化工原理第四版课后习题答案.pdf

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1、o-l I n f 水 中 溶 解 0.05k m ol CO-求 溶 液 中 C O：的中尔分数,水的密度为1000k g t n解 水 1000 m =：）k m ol nJl oc o,的庠尔分数了=，厂8.99X 10 U.0 5 T,-2 在压力为1013 25P”、温度为25（条件下 甲薛在空气中达到饱和状态 试求：（1甲醉的饱和蒸气压力；2）空气中甲醉的组成.以摩尔分数V、质量分数”、.浓度 人、质hl 浓度化 表示“解（1）甲醇的饱和蒸气压力：1g a=7.1 9 7 3 6：；%=16.9 k P a（2）空气中甲醇的组成1 6 n摩 尔 分 数.VA-,；-0.16 7 I

2、 U 工 J 0.16 7 X 3 2_,、质量分数 16 7 X 3 2+（1 0.16 7）X 29-C，18 1浓 度 =铝 二.RI,积=6.8 2X 10 k m ol m r /o.o 1 Q A质量浓度 p.s=C xMA=6.8 2 X 10 X 3 2=0.218 k g ni流体的压力 1-1 容 器 A中的气体表压为6 0k P a,容 器 B 中 的 气 体 真 空 度 为 1.2 X l（TPa.试分 别 求 出 A,B 二容器中气体的绝对压力为若干帕.饿处环境的大气压力等于标准大气压力.解标准大气压力为10L 3 25k P；t容器 A 的绝对压力 、=101.3

3、25+6 0=16 1.3 25 k P a容 器 B 的绝时压力 以 r I。1.3 25 12=8 9.3 25 k P a 1-2 某 设 备 进.出 口 的 表 压 分 别 为 12k P a和 157 k P a.当地大气压力为101.3 k P a.试求此设备的进，出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕.解 进口绝时压力 tn-101.3 12=8 9.3 k P a出口绝对压力 力 出=101.3 +157 =258.3 k P a进、出口的压力整 A/=157 （12）=157+12=16 9k P a 或 A=258.3 8 9.3=16 9 k P a流体的密度1-3 正

4、庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为0.卒试求该混合液在201下的密度.解 正庚烷的摩尔质量为UX)k g n J,正辛烷的摩尔质量为H 4 k g/nJ将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数=Q.4x iO O 96 X 114=0-：W正辛烷的质晶分数皿=1 0.3 6 9=0.6 3 1从附录四查得20t下正下烷的密度m=6 8 4 k g ml正辛烷的密度为=7 03 k g m 源合液的密度色=0.3 6 9 0而=尿 6 8 4 .7 031-4 温度2 0(.苯与甲苯按4：6的体积比进行混合,求其混合液的密度。解2(寅时.笨的密度为8 7 9k g n?,甲的密度为8 6

5、7 k g m.混合液密度 化=8 7 9X 0.4+8 6 7 X 0,6=8 7 1.8 k g；m 1-5 有 一 气 柜.满装时可装6 000m，混合气体.已知混合气体各组分的体枳分数为H,N2 C O C O,C H,0.4 0.2 0.3 2 0.07 0.01操作压力的去压为5.5k P a,温 度 为I O C.试求：（1）混合气体在操作条件卜的密度;（2）混合气体的量为多少k m ol.解 T=27 3+4 0=3 l 3 K.p-101.3 +5.5-106.8 k P a（绝对压力）混合气体的库尔质MM,=2X 0.14-28*0.2+28*0.3 2+4 4 X 0.u

6、 7+16 乂。.01=1&6 k g/k m ol（1）混合气体在绿作条丹卜的密度为PM./,7,.,.,RT X.3 11-3 13 3 k g m 混合气体V=6 0 0 0 m L摩尔体枳为二一上S m Uk m olQ,O.心，混 合气体的后为6 000 V 0,7忖318.624 6 k m nl【1-6】如习题16附图所示,有一端封闭的管子.装人若干水后.倒插入常温水槽中,管中水柱较水梢液面高出2m,当地大气压力为103.2kPa0试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管f t端空间的表压；(3)管了上端空间的真空度；3)管中四氯化碳液柱较梢的液向高出多少米？解管中水柱高出力

