化工原理第二版杨祖荣主编课后习题答案.pdf

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1、1 .某烟道气的组成为C O 1 3%,N 7 6%,HO 1 1%（体 积%）,试求此混合气体在 温 度 50 0、压 力 1 0 L 3 k P a 时的密度。解：混合气体平均摩尔质量M”=(0.13x44+0.76 x 28+0.11x18)10混合密度Pm=pMmX X X1 0 1.3 1 0 2 8.981 08.3 1 x(2 73 +50 0)28.98x100.4 57k g/m52 .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6 0%（质量）的混合液密度T后 1 a a o.,0.6解：，+p=1 +

2、2=4 867PP 879混合液密度 p=871.8kg/m33 .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：P 绝-p“+P表-p“+p 表 _ _ _ _ _ _ _p-1 56.3表 “+真）一.3 +1 3 0）75Pa4 .如附图所示，密闭容器中存有密度为90 0 k g/m,的液体。容器上方的压力表读数为42kPa,又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上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

3、测压口处压力=“+pg A z =p,+pP Pgh题4附图I+P0(58-4 2)1 0,，A z =gh p=p、p +h=0.55=2.3 6mP g P g 90 0 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700mm和 600mm。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800kg/m和 1000 kg/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 _ 2 a _tp h+p 八 p 80(),hL-油 10 水 水2

4、 一P八水油+h力 i2=1000 x 0.7+0.6=1.16m(2)P#PB p7 1830=2 Ga 2324.1kg/(m s)1 1.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lm/s的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失 为 20J/kg(不 包 括 出 币，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 l-r 2 2 间列柏努力方程：P 1 P 1 2,_z g+1+=g+2+ZWP 2 2 P 2 21简化：H=(4 2+Z W)/g2xl+2 0);9

5、.8 1 =2.09m241 2.一水平管由内径分别为3 3 m m及4 7 m m的两段直管组成，水在小管内以2.5 m/s的速度流向大管，在接头两侧相距1m的 1、2 两截面处各接 测压管，已知两截面间的压头损失为7 0 n l m H 0,问两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其中：”74|4.1Ph=Pfi=Ppg1.23m/sh,2x9.81(1.23 25)+0.07=(-U+Z2g 2 1)332.5 2Pg相差多少?-0.17ni说 明2截面处测压管中水位高。这是因为该处动能小，因而弹压船高。21 3.如附图所示，用高位槽向一密闭容器送水，容器中的表

6、压 为8 0 k P a o已知输送管路为（p 4 8 x 3.5 mm的钢管，管路系 i（）m统的能量损失与流速的关系为EW=6.8方（不包括出口能量损失），试求：（1）水 的 流 量 匚 _ _ _（2）若需将流量增加2 0%,高位槽应提高多少m?题 1 3 附图解：（1）如图在高位槽液面1-1与管出口内侧2-2间列柏努利方程简化:P 1 p 1 2Zg+1+g g+2+u+LW,p 2 2 p 2 2P1 2 +U22+Z WZgP 2x 3(1)即8 0 1 01 221 0 x 9.8 1i i +6.8 1 0 0 0 2 2 2解得 尸1.57m/s一 1 xz-3 3 3-2=

7、X=流量 2 0.7 8 5 x 0.0 4 1:x 1,5 7 2.0 7 1 0 m I s 7.4 5 m /hVsT t(/U45（2）流量增加20%,则处，=1.2 x1.57=1.88m/s此时有 g 1 U,+z I=2+W fz-2 -80 10,1Xz=+x1(1000 2 1.88;+6.8 xl.88;)/9.81=10.78m即高位槽需提升0.7 8 m。1 4.附图所示的是丙烯精储塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。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1.3 M P a （表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面3 0 m,管内

8、径为140mm,丙烯密度为6 0 0 k g/m 现要求输送量为4 0 x l（）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1-1 与回流管出口外侧2-2,间列柏算利方程：zg P-w2+W =1 “2 +wz1 p 2 I e j p 2 2P，+W=夕 g P I,简化：/2+2 4/2+Z卬P P 2P PW _-r r a t z F +ZW一2 十 P 2 u P=2 0.7 8 5 2dX x40 103 6 0 0 =0.7 8 5 x 20.1 41.2m/sJ心(1.3-x b2.0)1 0 1 +6 0 0

