化工原理 第二版 杨祖荣主编习题答案.pdf

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1、目 录第一章 流体流动与输送机械.(2)第二章 非均相物系分离.(3 8)第 三 章 传 热.(4 4)第四章 蒸 发.(70)第五章 气体吸收.(74)第 六 章 蒸 储.(96)第七章 固体干燥.(1 2 0)1.某烟道气的组成为C 0 2 1 3%,N 2 76%,H 2 0 1 1%（体积），试求此混合气体在温度5 0 0、压力时的密度。解：混合气体平均摩尔质量M m =S y i M i=X 4 4 +X 2 8+X 1 8）X 1 0?3 =X 1 0?3 k g/m o l混合密度P m =p M m X 1 0 3 X X 1 0?3 =m 3 X（2 73 +5 0 0）R

2、T2 .已 知 2 0 时苯和甲苯的密度分别为879k g/m 3 和 86 7 k g/m 3,试计算含苯4 0%及 甲 苯 6 0%（质量）的混合液密度。解：1 P m=P l al+P 2 a2=+879 86 7混合液密度P m =m 33 .某地区大气压力为，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 fi=p a +p =p a +p 表（p 表=（p a+p 真）一p a=+1 3 0）?75 =4 .如附图所示，密闭容器中存有密度为90 0 k g/m 3

3、 的液体。容器上方的压力表读数为4 2 k P a,又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上，其读数为5 8 k P a。试计算液面到下方测压口的距离。解：液面下测压口处压力p =p O+p g A z =p l+p gh z =p l +P gh?p 0 p?p 0 （5 8?4 2）X 1 0 3 =1 +h=+=P g P g 90 0 X5 .如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为70 0 m m 和 6 0 0 m mo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 3 和 1 0 0 0 k g/m 3。（1）计算玻璃管内水柱的高

4、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hl h2 c 题 5附 图 ABDp =p a+p 油 ghl +p 水 gh2 =p a+p 水 ghh=P 油 hl +P 水 h2 P 水=P 油 P 水 hl +h2 =80 0 X+=1 0 0 0(2)p A#p Bp C =p D6 .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 3,h=,R=试计算容器中液面上方的表压.解：如图，2为等压面。1 2p l =p +P ghp 2 =p a+p 0 gR题 6附图p +P gh=p a +P 0 gR

5、则容器内表压：p?p a=P 0 gR?P gh=1 3 6 0 0 X X?90 0 X X=k P a7.如附图所示，水在管道中流动。为测得A-A 、B-B 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R=1 80 m m,试 计 算 A-A 、B-B 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 3 和 1 3 6 0 0 k g/m 3。解：图中，1T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，即题 7 附图p l =P l ，p 2 =p 2 2又p l =p A?P gmp l =p 2 +P

6、 0 gR =p 2 +P 0 gR =p B?P g(m +R)+P 0 gR所以p A?p gm =pB?p g(m +R)+p 0 gR整理得pA?pB=(P 0?P )gR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 A?p B =(1 3 6 0 0?1 0 0 0)义 X =2 2 2 4 9P a8.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 1 0 0 0 k g/m 3,读数R 为 1 2 m m。为了提高测量精度，改为双液体U 管压差计，指示液A 为 含 4 0%乙

7、 醇的水溶液，密 度 为 9 2 0 k g/m 3,指示液C为煤油，密 度 为 8 5 0 k g/m 3 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pl?p 2 R g p 0用双液体U 管压差计测量时，有p l?p 2=Rg（p A?P C）因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放大倍数P 0 R 1 0 0 0 =R P A?P C 9 2 0?8 5 0此时双液体U 管的读数为R =X 1 2 =9 .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,求气压管中水上升的

8、高度h。解：p+P g h =p a题 9附图3水柱高度h=pa?p 7 8 X 1 0 3 =3 =P g 1 0 X1 0 .硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为6 7 6 X4 m m 和 6 5 7 义。已知硫酸的密度为 1 8 3 0 k g/m 3,体积流量为9 m 3/h,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：6 7 6 X 4 m mms=Vs?P =9X 1 8 3 0 =1 6 4 7 0 k g/hu l =V s =9 /3 6 0 0 X 2sG1 =u l P =X 1 8 3 0 =(m 2?s