7、液面2m,G=2m水柱.(1)管子I端空间的绝对压力%在水平面1 1处的压力平衡.有k+p*h大气压力pt t-1 0 1200-1000 X 9.81X2=81580 Pa(绝对压力)管子上端空间的表压汽Px-四e 大气压力=81580-101200-19620 Pa(3)管了 L端空间的真空度P*-19620)-19620 Pa(I)植内为四氯化碳.管中液柱高度为p,口常温下四氯化碳的密度，从阳泉四查得为外北一 1594kg/nr,r 1000X2,clh l 1.25 in1594若将水换成四氯化碳.习题1 6附图1-7 ft 2。条件卜.在试管内先装入12cm高的水银，再在其上面装人5

8、cm高的水水银的密度为12550kR ml.当地大气压力为K H k P a成求试管屁部的绝对压力为多少Pa,解 水 的 密 度 人 3 8。nrp-I u I X|.I 4-(0.12 X 135H04-1).)5 X 99K)X 9.KI-I I 7.I X 1 -P.-i 1-如 习 融I K附 图 所 示.容 需 内 贮 力 盥 度 为1为 如N的液体.液血高陵为3.3m 容器侧修上有两根测压管线.距容器底的高度分别为2 n l及lm 容 器I部空间的压力(表 压 29.4k P a,试求：(I)压差计读数(指示液密度为MOOkg(2)A.B两1、弹,氏力去的读数.习 图 I R附汨习

9、图1-8附图解 容器上部空间的压力，-2 9.4 k P a (表压)液体密度p=1 2 5 0 k g r u 指示液密度p=M 0 D k g i n 1)压 差 计 读 数R=?在 等 压 面1 1 上=。1=。+(3.2 2+l+/i)lo g+R o g,+(2.2+/i +R)p g =/+(2.2+A )*+R p：,*R g(p：,p)=0因回 gv=1 X 0.0 6 X 0.8=2.2 6 X 1()-1 n?,5=8.1 4 m5,h(2)质 量 潦 量 =2.2 6 X 1 0-,X 1 8O O=4.O 7 k g/s(3)质皿速-1 4 4 0 kR 习题1-U附图

10、、/.、由 1 6 0/5.9 2 -流J里 u x=-=、)b7 rn/53 6()0 X f 3.1)53，0.0 3 3 5；)4 1-1 4 如习题1 1 4 附图所示.从 主管向两支管输送2 0 1 的水.要求主管中水的流速约为1.0m支管1与支管2中水的流量分别为2 0 t,h与1 0 t h.试计算主管的内径,并从无缱钢管规格去中选择介出的管径.最后计算出主管内的流速.解 水，/=2 0 l.0=9 9 8 2 k 光 1 0 0 0 k g.m 主管的流量%=h 流速 u=1.0 m/sp 1UUO管 =L .二=X L o =lt 3 m=1 0 3 n,n,J 3 6 0

11、0 X-w选挣 1 0 8rn m X 4 n Hn 比组?钢管.内彳令为J=l O O m n u主管内水的流速“-3=卫”=1.0 6msv x(o.1);4 4连续性方程与伯努利方程 1-1 5 常温的水在如习题1 口附图所示的管路中流动 在截而1 处的流速为。.3m.、管内径为200m m.截面2 处的管内径为100mm。由于水的压力,截面1 处产生h n 用的水柱“试计算在截而1 与2 之间所产生的水柱高度差人为多少（忽略从I 到 2 处的压头损失）？解 M i 0.5 m/sJ,=().2 m,d：=0.1 tnu：=(3)=0.3X(2)=2 m sP.=1.875=I.875

12、X 10()0=1875 Pa1875 l i X9.81=0.191m 191 mm/l一体2gA-+掰1,4一=5o.7m计算液柱高度时,用后i方法方便.1-1 6 在习题116附图所示的水平管路中.水的流量为2.5 L$11知管内径45m,4X0.05?4 4极而2 处的流速 处 一 小 一 L 274 X（窄-5.1 m s在截面1与2之间列伯努利方程,忽略能量之失.也一幺=+工陷 2 M pg 2 g也=生+。=1 一 孚=1+0.0 2 5P R 2 2.,n ci(1.2 7 4)_,1+0,0 2.+I =8 1 T+(5.I)-2 X9.8 1截面2处的静压头A；=0.2 1

13、8 m水柱负的袅示该处表乐为负值,处于真空状态.1-1 7 如习题1 1 7附图所小的常温下排ft的水槽.下而的出水管直径为 7mmX3.5mm.当出水阀全关闭时，压力装读数为3 0.4 k Pa。而阀门开启后，压力表读数驿至2 0.3 k P”.设压力表之前管路中的压头损失为0.5m水柱，试求水的流星为多少m h”解H；水阀全关闭时,压力表读数3 0.*因（表压）能反映H；水槽的水面抑出水管的高度人,以 3 0.4 X10/B E 历3.1 i n阀门开启后.压力改读数a=2 0.3 k P a（表压）从水梢水1（1 1至压力表处的管截面列出（白努利方程,以求出水管的流速乙=人=3.I m.