9、 +x 1.2;+3 0 x 9.8 1 1 5 02=-721.6J/kg15.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（p37x3.5mm6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 i-r 面为基准，在 2-2,间列柏努力方程：其中：匕=2/3600=0 7 8 6 m/s2 _ 0.785 x 0.032产兀d代入:41=2+ZP Pg(U1 2g 2+心21XX1830 x 9.81(

10、2 x 9.81 0.7864 12+1)=234kH(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78kPao当阀门全开时，压力表的读数为75 k P a,且 此 时 槽液用节压力表处2-的 能 量 损 失 可 以 表 示 为 J/k g（M 为水在管内的流速）。|0（1）高位槽的液面高度；h（2）阀门全开时水在管内的流量（m7h）。解：阀门全关水静止题1 6附图P=Pgh/?=78xl0=10 x 9.81 7.95mh=pg（2）阀门全开：在 水 槽 I-r 面 与 压 力 表 2-2,面间列柏努力方程:7T T 广 丁 2 r

11、Ng+1+“，2&g+2 +U-+XW,1 P 2 2 P 2 2P 1简化：2 +/2+2 WZgP 2x 37 5 1 0 1 2 2_7.9 5 x 9.8 1 +w +u1 0 0 0 2 2 2解之：u2=1.4 1 2 m/s，流量：V,=7 t(/2 2=34 0.785 x0.042x 1.412=1.773 x 10-3m/s=6.38m/h1 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。泵进口管为啖9 x3.5 mm,碱液在其中的流速为1.5 m/s；泵出口管为（p 7 6 x 3 mm。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

12、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 kP a（表压），碱液的密度为UOOkg/nf。设泵的效率为5 8%,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 1 7 附图截面，巨 以 M 截面为基准面。在 1-1 与 2-2 间列柏努利方程：6 +1+M,+W=Zg+2+一 1 p 2 e 2 p 2 2 f、1 2 2、P P)+一)+2 -,+2或 W =(z -z g(u u W (b)2 2 p 其中：(表压)；z，=7 m；0 2=2 0 x 1 0,P a(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

13、的流速:d入 2 _ 8 2,_入()1.5()2.06 m/s&70p=1100 kg/m L 叱=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 x =W=+x 2.06+20 10+40 129 J/kg11007 X9.812碱液的质量流量m=Tijiu,P=0.785 x 2X 2.06 x 1100=8.72 kg/s0.074泵的有效功率N=W,m,=129 x 8.72=1125W=1.125kW泉的效率为飞8%T项J泵的轴功率M l.125=k,0.58 1.94 WN T1 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

14、到50mm。A、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/m3.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，2 P 1 2Z g +u=Z g +2+u +W,21 P 2K其中：M,=2=0.7854_ KW2=_0.7852 1=0.1z z mP_ _ z _ z）g +2-2P2（u u）（1）c 2 1 9 2 1P215/360020.785 x0.1=0.53 lm/s15/3

15、600 0.785 x 0.05=2.123m/s题 1 8 附图ZWFO1P=0.1x9.81+0.5 x(2.1232-0.53F)=3.093由静力学基本方程：9,p=p-p(pgz)_(P 2 +gzj G-+P -+P (-P+P Z,-Z2)rp gz)(P gzi gR=1 I 2 2=2)(P -P)g(P -P)g0 0=3.0 9 3 x 1 0 0 0-lOOOx 9.8 1 x =0 3 6 5 m0.1(1 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-PA 2 2由柏努利方程=一(M U)9 2 1P 2由静力学

16、方程-p=Rg(P，2PP P)PRg(p P)o-=两式联立：P1(M U)2 2 1可见，流量不变时，小,如不变，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 H O O k g/m ,循环 量 为 4 5m 7 h。管路的内径相同，盐水从A 流经两个换热器至B 的压头损失为 9 m,由8流至A的压头损大为一12 m，问：/(1)若泵的效率为70%,则泵的轴功率为多少？(2)若 A 处压力表的读数为153 k P a,则B处压力表的读数为多少？解：(1)对于循壁系统：/,=尸 9+12 =2 1m题19附图N=Hr-V,pg=2 1x 4 53 60