9、)(2)小管：*5 7 X 质量流量不变u 2 =V s2 2m s 2 =1 6 4 7 0 k g/h9 /3 6 0 0 X 2或：u 2 =u l (d l 2 6 8 )=()2 =m/s d 2 5 0G 2=u2?P=X 1 8 3 0 =(m 2?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l m/s的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为2 0 J/k g(不包括出口)，试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。解：以高位槽液面为i-r面，管出口内侧为2-2 面，在1-r2-2 间列柏努力方程

10、：z l g +P lp ll2+ul2=z2g+2+u2+E WfP 2 P 2简化：1 2 I I =(u 2 +E W f )/g 21 =(X 1 +2 0)4-=241 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s的速度流向大管,在接头两侧相距I n i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 2 0,问两测压管中的水位哪一个高，相差多少？并作分析。解：1、2两截面间列柏努利方程：hz l +p lp l212+u l =z 2 +2 +u2+h f P g 2 g P g 2 gdu2=ul?l?d?2?33?

11、=?=s?47?2 2其中：z l =z 2Ah =12p l?p 21122=(u2?ul)+E hf=2?2 )+二？mPg 2 g 2X说 明 2截面处测压管中水位高。这是因为该处动能小，因而静压能高。1 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8 0 k P ao已知输送管路为4)4 8X mm的钢管，管路系统的能量损失与流速的关系为SW f =2 (不 包 括 出 口 能 量 损 失),试求：(1)水的流量；(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 间列柏努利方程题 1 3 附 图 1 0 mz l g +

12、p2plp 1 1 2 +u l 2 =z2g+2+u2+E Wf P 2 P 2(1)简化：z l g =1 2 +u 2 +E W f P 2即 解 得 流 量1 0 X =8 0 X 103122+u2+2 1 0 0 0 2u 2 =sV SJI4d 2 u 2 =X X =X 1 0?3 m 3 /s =3 /h5（2）流量增加2 0%,则 u 2 =X =s此时有z 1 g =，z l =（P 21 2 +u2+Wfp 28 0 X 1 0 3 1 +X 2 +X 2 ）/=1 0 0 0 2即高位槽需提升。14.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

13、恒定，其液面上方的压力为（表压），精储塔内操作压力为（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液 面 30m,管内径为140mm,丙烯密度为6 00kg/m3现要求输送量为40X 103kg/h,管路的全部能量 损 失 为 15 0J/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间列柏努利方程：题 1 4 附图z l g+plp l l 2 +u l2+We =z2 g +2+u2+EW f p 2 P 2 pl+We =z 2 g+p 2?pl p21 2+u 2+E W f p 2简化：PWe =Pms P21 2+u2+z2 g+EW f 24

14、0 X 10 3 X 600 3600=s X 2u2=；.We=?X 10 6 1 +X 2+30 X+150 600 2=?kg，不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中15.用压缩空气将密闭容器中的硫酸压送至敞口高位输送管路为6 3 7 X 如附图所示。输送量为 2 m 3/h,槽，6 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1830kg/m3o试计算压缩空气的压力。解：以容器中液面为1-r 面，管出口内侧为2-2 面，且 以 1-11面为基准，在 1-V 2-2 间列柏努力方程：p l p l 2 1 2 u l+z l=2

15、+u 2+z 2+E h f p g 2 g p 2g简化：P1 1 2 =u2+z 2+E h f P g 2 g其中：u 2=Vs 2/3600=s n 2 X 2 d 4代入：pl=P g(1 2 u2+z2+E h f)2g 1 X 2+12+1)2 X=1830 X X(=234kPa(表压)16.某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为445X。当阀门全关时，压力表的读数为7 8 kP a。当阀门全开时，压力表的读数为7 5 kP a,且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为f=u 2 J/kg（u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

16、量（m3/h）解：（1）阀门全关,水静止题 1 6 附图1hP =P gh：.h =p 7 8 X 10 3=3=P g 10 X（2）阀门全开：在 水 槽 1-P面与压力表2-21面间列柏努力方程：7z l g+plp l l 2 +u l2=z2 g +2+u2+EW f p 2 P 2 p2 1 2+u 2+E W f p 2简化：z l g=X =解之：7 5 X 10 3 1 2 2+u 2+u 2 1000 2u 2=s4流量：V s=n d2 u2=X 2 X =X 10?3 m 3/s=3/h17.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6 8 9 X