14、t M=0.5m水柱出=3.2 3 ms J=0.0 5 m水的流量Qv=YJ-u.=y X （0.（）3 X 3.2 3=6.3 4 X 11）（m,5=2 2.8 m h 1-1 若用压力表测得输送水、油（甯度为8 8 0 k g加）、9 8%硫 酸（密度为18 3 0 k gn）的某段水平等比径管路的压力降均为4 9 k Pa。试向市的压头损失的数值是否相等?各为多少米液柱？解 从一努利方程得知,等直径水平管的压头损失H,与压力-AP的关系为万=凶.从y=券=靛%99m水柱 =黑=附油柱H,*=悬=18*找81=2.73m硫酸柱1-1 9 如习题1 19附 图 所 小.小 高 位槽输水系

15、统.管径为67m m X 3.5m m.已知水在管路中流动的机械能损失为/“-4 5X3 2 为管内流速兀试求水的流量为多少nJ h.欲使水的流星增加20%应将高位梢水而升高多少米？习题卜19的 图解管-d=0.05m,机械能损失/U=45X(D以流出口截而处水平线为基准面.Zi 5m Z，=()Ui=0 u?Z33：45*.=海=6舒=46 u s水的水量 7v=-y-4/?M2=-y-X(O.()5)X I.46=2.87X10 m 7s=10.3 m/h)*-,nZ,g-2 3(M .)Z-i,18 m高 位 槽 应 升 高7.18-5=2.18 m 1-2 0 如习题卜2 0附图所示,

16、用 离 心 泵 输 送 水 槽 中 的常温水.泵的吸入管为d32mm乂2.5 m m.管的卜端位于水面以卜2 m.并装有底阀与拦污 网,该处的局部压头损失.若 截 而2 2 处的真空度为39.2kP a,由1 1截 而 至2 2 截而的压头损失为.试 求；吸入管中水的流。.m/h；吸人口 1 1截面的表压._次8X为1-2解 管 内 径 1=0.032 0.0025X2=0.0 2 7 m m.水密度/尸 k)00k只/m截 面 2 2 处的去压 一 一3 9.2 k P a.水槽表面2=0(表压)(1)从()()至 2 2 0-0 为基准面.Z i=0.7.)=3m.u =()u水的流量=的

17、 X36OO=$X(O.O27M XL 43X3600=2.95 m h(2)从 I I至 2 2.Z,=0,4=5M-39.2 XL O,1 ,1.1.；1000X9.81 1()00X9.81 2 2X9.81p1=10.4X103Pa=l0.4 kPa(表压)1-2 1 当诅度为2 0 及6 0(时.从附录瓷得水与空气的黏度各为多 少?说明黏度与温度的关系.解 2 0 L 6 0 1水 1.0 0 5X 10-,P a s 0.4 6 9 X 10 3P a空气 18.1X 10 P a-s 2 0.1X 10 :P a-s水的温度 高,拈度小；空气的温度高,钻度大。雷诺数与流体流动类型

18、1-2 2 2 51的水在内径为5 0 m m 的直管中流动,流速为2 m z.试求甫诺数，并判断其流动类型.解 2 5 1.水的钻度=0.89 3 7 X 10 P a 艳度 p=9 9 7 kg r n .管内径 4 =().0 5m.流速=2 n i sDduo 0.0 5X 2 X 9 9 7 .I Ov-1 1*R=HF则 汶 而，=L 12*10 X 0 0 0 z1-2 3 l)温度为2 0(,流量为4 1.、的水，在 27 m m X 3.5 m m 的直管中流动,试判断流动类型；(2)在相同的条件下,水改为运动黏度为4.在“$的油.试判断流动类型.解(1)/=0.0 3 m.

19、4()0。为湍流 L 0 0 1)X 10(2)v=4,4 cn r s _4.4 X 10 in,s雷诺数.二 包=,*2 3 2 y 2 0 0 0 为层流u q.4 K JlU1-2 4 2 0 1 的水在 1 9m m X6m m 的 直 管 内 流 动.试 求:(1)管中水的流量由小变大，当达到多少n J s 时.能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动，度为0.1能ms 的某种液体.为保持层流流动.管中最大平均流速应为多少？解(I)水，2 0 X .(0=9 9 8.2 kg t n./=1.0 0 5X 10 P a s,d=0.2 0 7 m11R,=以4 0 0 0=0.