17、0*1100 x 9.8 1=2.8 3 k WN 轴 率：/.功 M2.830.74.04kW(2)A-8列柏努力方程：P 12P B 1A+U +Z=+2+u zP 2 g A A p 2g 4 4 fA BSg10p p简化：，B +z+yhP=Pg g B fA B153x10=p+HOOx 9.8Ix(7+9)p=T 9656n(表)，B 处真空度为19656 Pa。2 0.用离心泵将2 0 c水从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（p76x2.5mm。水流经吸入与压出管路（不包括喷头）的能量损失分别为。-22 2 形=10 （J/kg）,式中，u为

18、水在管内的流速。在操作条件下，泵入WA 2M 及 0口真空表的读数为26.6kPa,喷头处的压力为98.1kPa（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。在两截面间列柏努利方程一zgP 1 2+i 土 P-+2 +简化为z即9 1 2p 1up 2 2P1-+2 +Z=2 u2 wf 0题2 0附图21.5 x9.812X 326.610+1 2 +2 2=01000解得 2=2.18m/s在水槽1-1截面与喷买处3 m 截面间列柏努利方程2p 1 p 1Zg+1 +U,2+W =z g+3 +u+WEP 2 3 2 3a、P 1简化为

19、 卬=Z3%+“a+gW，p 1 2/2%p即 双=Z g +3 +方+2 2 +10w2=Z g +3 +3 p 2 3 3 e其中 u=w3=U y=2.18 m/s12.5w231198.1 2则10W=147-9.81+v 12.5X=294.8J/kgx+2.181000水的流量：ms=Vvp=兀2 p=0.785x 0.07l2x 2.18 xlOOO=8.63kg/s4泵有效功率=8.6X=2.544kWNmW,3 294.82544W21.25水 以 35m7h的流量在（p76x3mm的管道中流动，试判断水在管内的流动类型。解：查附录25 水物性：/)=996.95kg/m;=

20、0.903cP匕 353600=/u=5=2.53m/s2 20.7854/0.785x 0.07dup 0.07 x 996.95 x 2.53R e=四=x 7=5)0.903 10 1.955 x 104000-2 2.运动黏度为3.2x10 5m 2/s的有机液体在 p76x3.5mm的管内流动，试确定保持管内层流流动的最大流量。解:p-Re J du=2000p=v2000v 2000 x 3.2 10-5 m ax-d-x 0.927m/s.0.069=7 T 2 3ynwt 4 d Wnux 0.785 x 0.069、0.927=3.46 x 10-3m/s=12.46m3/h

21、23.计 算 10水 以 2.7x10一 3m 3/S 的流量流过q）57x3.5mm、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0.5mm）解:u=b =2.7x10-5=.376m/s0.785/0.785x0.05210水物性：p=999.7k 3,=x 7 .g/m/1.305 10 p sdu=PRe pO.Ox 999.7x1._ 45 376x-5.27 1031.305 1012=0.5=0.01d 50查 得 九=0.04 12d 20.04 l x2 x 7 6=0.0515.53 J/k gZ 产 Z叼 g=L58 3 m己=2卬/P=1552

22、5 P2 4.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 2 663 I X准 弯 头 及 一 个 截止阀，管 内 径 为 1 0 0 m m,管 长 为 2 0m。设 摩 擦 系 数 X=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：如图取高位槽中液面为1 3 面，低位贮槽液面为2-2,截面，且 以 2 2 面为基准面。在 1-与 2-薄 面 间 列 桁 努 利 通：1 2 1 2 P+一 +p,=z g +“一+zz,g p 2 2 WfP2 2其中：z,=4；u,0；p,=0（表压）；z：=0;u,0；p:=0（表压）简化

23、得 z,g =2W各管件的局部阻力系数：进口突然缩小 C =0.522题24附图9 0Vl 2 663I X 准 弯 头 2个截 止 阀（全开）出 口 突 出 吐，=0.75 x 2 =1.5C =6.0C =1 0 _ _ _ _ _ _ _次=0.5+1.5+6.0+1.0=9.00.03x/7.5 20.12134x 9.8 1=7.5/u=2.2 9 t n/s水流量第2.产 4 d u=0.78 5 x O.1 x 2.2 9 =0.018 m 764.8 m 7 h（2）截止阀关小至半开时:c=9.5截止阀半升的局部阻力系数9.25M 2阀门关小后，局部阻力覆生变化，但由于高位槽高