17、,碱液在其中的流速为s；泵出口管为6 7 6 X 3mm。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40J/kg（不包括出口）蒸发器内碱液蒸发压力保持在20kP a （表压），碱液的密度为1100kg/m3,设 泵 的 效 率 为 5 8%,试求该泵的轴功率。解：取贮槽液面为卜1 截面，蒸发器进料口管内侧为2-2 截面，且 以 1 T截面为基准面。在 1-1与 2-2 间列柏努利方程:题 1 7 附图z l g+plp 1 1 2 4-u l2+We =z 2 g+2+u 2+S W f p 2 P 2We =(z 2?z l)g+z l=O；z 2=7 m；(

18、a)或p?pl 1 2 2(u 2?u l)+2+Z W f 2 P(b)其中：pl=O (表 压)u l O ；p2=20X 10 P a (表压)3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:u 2=u 入(d 入 2 8 2)=()2=m/s d 2 7 0P=1100 kg/m3,SWf=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We =7 X +碱液的质量流量1 20 X 10 3 X 2+40=129 2 1100J/kgms =JI4d 2 u 2 P =X 2 X X 1100=2kg/s泵的有效功率N e =We m s

19、=129 X =1125 W=泵的效率为5 8%,则泵的轴功率N=N enkW18.如附图所示，水 以 15 m3/h的流量在倾斜管中流过，管 内 径 由 100mm缩 小 到 5 0mm。A、B两点的垂直距离为。在两点间连接一 U 形压差计，指示剂为四氯化碳，其密度为15 9 0 kg/m3o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m m?(2)若保持流量及其他条件不变，而将管路改为水平放置，压差计的读数有何变化？则 解：在 1-1 与 2-2 截面间列柏努利方程z l g +其中：u l=p lp l 12+ul 2=z2g+2+u2+E Wf p 2 P 2

20、=1 5 /3 6 0 0 X=sV S 1 2u 2 =V S2 21 5 /3 6 0 0 X 2s题 1 8 附图z 2?z l=S W f =0(1)p l?p 2P1 2 =(z 2?z l)g +(u 2?u l2 )2=X+X?)=由静力学基本方程：9(p l+P g z l)?(p 2 +P g z 2 )=(P 0?P)g RR=(p l+P g z l)?(p 2 +P g z 2 )(pl?p2)+pg(zl?z2)=(p 0?P)g(P 0?P)g X 1 0 0 0?1 0 0 0 X X =(1 5 90?1 0 0 0)X(2)故 U形压差计两侧为左低右高。(2)

21、当管路水平放置时：由柏努利方程p l?p 2PP l?P 21 2 (u 2?u l2 )2 R g (P 0?P )由静力学方程PP两式联立:R g (P 0?P )P1 2 (u 2?u l2 )2可见，流量不变时，u l,u 2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 k g/m 3,循环量为4 5 m 3/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B 流至A 的压头损失为1 2 m,问：(1)若泵的效率为7 0%,则泵的轴功率为多少？(2)若 A 处压力表的读数为1 5 3 k P a,则 B 处压力表

22、的读数为多少？解：(1)对于循环系统：H e =E h f =9+1 2 =2 1 m题 1 9 附图N e =H e?Vs P g =2 1 X 4 5轴 功 率：N =3 6 0 0X 1 1 0 0 X =N e =n(2)A-B 列柏努力方程：pA pl 212+uA+zA=B+uB+zB+E h f AB p g 2 g p g 2 g1 0简化：p A p B =+zB+h f AB P g P g1 5 3 X 1 0 3 =p B+1 1 0 0 X X (7 +9)，p B=?1 96 5 6 p a (表)B 处真空度为 1 96 5 6P a。2 0.用离心泵将2 0 水

23、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47 6 X。水流经吸入与压出管路(不包括喷头)的能量损失分别，式中，u为水在管内的流速。在操作条件下，泵入为f 1 =2 u 2及 EW f 2 =lOu 2 (J/k g)口真空表的读数为，喷 头 处 的 压 力 为(表 压)。试求泵的有效功率。解：以水槽液面为1T截面，泵入口处为 2-2 截面，且 以 1T面为基准面。在两截面间列柏努利方程zl g+plp l l 2 +ul2=z 2 g +2+u 2+S Wf l p 2 P 2 p2 1 2+u2+SW f 1=0 P 2简化为z2 g+题 20附图即 解得X?u