20、2 7 OX X 9 9 8.21.0 0 5X 10 :z/=0.0191H r n s体积流量 /V=-7 雷诩数Re=细吟 黑 设 翟；2=L T x 10：温流 1.004 X 10管壁相对粗幅度9 0.004a者得摩擦系数A =o.0293这两个直管的愫擦损失相同.为-=Q -岛*曰=15.8 J/kg弹簧压力表读数之差值水平管在A,B两武而列伯努利方程以、+松+,=应+如+与+/，.P 2 P 2因 Z ZH，“A T/B，故得px pw=plh=998.2 X 15.8=1377OPa=13.77 kPn 垂直管在A、B两截面间列加努利方 程.以截面为基准面,ZA=0,ZH=L=

21、6m,wA=M B区=储-+包+儿p pPS%=MZX+何（=998.2X9.81X6+998.2 X 13.8=7453OPa=74.53 kPa13上述计算结果表明,申才膏的.大厂水平管的.M这是因为流体在垂直管中从下向上流动时，位能增大而静压能减小.U形管液柱压差计的读数R m与前面相同,由加努利方程得P Pbplh(a)另从U形管压差计等压面处力的平衡,求得部+即*=如+即*nR=?：例、(b)pi-p)由 式(a)与 式(b),求得R=S=而磊T机1 2 7 6 m期=以 6mm制 垂 直 管 与 前 面 相 同，由伯力利方程得P./B=/)L+|0/l|(C)另从u形管压整计等压面

22、处力的平物,求得八+R p*=“+L体+晒 *R=1 梦(d)由 代(0与 式(d).求褥点 p从上述推导可知,垂直管与水平管的液柱压殖计的读数R相同,有了读数R f f i，就可以分如用式(b)及 式 T)求得水平管及垂范管的(八 加)。1-2 7 有 输送水的等直径(内径为d)垂直管路.在和即H高度的两截面间安装U形管液柱压差计.当管内水的流速为u时,测得压差计中水银指示液读数为R.当流速由 增大到时,试求大差计中水银指示液读数R 是R的多少倍.设管内水的流动处于粗糙管完全湍源区.解 从习题2-2 5与习青2 2 8可知,U形管液柱压差计的读数R与两截而间流体流动的摩擦损失九成正比，即R

23、8/,.又知道.在粗跄管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失加与流体流速”的平方或正比，小8“二由上述分析可知R 0因此R=RER w u-1-2 8 水的湍度为1 0 3 流星为330 1.h.在直径犷7 m m X3.5 n m i.长 为1 0 0 m的直管巾流动,此管为光潸管.(D试计算此管路的摩擦损失；(2)若流量增加到9 9 0 L h,试计算其摩擦损失.解 水在 1 0 1时的密度 p=9 9 9.7 kg i n1.钻度=1.3D 6 X 1。Pa s.4 =0.。5 n l./-14W O ni,光滑管“(1)体积流址gv=33OL h=()33斌h流速 t t=.-工二-1

24、hi?Ill 3600X。/36()()X f x 0.05，4 4布少蛇 口 dup 0.05X 0.0467X9997 17 0c 臼比山甫数 R p=/=-L、“：-=1/8/层流I.506 X 10摩擦系数 人=r=蒜=0.0358Ke 1/87摩擦损失/“=1 膏=0.0358X 黑X(黑=0.0781 J kR(2)体枳流量 由诺数R，=1787X3=5360湍流对于光4臂,摩一系数)用Blasius方程式计算也可以从摩擦系数入与窗诺数息的关联图上光潜管曲线上介得.4=0,037.摩擦损失 A.=A y x J -o.1137 X=0.725 J kR1-2 9 试求下列换热器的管

25、网隙空间的当量直径：（D如习题129附 图（a）所示,食臂式换热器外管为秘19nmiX9um）,内管为夕“如习题129附 图（1）所示，刘管式换热腑外壳内径为WOmm,列管为密mmX2mm的膏子174根.习选1-29附 图解（D套管式换热器,内管外径内=0.114m,外管内径d.=0.201m当量直里 d.-d：4=0,201 0.114=0.087m（2）列管式换热器.外壳内径外=0.5 m,换热管外径4=0.025m,根数=174根必 十以，-，7：_（U.51 174X（0.025）：_,、,、，当量直校 4-4 X T（&+”4）（）.54-174X0.02.1-3 0 常压下351的

