ）1000_ /2.33x10-3

50、ms 8.39 mh（2）以 水 池 液 面 为 面，高位槽液面为2-2,面，在1 -r 2-2,面间列柏努利方程:7+小%22gP 2 21 +P 2 1简化：%=Azg+Z%而z =九W,-d2-/y x-3其中：u=$=2.33 10=1.19 s/0.7854 0J85x /0.052 2.%=0.02*吗 1产=/49 56%0.0512x 9.81+49.56=167J,kg.28(3)在 水 池 液 面 面 与 泵 入 口 真 空 表 处3-3面间列柏努利方程:P T 一l+2+U Z gPc 2）1 1P 1 x ,3+2+Z%-Z gC 0 3 3P 23简化为P 10=3+