24、度z 不变，所以管路总阻力不变,zw=z即/叱2 9.2 5,27.5M=.uV u 7.5=0.9s=9.2K 5即 流 量 减 少1 0%。2 5.如附图所示，用泵将贮槽中2 0的 水 以40m 7h的流量输送至高位槽。吗槽的液位恒定，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年；度）。试计算泵所需的有效功率。（设管壁的粗糙度为0.2 m m）解：s=3600=i.415m/s2二nd4 2 0.78 5x 0.12 0 水物性:p=9 9 8.2 k g/m;=1.005cP=p=0.1x 9 9 8.2 x l.415=x _duReH x

25、-1.405 10产31.005 10根据/d=0.2/100=0.002 ，查 得 入=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:z g 0 ir+W=z g 0 1 2 +Z w +1 +2 +1 c，I e 2 c 1 2p 2 P z14简化：W=Z 6+gWI Q A 而：g g九+”，=.n.1.415=20.0J/kg0.025x x&d 2 0.1 2，We=叶 9.81+20.0=216.2JZkg40m-V/p=3600 x 998.2 11.09kg/sNe=We-m、=216.2x11.09=2398W=2.40kW2 6.有一等径管路如图所示，

26、厌A至B的总能量损失为E 舟。若压差计的读数为R,指示液的密度为p“管路中流体的密度为p ,试推导E 叱的计算式。解：在 4 8截面间列柏努利方程，有题 2 6 附图Pl PhZ g+A+w =z g+B +u+ZwA 寸2 A p 2 等径直管，故上式简化为p pZg+A=zg+3+ZWgw=()+P Pz-z g A B,A B p对 于 U 形压差计，由静力学方程得-=n e pp.+z“p g p,z R)p g +R g0(p-p)+(z-z)pg R()g(1)、(2)联立，得=P P/R(P-p)g止 P2 7.求常压下35的空气以12 m/s 的速度流经12 0m 长的水平通风

27、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 d=0.0005）解：当量直径:154ab 2x 0.3x 0.2d e a +b)a+b处正 -2 4m=13 5 c空 气 物 性:J1465”m,18.85xl0-6psdrtip x:-0.24 x 1.1465-X12Re 日 x f 1.75210-18.85-I0一rj-i =出 0.0005 渣 得 入=0.019I 2 120 172 ZW=xw=0.019X X =684J/kgf d,2 0.24 2 P尸 p =684x1.1465=784.2Pa2 8.如附图所示，密度为800 k

28、 g/m 黏 度 为 1.5 mPas 的液体，由敞口高位槽经在14x4mm的钢管流入一密闭/器中，其压力为0.16MPa（表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5m/s,管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度 d0.002,试计算两槽液面的垂直距离一及1解：在高位槽1 截面到容器2 截面间列柏努力方程：P 1 p 1 2 zg 江 g+1 +2+1 p 2 2 p 2 2p P筒化：Azg=2+W,_dup _ 0.106 x 800 _*4xl.5Re g x 7 8.48 101.510由 6/=0.002 渣 得 九=0.026管路中：进口&=0.590弯头 自=0.75 2 个出

29、口半开闸阀1=4.516gW,=（X+求）=（0.0 x 30 160+0.5+2 x 0.75+4.5 x,一 26 0.106+D 52=60.87J/kg6（丁%i 八 60.87）/=26.6mP：+Y）/g=（6 10 9 8 1x+.A W,8002 9.从设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3600m7h,废气的物理性质与50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60m m,输气管与放空管的内径均为250m m,管长与管件、阀门的当量长度之和为55m（不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水

30、平面的垂直距离为1 5m,已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为2.45kPao管壁的绝对粗糙度取为0.15mm,大 气 压 力 为101.3 kPa。试求鼓风机的有效功率。解：以吸入管测压处为1-面，洗涤塔管出口内侧为2-2,面,列柏努力方程:P1%2+VV=z gp22P+2+P1l“2+Zw2 2简化:PP1中-卬=,2名题2 9附图其中:0=p“（/R=lOOOx 9.81x 0.06=588.6p空气物性:-V,U,0.785 x 23600 36000.785 x0.2523p=50 l.093kg/m,20.38nVs=19.6 xlO-6p sd uReP 一0.25xl.093