26、空气.以12m、的流速流经120m长的水平管.臂路截面为长方形.高300mm.宽200mm,试求空气流动的摩擦损失,谀5=0.1）。（瓦解 空气，/=35t.-1.147kfi m.=18.85X10 P a r.流速 =12m s“管路截而的高 u=0.3 m,览/=2m”“r 士”,2ab 2XO.3XO.2 n,当量直径,m-0.24m15雷诺数Re-一 I?18.85X11)71.75X 10湍流7=0.()005 51SA=0.0192,/=L20m摩擦损失Ar=A 4-T=0.0 1 9 2 X X =6 9 1 .1 kg1-3 1 把内径为20mm、长度为2m的照料管弯成倒U形

27、,作为虹吸管使用,如习题131附图所示，当管内充满液体.端插人液槽中，另 端就会使他中的液体自动流出.液体密度为1000kg.n 1拈度为lmPas.为保持稳定流动,使槽内液而恒定“要想使输液量为1.7m h.如吸管出口踹曲榔内液而的即离A需要多少米？解 已知 4=0.02m,/=2ni.p-10k in.fi-ImPa s.体枳流量%.二1 7mL h.为360。1.7/3600，小，M速“=-=1.;：（）4m l6Cni习题卜32酊图从液槽的液面至虹吸管出口薇面之间列伯明利方程式，以虹吸管出口裁而为基准SLT+卜”糕n七 d二uo 0-.02X11.75OF4-X-1OW）=3,-0n,

28、1 vx lt,）.4 湍当出流光滑管人=0.。235,管人口突然缩小，=0.5U形管（何两头）=1.5h=(1+()。235 X 熊+。.5+1.5)黯昔617m1-3 2 如习题132附图所示,行黏度为1.7nlpa s、密度为765kg/m的液体.从高位格 经 直 径 为 的 钢 管 流 入 去 压 为0.16MPa的密闭低位梢中.液体在钢管中的流速为Im s.钢管的相对粗糙度/=）.0 0 2,管路上的相门当址长度/.=小小两液槽的液面保持不变,试求两槽液面的垂直距离H.解从而位梢液而至低位槽液血之间列仰努利方程计并H,低位槽一面为基准町.小=。（表压），a=ai6X 10P a，两槽

29、流速4-s=0.Z；=H.Z；=0.管内流速=lm .、，管径 d=。.106m液体密度 p=765kg .黏度*=1.7X10 1、.、16 M心也=嘿搭%.7 7 X 1。撇/I L /A I D7=0.0 0 2，和=0,0 2 6 7眯/=3 0+刚=刚m,丽 卜 池|魏 糊 督 人 口 。3低位怖出口1.9 0 1 =0.7 5吸P.+件漏然+。的展/t 5 X 9.8 1 ,也 1 0 b1 9 00.1 0 6FX-2 3.9 m 1-3 3 1加习题1 3 3附留所小,用岗心强从河边的吸水 桶2 0 1的河水送至悔,槌进水口到河水水面的亚也两度为3 4.加。管路为 1 1 1

30、m m X t n m 的荆管，管K1 8 0 0 m,包括全部管雌度及管件的当起长队若泵僦段为3(W,h麻水从泵麴的外加机雕为纱?那的M磁 好=0.0(%解 水 在 2 0 t 时 p=9 9 1 2 k g/m:/=!.0 0 4 X 1 0?,T SJ=0.1 0 6 m./+/,=1 8 0 0 m.施 量 Qv3 0 n r h*3 6 0()3 0/3 6 0()，一、，曲,速 ti=-=-=-9 1 1 8 m s押 j X(0.1 0 6);R0.1 0 6 X 0.9 4；8 X 9 9 8.21.0 0 4 X 1 01=9,9 6 X 1 0 件4 A=O.l)2 5 2

31、康操阻力般v,1+/.*“，、“-八，1 80 0、，(0,我4 8广1/1,=A-T=o.o x/i89.d/kR以河水水而为楙面,从河水水面至水塔处的水削口之间列陂利方队I V =Z；g+g+1 A|2；=3 4.5 m习 IE 1-3 4=3 4.5 X 9.81+1 89.5=5 2 8 J kK 1-3 4 如习题3 3 4附图所示,在水塔的输水管设计过程中，叶输水管长度由度初方案缩案2 5%,水塔高度不变,试求水的流量将为何变化？变化了百分之几?水在管中的流动在阻力平方区,且输水管较长,可以忽略局部外擦阻力损失及动压头.解 在水塔而度H不变的条件下，输水卷长度缩斛.输水管中的水流量