24、 2=sX 1 0 3 1 2 2+u 2+2 u 2=0 1000 2在 水 槽 I T 截面与喷头处3-3 截面间列柏努利方程zl g+plp 1 1 2+ul2+W e=z 3 g+3+u 3+E W f p 2 P 2 p3 1 2+u3+E W f p 2简化为W e=z 3 g+p3即 其中W e=z 3 g+u=u 3 =u 2 =sp l 2 2+u 3+2 u 2+lOu 2=z 3 g+3+3 P 2 P11则 水的流量：泵有效功率W e=14 X+m S=Vs P=X 10 3+X 2=kg 1000H 2 d UpXXX 1000=s 4N e =m S W e =X

25、=2 5 4 4 W =2 1 .2 5 水 以 3 5 nl3/h 的流量在巾7 6 X3 m m 的管道中流动，试判断水在管内的流动类型。解：查附 录 2 5 水物性：P =m 3 ,P =u=V s23 6 0 0 =s X 23 5R e =d u pX 996 .95 X =X 1 0 5?4 0 0 0?3 X 1 0为湍流2 2 .运动黏度为X1 0 5 m 2/s 的有机液体在b 7 6 X的管内流动，试确定保持管内层流流动的最大流量。解：R e =d u P d u =2 0 0 0 v p 2 0 0 0 v 2 0 0 0 X X 1 0?5 =s dn 2 d u m

26、a x =X 2 X=X 1 0?3 m 3 /s 4u m a x =V m a x =3 /h长 23.计 算 1 0 水 以 X1 0 3 m 3/s 的流量流过。5 7 义、2 0 m 水平钢管的能量损失、（设管壁的粗糙度为）压头损失及压力损失。解:u=V s 2 =Xio?3 X 2 =s1 O水物性：P =k g/m 3 ,u =X 1 0?3 p a?sR e =d u p X X=XIO 4 u XIO?31 2ed=5 0查得X=1 u 2 2 0 2 =X X =k g d 2 2E W f =XE hf=Wf/g=A Pf=Wf?p=1 5 5 2 5 P a2 4.如附

27、图所示，水从高位槽流向低位贮槽，管路系统中有两个90。标准弯头及一个截止阀,管 内 径 为 1 0 0 m m,管 长 为 2 0 m。设 摩 擦 系 数 X=,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i-r 面，低位贮槽液面为2-2 截面，且 以 2-2 面为基准面。在 1-1 与 2-2 截面间列柏努利方程：12p l 2p zl g+ul+l=z2g+u2+2+W f 2P 2P其中：z l=4；z 2=0；简化得 u l O；u 2、0；pl=0 （表压）；p2=0 （表压）114 m 2 2 z l g =S W f题2

28、4附图各管件的局部阻力系数：进口突然缩小90。标准弯头2个 截 止 阀（全开）出口突然扩大C 二一 X2 二一一2 c =+二1?U2?20?U2?ZWf=?S+X?=?+X=2?d?2?2?1 34 X =2 u =m/s水流量V S 二冗 2du 二 X X =3 /s=3 /h 4（2）截止阀关小至半开时：截止阀半开的局部阻力系数此时总阻力C 二l?u 20?u?2 W f =？2C +入？=？+X =，2?d?2?0.1?2?阀门关小后，局部阻力发生变化，但由于高位槽高度z l 不变，所以管路总阻力不变，即 2 Wf =S W f222 =2V S u =V S u即流量减少1 0%o

29、7.5 =0 .92 5.如附图所示，用泵将贮槽中2 0 的 水 以 4 0 m3/h 的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定,且 相 差 2 0 m,输送管内径为1 0 0 mm,管子总长为80 m（包括所有局部阻力的当量长度）。试计算泵所需的有效功率。（设管壁的粗糙度为解：u=4 0 V s 3 6 0 0 =s=n 2 X d 42 0 水物性：P =m 3 ,uRe=duP X X=X 10 5?3 U X 10根 据 /d=/100=,查 得 X =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：zl g+plp l l 2 +ul2+W e=z 2 g +2+u 2

30、+E Wf p 2 P 214简化：而：W e=z 2 g+Z W fW f=X 1+Z le u 2 80 2=X X=kg d 2 2AW e=20 X+=kgm s=V s?p=403600X=sNe=W e?m s=X=2398W2 6.有一等径管路如图所示，A 至 B 的总能量损失为EW f。从若压差计的读数为R,指示液的密度为P 0,管路中流体的密度为P,试 推 导 SW f 的计算式。解：在 A-B截面间列柏努利方程，有p 1 2 1 2 zAg+uA=z B g +B+uB +EW f p 2 P 2等径直管，故上式筒化为pA题 26附图zAg+pAp=z B g +P BP+