31、x20.38X 52.84 10又=0.15=d 250查 得 入=0.018X-619.6 100.000617，2卬=(九+/d#/自&IC+进 出d 255 20.382=(0 0 x 0.2+Lx 2+18 0 5)2.45 101.093=3375J/kg 皿=Z g2 u+L-Wp,/p=15x9.81+3375-588.6/1.093=2983.6J/kg/.Ne=We=V,.p-We=3600 3600、l,O93x 2983.6=3.26kW3 0.密度为850kg/nf的溶液，在内径为0.1 m的管路中流动。当流量为4.2x10mVslIt,溶液在6m长的水平管段上产生45

32、0Pa的压力损失，试求该溶液的黏度。解：流速u-s 2=4.2 2 0.535m/s100.7856/0.785x0.1设液体在管内为层流流动，则 p产 一 ptdp d2 2黏 度=工,=450 x0.1=32，32x 6 x 0.0438Pa0.535校核 Re：Re=pu=0Ax 850 x 0.535=1038 2000p 0.0438流动为层流，以上计算正确。该液体的黏度为0.0438Pa-So3 1.黏度为30cP、密度为900kg/m的某油品自容器A流过内径40mm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50m,阀后管长20m（均包括所有局部阻力的

33、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:xgZ7 =P 2 -p=B _ p一g8 8.3 =1 0 m1 0,900*9.81x1 0,9 0 0 x 9.8 1当阀打开1 4开度时,在A与8截面间列柏努利方程:1A 1+2-g+/+EWNg UA 2 A p 8 2 8 P f其中：p、=PB=0 (表压)，A=产 0则 有 =2 =入+*,(z-z)g

34、印 1 以八 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:A64 64A =|1R e dpu|i +E 2|x6 4 I I u 3 2 (/+/)(2人 一z 8=e=代入式(a),有，)p d 2 d 2 P、d ud p(z z )g 0.0 42x 9 0 0 x(1 0-5)x 9.8 1u=p t 4 B-x -3 x =0.7 3 6 m/s+23 2 (/,)3 2 x 3 0 1 0 (5 0 +3 0 +2 0)3 0 1 0、_ dpu _ 0.0 4 x 9 0 0 xR e|i 0.7 3 6假设成立。X-38 3.2 2000,d故阀打开后小3

35、 即阀后压力表读数增加。32.20一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5m。输送管为(p38x3mm的钢管(=0.05m m)总 长 为100m(包括所有局部阻力的当量长度)，求苯的流量。_解：在两槽间列柏努力方程，并简化：zg=ZW，H2Mg=2d=A.x100u2代入数据：5 x 9.81 0.032 2化简得：0.0313920=005=0.001 5 6d 3 2查完全湍流区 入=0.02 2设 九=0.0 2 1,由(1)式得 u=1.2 2 m/s由附录查得2 0苯物性：/P=8 7 9 kg m f l=0.7 3 7 m Pasdpu _ 0.03 2 x

36、8 7 9x l.2 2x -0.7 3 7 1 0查图，X=0.02 6再设 A,=0.02 6 ，由(1)得“=1.1 0n V s0.03 2 x 8 7 9 .x l.1 04.2 0 1 00.7 3 7 1 0查 得 九=0.2 6假设正确u=1.1 0m/s流量：K =4 ,2=0.7 8 5 x 0.03 22x l.l=8.8 4 x lOm s=3.1 8 3mha u3 3.某输水并联管路，由两个支路组成，其管长与内径分别为：/,=1 2 00m ,4=0.6 m ；/,=8 00m ,4/,=0.8 m o已知总管中水的流量为2.2 m，/s,水温为2 0,试求各支路中

37、水的流量。（设管子的粗糙度为0.3 m m）解：设 两 支 路J的流动,入阻力平 方 0.3/6 00=0.0005及区，由 /d,=-/=0.3 /8 00=01）003 7 5 ,查人口0.017 ,兀=0.01 5 6V :V(/。0.65+Z(/0.85:1 2 001 6 8 000.01 70.0617:0.1620.16K2=Ki=2.6256Ki20.0617又 v=V +V =3.6256 KS 51 S2 121K=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 0m/s校核R e：2.6