32、应增大。从水塔水面至输水管出U之间刖的努利方程,求得H=EH i=因水塔音度H不变，故管路的压头损失不变。管长缩短后的长度/与帆来长度I的 关 系 为，=（）.75/在流体S 1力平方区，摩擦系数恒定不变,行H-E H,O.75 Z（u，）:_,/u!4 7寸“五故流速的比值为卜忌=1/5 5流重的比值为f-=1.1 5 5 流微增加 J T 5.5%Q v管路计算 1-3 5 用6 6 8m m X 9n M的制管输送流量为做冷h的摩油,管长为1 0 0 k m,油管品大承受压力为1 5.7M P a.已知5Z时油的密度为890 k g m ,大度为l81 m P a s假设输油管水平的设，

33、其局部埠擦阻力损失忽略不计，试问为完成输油任务 中途需设置几个加压站？解 J -0.1 5 n u /lO O k i i i.a =6 U 0 0 U k x h1 O=890 k g n i*./=1 81 m P a s/吗守=0.0187；一,(ku-=0.01873-=1.0b ni s?/7-X(0.1S);4 4如 J.K X L ()6X890代 181X I尸 以沆A:-Re -782 -（）0818因为是等直径的水平管路其流体的压力降为=M J B =89 I.81X-TTX：；：=2.72 X I“P;i=?7.3 MPaU L V*1 1)L舶管最大承受压力为为.7MP

34、a加压站数”=汨=1.74需设置2级加压.每级管长为50km,每级的.=27.3/2=13,管M P 低于油管最大18承受压力.【1-36如习题1 36附图所示.温度为20X的水,从水塔用以U8rurnX4mm的 管.输送到4间的低位棉中.低位相与水塔的液面差为12m,管路长度为130m（包括管件的当量长度）.试求管路的输水量为多少m h,钢管的相对粗糙度&4=0.002.解 水.尸2 0 l.p=998.2kg rn.=L 004X 10 Pa sIII一努利方程，得管路的摩擦阻力损失为卜 产”.1 2 X 9.8 1 =118 J*管内水的水速”未知,摩擦系内爪不能求出.本题斶于已知/=1

35、50m、/=0.Im.t（1=0,002,/i,=U8J,k g,求与仇，的问题.=/2X()JX l 叫 偿002 125IX1.OO4XW/150-)-V 150.3.7 0.1X998.2-V2X0.1X118=2.55 m/s验算流动类/恋 ”=2.54X10湍流 1.004 X 10u体积流量 lv=4 -X 3600=4 X 1 X 2.55 X 3600=72.1 h“4 41-3 7 如习题1 37附图所小.温度为201的水,从高位槽A 输送到低位水相B,两水槽的液位保持忸定.当管路上的阀门在定的开启度下，水的流址为L7m h,外计算所需的管径.输水管的长度及管件的当及长度共为

36、12m,管子为光滑管.另外.当阀门关闭时.水不流动,阀前与阀后的压力表读数分别为80kP“与30k%。本题是计算光潜管的管径问题.虽然可以用成用法计算.但不方便.最好是用光滑管的摩擦系数计算式 梁三（道用F 2.5X 1U-R L 1D ）与 儿一人，及）牛，推K eu L Tta导一个，儿与三及4 之间的计算上.解 水在 201 时，“=998.2kRF1.1.004X10 P a-s水的指星l.7t”h,管长及管件当量长度/=42m阀门关闭时.压力表可测得水槽由压力表测压点的H烟HA 3 H.乩=如80X10998.2X9.81=8.17 m口 _ 他 _ 30X103 _H-9 9 J7

37、9.8i-3-0b m两水梢液面的距离H-H,、HB=8.17-3.06=5.11m以低位檎的液而为水准面,从岛位槽A 的液面到低位的B之间列伯努利方程,得管路的摩擦损失 力与H 的关系式为,=5,11X9.81=50.1 J kg对于水力光滑管,%与知及d 之间的计算式为,-1 I.%尸 0,241叶）齐.ku.25z,L 裾SA=0,241/（-）j 小 =0.241/三 件厂代人已知数习题卜381图-x叫 堞*求 得 管 内 径 为d 0.0 20 5 m 1-3 8 如习题卜3 8附图所示,水槽中的水山管C与D放出.两根管的出水口位于同一水平阀 门 全开.各段管内径及管长(包括管件的当