31、E W f p A?pBE W f =(zA?zB)g+对 于 U形压差计，由静力学方程得P(1)p A +z A pg =p B +(z B?R)pg +R p O g (p A?p B)+(zA?zB)p g =R(P0?P )g(1)、(2)联立，得(2)EW f =R(P 0?P )gP27.求常 压 下 3 5 的空气以1 2 m/s的速度流经1 2 0 m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 3 0 0 mm,宽 为 2 0 0 mm。(设 d =)解：当量直径：1 5d e =4 a b 2 a b 2 X X =2(a +b)a +b +3 5 c 空气

32、物性：P =m 3,二 X 1 0?6 p a?sR e =由ed e u PX X 1 2 =X 1 0 5?6 X 1 0d=，查得入二1 u2 120 12 2=X X=684J/kg de 2 2/.EW f=XAP f=L W f?p=684 X=黏 度 为 mPa s 的 2 8.如附图所示，密 度 为 800 kg/m3、液体，由敞口高位槽经6114X4mm的钢管流入一密闭容器中，其 压 力 为（表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为s,管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度 d=,试计算两槽液面的垂直距离A z。解：在高位 槽 1 截面到容器2 截面间列柏努力方程：题 2 8

33、附图zl g+plp l l 2 +ul2=z 2 g +2+u 2+S W f P 2 P 2 zg=p2+EW f简化：PRe=由du PudX 800 X=X 10 4 X 10?3e=，查 得 入=管路中：进口 90弯头半开闸阀出口g=12 个1 6，E W f =(X1 u 2 3 0 +1 6 0 2+&)=X +2 X +1)X d 2 2=J/kg/.A z =(p2 X 1 0 6+E Wf)/g=(+/=P 80 02 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3 6 0 0 m3/h,废气的物理性质与5 0 的空气相近，在

34、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 nl m。输气管与放空管的内径均为2 5 0 mm,管长与管件、阀门的当量长度之 和 为 5 5 nl (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,己估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为 管壁的绝对粗糙度取为，大 气 压 力 为 k P a。试求鼓风机的有效功率。解：以吸入管测压处为1-r面，洗涤塔管出口内侧为2-2 面，列柏努力方程：zl g +P lp 1 1 2 +u l 2 +W e=z 2 g +2 +u 2 +E W f P 2 P 2 P l +W e=Z 2 g +E W f简化

35、：P题 2 9附图其中：p l =P H 2 0 g R =1 0 0 0 X X =au=V s X d23 6 0 0 二 s X 2P =m 3 ,u =X 1 0?6 p a?s3 6 0 05 0 空气物性：R e=d u P XX=X 1 0 5?6 U X 1 0又查得ed=2 5 0入=1 7E W f =(X =(X1 +E l e u 2 +&进+g 出)+Wf塔 2 dl +Ele u2Ap+g 进+g 出)+d 2P 5 5 2 X 1 0 3 +X +2=X=3 3 75 J/k gA W e=z 2g+EWf?pl/p=1 5 X +3 3 75?/=k gA N

36、e=m s?W e=V s?P?W e=3 6 0 03 6 0 0X X =3 0.密 度 为 85 0 k g/m3 的溶液，在内径为的管路中流动。当流量为X 1 0-3 m3/s 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=V S 2 =X 1 0?3 X s设液体在管内为层流流动，则A p f 二3 2 日l u d 2=4 5 0 X =?s 3 2 X 6 X黏 度 校 核 R e：R e=p f d 2 3 2 1 ud P u X 85 0 X =1 0 3 8 2 0 0 0 u流动为层流，以上计算正确。该液体的黏度为

37、31.黏 度 为 3 0 c P、密 度 为 9 0 0 k g/m3 的某油品自容器A流过内径4 0 mm的管路进入容器B。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2 0 m（均包括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和。现将阀门打开至1/41 8 题 31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：p l?p a X 1 0 3 zA =1 0 m P g 9 0 0 X zB =p 2?p a X 1 0 3

38、 =5 m P g 9 0 0 X当阀打开1 4开度时，在 A与 B截面间列柏努利方程：zA g +其中：12pA12puA+=z Bg+u B +B+S Wf2 P 2 Pp A =p B =0 （表压），u A =u B =0则有1 +SI e u 2 （z A?z B ）g =W f =X d 2（a）由于该油品的黏度较大，可设其流动为层流，则6 4 6 4 u =R e d P u6 4 u 1 +Z 1 e u 2 3 2 u (1+S le)u=2dpudd2p代 入 式(a),有(z A?zB )g =.*.u =d 2 P (z A?zB )g 2 X 9 0 0 X (1 0