38、 2 5 6 V流动接近1 2/平方区，尢=0.01 7。支 管1:“产 S =0.6 1=2.1 6 m/s0.7 8 5&0.7 8 5 X20.620.6 x 1 O O O x6&尸八=2.1 6=XX -31.2 9 6 1 01 1 0支管 2：=匕2 =L 6 0=3 1 8 m/s0.7 8 5/0.7 8 5 x0.8:2d pM 0.8 X 1 000 xRe=x3.1 82 2 2 x 7 2.5 4 1 01 1 0流动接近阻力平方区，V 0.01 5 6 。故以上计算有效。两支管的流量分别为0.6 1 m 7 s、1.6 0m 7 s3 4.如附图所示，高位槽中水分别

39、从B C与B D两支路排出，其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为1 0m。A B管段的内径为3 8 m m、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0.03 o试求：(1)支路阀门全天而 吗支路阀门全开时的流量；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B D管出口外侧列柏努利方程：+1 P I Zu2g+ZP I gp 1 2 1 P 2 2 2 w简 化：Azg=W fABD22I IC I

40、 u而 b fABD b fAB b fBD AB 4 入 8。2Lw=2+2 d、；+29 8.1u1.4 1.，有：1 0 x 9.8 1 =0.03 2 8 0.03 1 5 u2u,+0.03 8 0.03 2 221 1.05/+7.03M2=化简 2又由连续性方程：一d 3 8W2=.I =(3 2 )2“=()1 1小代入上式：1H)5M;+7.03 x l.4 1 V=9 8.1 /1I解得：W|=1.9 8 m/s兀-3 3流量：V,=,2=0.7 8 5 x 0.03 82x l.9 8 =2.2 4 4 x lOma u4 1s(2)当B D,B C支路阀均全开时：38.

41、08mhQC ,D出口状态完全相同，分支管路形如并联管路,/u2 I U2y BC y BD 2九1 3 二人 94 2 d 2 A2 2 1 2 3=1 5 2 H=1.1 1 8(1)32又 v =v 4-vS t S2 S i兀2=兀2+兀2d u d u d u4 1 1 422 4 3 33 8%=3 2%+3 2%=3 22x 2.1 1 8 w1232/.u=1.5 02(2)12在高位槽液面与BD出口列柏努利方程：z-g=Zw，=Z%+Z股，23 2 8-T5-M；1 0 x 9.8 1 =0.03 0.03 2bl)10.03 8 0.03 2 221 1.05 4 9 8.

42、17.03 w:=12将(2)代 入 式 中：(3)1 1.05 x 1.5 扬力+7.03/=力 8.12 2解得：必 =1.7 52 ms 产 2.63 ms%=流一日.里：匕广的订0.785x 0.0381-3 32.63=2.98 xlOm10.7 33m4712-30.785x0.0322xl.752=1.408xl0m35.07V,2 d u4 27 tV3=4/diU2h330.785x 0.032;xl.96=1.576x10-3 mJs=5.67 mh3 5.在内径为8 0m m 的管道上安装一标准孔板流量计，孔径为4 0m m,U 形压差计的读数为 3 5 0m m Hg。

43、管内液体的密度为1 05 0kg/m ,黏度为0.5 cP,试计算液体的体积流量。A 4 0解：o =(I)三 0.2 5A?8 01设R R”,查得 尸 06 2 5-2 fp-2x 0.35x(13600-1050)981A P P)=-625x 0.785x0.04 2 1 0 5 0 x=7.11x10-30 0VX-37.11 10 二0 7 力”0.785x0.082=1,415 m.id up x=1=0.08 x l.4 1 5 =x 5 A1 05 0 LR.g X 7 2.3 8 1 0 牛0.5 1 0 丁而 R“=7 x l0 /?,RI X假设正确，以上计算有效。3

44、6用离心泵将2 0 c水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示，两槽液面差为12m。输送管为q)57x3.5mm的钢管,24r i题3 6附图吸入管路总长为2 0 m,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20mm,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 o试求：（1）水流量，m/h；（2）每k g水经过泵所获得的机械能;（3）泵入口处真空表的读数。2Rg 也，二 2)解:(1)K=C AP0.61x0.785 x 0.022 x 0.6 x 9.81x(13600-1000)10002.33x10 3 m