38、量长度)分别为AB B C B D5 0 m m 25 m m 25 m m20 m 7 m U m试求阀门全开时.管C与管D的流量之比值.摩擦系数均取0.0 3。解从水槽的水面至出水口之间列伯努利方程，以出水口的水平面为基准面,为4g，2B C管的压头损失 收=入上户(b)dvm lgB D管的压头损失 2必=入户(c)加 Zg将 式(b)与 式(c)代 人 式(a),得（/+。）附2 .A（/+/,）B D|i 4 j汉=n（/+/,）*I+0.0 3 X 号-=1.231+0.0 3 X-20.0 2520因施=九，故 流 量 之 比 值%=1.23=M7kPa,空气的密度为R=Rsin

39、a=200sin20=68.4mm=0.0681 m水的密度p，lOOOkgnr1空气的黏度=1,815X10；Pasdi”0.3O9X27.8XI.741.815X10=8.24 X 10s查得，-=0.86 w=0.86X27.8=23.9m/s空气质量流量 i,ydup：X(O.3O9)2X23.9X 1.74=3.12 kg/s1-41 201的水在以08mmX4mm的管路中输送.管路上安装外接取压的孔板流培计测量潞量,孔板的孔径为50mm,U形管压差计指示液为汞,读数R=200mm,试求水在管路中的质铲流所。解 水在 2 0 1时”=998.2kg/m,/=1,004 X 10 3P

40、a s孔 板 孔 径d,=0.0 5 m,管径D=0.ImHl)=(泮)=6 25从a、/、/关系曲线卜查得，在=0.2 5的水平段的a值.a=0.622U形管差压计的读数R=0.2 m,求密度N=13600kg/m3孔板前后的压力差dp=R(p,P)M水的质量流量()卜30必/管路特性曲线/n=2900r/min/心泵特性曲线等效率曲线0 0.002 0 004 0.006 0.008 0.01流段%/!?,S S 2-4 附圉习题2附图流量为d.=0.0035m/时的转速为(=Mi，巫=29OOx=2540 r minVIT)0,004100=四导吗 100=12.4%犯 2900转速变化

41、小于20%,效率基本不变.离心泵的并联及串联2-5若习题2-4第2向改为两台泵并联操作,管路特性曲线不变,试求泵工作点的流量与扬程.25解 习就2-5 附图中点A为工作点沌量 a,密发p 9 7 l.8 k g/m 2汽蚀余量，=2 m.大气压力A,=1 0 1.3 3 k Pa最大允许安装高度为儿,一一二九一”一 ,y n小 .(1 0 l9.3731-4.78.3X89).X 81 013-2 一V 巾n一_,3.,6,b-Vn第方案的安装高度儿=7m.大于小侬，不能完成输送任务.第（D 方案的安装高度儿=-lm若-1 S计算流速 u=-=-=1.91 m/s 小-7-X（O.068）24

42、 4此流速在表1-4中 的 1.5 3.0m，s 范围内（2）选离心泵（2）选离心泵扬程=4 Z+纯+1+凡p=0,Au=0.Z=20 niD dun 0.068X1.91X998.2,O A X/Re 1-；-.：-；：；.；-1.29X 101 1.004X10 3查得 A=O.O218 ,=/斗、=0.0 2 1 sx忐钎 m=2.68 ma Zg 0.Ubo z A y.o 1扬程=2 0+2.6 8=2 2.6 8 m打效功率 P,焉p6 5 X 9 9 8.2 X 9.8 1 X 2 2.6 8 134()W 1.54 kW设 泵 的 效 率7=0.65轴功率 p=5 =*=2.3

43、7kW选用离心泵IS6540-160其流量范围为1530mS/h,扬程范围为3530m,转速为29OOr/min,釉功率为2.673.7小亚.汽蚀余量2-2.5m.2-1 0 有一台离心泵的额定流就为16.8m，/h,扬程为18m.试问此泵是否能将密度为1060kg/m.流量为250L/min的液体.从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa的设备中?肥1贮槽与高位设备的液位垂克距离为8.5m。管路的管径为样.5mmX 3.75mm,管长为124m（包括直管长度与所有管件的当量长度量摩擦系数为0.030解 i t /v=250L/min=）X 6 0=15 m:1/h=：X4 4(0.18)2活塞杆

44、直径d=0.05m.活塞杆截面积=，-=(0.05)：4 4活塞往复频率”=551/m i n理论流埼%=(2A )S=(2X-X 0.182-j X O.O 5?)X 0.3 X 55=0.807 m3/m i n实际流越.十=；3 X 2.6 ：=0.6 93 n r1 m i n 4 Z6.5容积效率h/h理=0.6 93/0.807=0.859气体输送机械 M2 有一台岗心式通风机进行性能实验,测得的数据有空气温度为201,风机出口的表压为23 0P a,人口的真空度为150P a,送风量为3 900n?/h。吸人管与排出管的内径分别为3 00m m 及250m m.风机转速为1450

45、r/m i n.所需用功率为0.81k W 0试求风机的全风行效功率 P=丫 =53 2.3 900=57 6 W色 双 眸 3 6 00 3 6 00全风压效率7=j j-=j-=0.7 112-1 3 仓库里有一台离心式通风机,其铭牌上的一量为L 27 X 10 m，/h,全风压为1.56 9k P a0现想用他输送密度为1.0k g/n?的气体,气体流量为L 27 X 1013%,全风压为l.Sk P a.试问该风机是否能用?解通风机铭牌上的风段与全风压是在标准条件(20C,10L 3 25k P a)下用空气测定的，标准条件下空气的密度为1,为g/m、现在把气体在操作条件下的流量l.2

46、7 X”m，/h及全风压L 3 k P a换算为标准条件下的风量先及全风压外./,-1-.-2-7 X-IO3-X-1-.-O ,I.rOt5C8OXv l1A()3。m 3 7z.hI U1 2加=1.3 X产=1.56 k P a1 V被输送气在标准条件下的风量及全风压都梢瓜r通风机铭牌I：的风量及仝风压，该风机可以使川.2-1 4 有温度为25匕流最为6 0n?/m i n的空气,从l O l k P a压缩到5O 5k P a (均为绝对压力),绝热指数为I.试求空气绝热压缩后的温度,并求等温压缩和绝热压缩所需求论功率，假设为理想气机,直径4=4 X 10-m假设为过渡区,沉降速度为w

47、.Fg“A，-p)2 1 4X(9.81)2(1030)2+.225/”p J&225X2.41X10 X0.835.X4XI0 1 1.79 m/s验 算 时 包=m。二.?。.跌儿&1 Z,41X 10为过渡区【3-2】密度为25（）0kg/m，的玻璃球在20l，的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中沉降的鞅粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区.解在斯托克斯区,沉降速度计算式为.=dv(pv-p)g/13fi由此式得（下标W表示水,a表示空气）_（小p*）4；_（内 p）4；&*内V(P pw)/.查得2（0怵与空气的密度及钻度分别为pw=998,2 kg/n?,仰=1,0

48、04X 10-i Pa sp=1.205 kg/m1./r=1.81X10 Pa s已知睇球的密度为例=2500kg/n?,代人孤得4=/(25OOT.203)XI.004X107(1(y(2500-998.2)X 1.81X10-03-3 降尘室的长度为l()m,宽为5m,其中用隔板分为20层,间更为100mm,气体巾悬浮的最小颗粒克径为10冲.句体密度为L lk g/n 黏度为21,8X1()Ias.颗粒密31度为OOOkg/n?。试求:(I)最小颗粒的沉降速度;若需要最小颗粒沉降,气体的最大流速不能超过多少m/s?(3)此降尘室每小时能处理多少n?的气体?解 已知 4 =10X10 m,

49、例=4000kg/mt p=.Ikg/m.=21.8X10 Pa s(1)沉降速度计算假设为层流区Kgd；.(p*p)9.81X(10X10)2(4000-l.I)，、一 ,-|V-1 8X 2 1.8X 1()-Ms黯算&=半 J O X X 1 1=0.OO5O5V2 为层流(2)气体的最大流速沉降高度 0.1m,降尘室长度L 10m_ L=U m.x 10 _ 0,17?7T7-TD S%、O.oi(3)气体的最大处理量qv、=W.”x=5X0.1X20X1=10 m0/s.=3.6X10；m7h气体的处理量质也可以用教材式(3-18)计算=仇一gRZN=(10X10)?X4000X9.

50、81X5X10X20 q*18 _ 18X21.8X10 1 T o m S3-4 有一用力沉降室，长4m,宽2m,高2.5m,内部用隔板分成25层。炉气进入除尘室时的密度为0.5kg/m3黏度为O.O35mPa-s。炉气所含尘粒的密度为45OOkg/m现要川此降尘室分离100pm以上的颗粒.试求可处理的炉气流量.解 已知炉气的密炭p=0.5kg/n?,黏我=3.5X10 Pa-s尘粒的密度4500kg/n?,临界尘粒直径力=100X10 m假设为层流区，求得沉降速度为一吗口=9 X。心。-。,5)=0,如 m l18 loX3.5X 10验小省算 r&.=4M7p=-I-0-0-X-10-;