45、s8.39 mh（2）以水池液面为1-面，高位槽液面为2-2,面，在1-2-2,面间列柏努利方程:p T I T T(,+皿=2+%比U，2*U22zgp 2 p 2 2简化：W,=Azg+E叱而l+X LWz=A,W,-cl1X 7其中:u=s=2.33 10=19 s0785/0585x,0.05:20.02 X75X I 。=/49.56 Jkg0.05We=12x 9.81+49.56=167J.28（3）在水池液面1-1面与泵入口真空表处3-3面间列柏努利方程:简化为P 13+2+2皿-z gC 0 3 3P 23P 10=3+2+忱Z g+C 0 3 3P 2325其中G吸入/d

46、270 n 7X=5.66J/kg川3P-u:+Z g+Z -()2 3 3 130.02x0.0 21.19：51.5x9.81+=+5.66)2-21.1p=-p=3 21.13-21.1x10Pa-2 1.1 kPa即泵入口处真空表的读数为21.1kPao3 7.水在某管路中流动。管线上装有一只孔板流量计，其流量系数为0.61,U 形压差计读数为200mm。若用一只喉径相同的文丘里流量计替代孔板流量计，其流量系数为0.98,且 U 形压差计中的指示液相同。问此时文丘里流量训的U 形压差计读数为若干?解：由流量公式：V,=CA呸 二 e)pK=CyA2R 忠(Q。二 Q)P流量相同时,R

47、C 0.612=2=0 9)2=0.387R()(8G故文丘里流量计的读数R-0.387 R,=x=77.4mm0.3872003 8.某气体转子流量计的量程范围为4 60m7h。现用来测量压力为60kPa（表压）、温度 为 50的氨气，转子流量计的读数应如何校正？此时流量量程的范围又为多少？（设流量系数C,为常叛当地大气1.3 kPa)解：操作条件下氨气的密度:pM(101.3+60)xlOx 0.017p2=RT=8.31x(273+50)=1.022kg/m:V p 1.252 Kl1.0221.0846即同一刻度下，氨气的流量应是空气流量的1.084倍。此时转子流量计的流量范围为4xl

48、.08460 xl.084m 7h,即4.34 65.0 m7h。263 9.在一定转速下测定某离心泵的性能，吸入管与压出管的内径分别为70mm和 50mm。当 流 量 为 30m7h时，泵入口处真空表与出口处压力表的读数分别为40kPa和 215kPa,两测压口间的垂直距离为0.4 m,轴 功 率 为 3.45kW。试计算泵的压头与效率。解:3600 产 兀d/300.785X0.07-2.166 ms22=3 6 0 0 =4,24612 0.785 x 2 s0.05在 泵 廊 口 如 列 柏 努 力 方 程，领略能量损失;Z1+gI2=27.07m2.1 +0.4N,=QHpg=30

49、3600 x10 x 9.81x 27.07=2.213kWN 2.2 1 x io o%=6 4.1%*.r)=x l O O%=3-5-4 0.在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水从贮水池经换热器送到一敞口高位槽中。已知高位槽中液面比贮水池中液面高出10m,管路总长为400m（包括所有局部阻力的2ir口量长度）。管 内 径 为 7 5 m m,换热器的压头损失 在 转 速 为 2900rpm 时的性能如下表为 32泵口所示：。/(m 7 s)0 0.0 0 1 0.0 0 2 0.0 0 3/m 2 6 2 5.5 2 4.5 2 3试求：(1)管路特性方程；2g，摩擦系数可取为0.0

50、3 o此离心0.0 0 4 0.0 0 5 0.0 0 6 0.0 0 7 0.0 0 82 1 1 8.5 1 5.5 1 2 8.5（2）泵工作点的流量与压头。27解：（1）管路特性曲线方程:fH,=APh=A Z+Z+AZ+AM;+Zp 2 gu2 g-4 0 0-1-Q-H.=1 0+(0-x 0.0 7+3 2)2 x x(o.7 8 5 x0 35 9.8 1 0.0 7 5=1 0 +5.0 1 9 x 1 0 V(2)在坐标纸中绘出泵的特性曲线及管路特性曲线的工作点：0.000 0.0020.004 0.006 0.008Qnt/s)2=0.0045 叫H=20.17m4 1.