39、?5)X =二 m/s 3 2 u (1 +S 1 e)3 2 X 3 0 X1 0?3 X (5 0 +3 0 +2 0)校核：假设成立。R e=d p uUX 9 0 0 X =0 ,d3 2.2 0 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5 m。输送管为4 3 8 X 3 mm的 钢 管（=）总 长 为 1 0 0 m（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=E W fB|J：zg=X1 +E le u 2 d 2代入数据：1 0 0 u 2 5 X =AX 2化简得：入 u 2 =2 0d查完全湍流区设=3 2X =u =sX

40、=,由（1）式得由附录查得2 0 C 苯物性:P=8 7 9 kg m 3H =mPa sRe =d P uX 8 7 9 X =X 1 0 4 X 1 0?3查图，入=再设入 二，由（1）得 u 二 sX 8 7 9 X =X 1 0 4?3 X 1 0假设正确Re =查 得 X =.u =s流量：V s =3 3 n 2 d u =X 2 X =X 1 0?4 m=m s h 43 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 1=1 2 0 0 m,d 1 =；1 2 =8 0 0 m,d 1 =o 已知总管中水的流量为s,水 温 为 2 0 ,试求各支路中水的流量。（设管

41、子的粗糙度为）解：设两支路中的流动均进入阻力平方区，由/d l=/6 0 0 =及/d 2 =/8 0 0 =,查得 X 1 =,X 2 =VS 1 :VS 2 二 二5 d l5 d 2 :X I (1 +Z 1 e )1 X 2 (1 +S 1 e )255:=:X 1 2 0 0 X 8 0 0VS 2 =又VS 1 =1VS=VS1 +VS 2 =2 1J V SI =VS=3 /sV S 2=S l=X=3/s校 核 Re：支 管 1：u l=V SI =X 2 =sRe i =d IP UI X 1 0 0 0 X =X 1 0 6?3 P 1 X 1 0流动接近阻力平方区，入1二

42、 o支 管 2：u 2 =VS 22 2X 2=sRe 2 =d 2 P u 2X 1 0 0 0 X =X 1 0 6?3 1 X 1 0流动接近阻力平方区，入1=。故以上计算有效。两支管的流量分别为3 /s、3 /s3 4.如附图所示，高位槽中水分别从BC与 BD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 0 m。AB管段的内径为3 8 mm、长 为 2 8 m；BC与 BD支管的内径相同，均为 3 2 m m,长度分别为1 2 m、1 5 nl（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。试求：（1）BC支路阀门全关而B D 支路阀门全开时的

43、流量；（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。题 34附图1 0解：（1）在高位槽液面与B D 管出口外侧列柏努利方程：P1p l l 2+z l g+ul 2=2+z 2g+u2+EW f P 2 P 2简 化：A zg=E Wf A B D2 2而E W f A B D =E W f A B +E W f B D =X1 A B u l2 1 u 2 +X B D 2 d l 2 d 2 2有：1 0 X =化简2 2 8 u l2 1 5 u 2 +2 22 +2 =又由连续性方程：u 2 =（代入上式:d l 2 3 8 )u l=()2 u l=d 2 3

44、2+X u l2 =解得：u l=s流量：V s =3 3 n 2 d 1 u l=X 2 X =X 1 0?3 m=m s h 4(2)当 B D,BC支路阀均全开时：Q C ,D出口状态完全相同，分支管路形如并联管路，W f B c=E W f B D221BCu31BDu2X=Xd3 2 d 2 22 2 A 1 2 u 3 =1 5 u 2u 3 =2又(1)Vs l=Vs 2 +Vs 3JT4d l2 u l=JI42 d 2 u 2 +JI42 d 3 u 33 8 2 u l=3 2 2 u 2 +3 2 2 u 3 =3 2 2 X 2u l=2在高位槽液面与BD出口列柏努利方

45、程：(2)Z?g=E W f =1：W f A B +W f B D2 31 0 x=2 2 8 u l2 1 5 u 2 +2 22 +2 =(3)将(2)代 入(3)式中：2 2 X 2 u 2 +2 =解得：u 2 =m s流量：V s i =Vs 2 =Vs 3 =u l=msu 3 =ms3 3 J i 2 d 1 u l=X 2 X =X 1 0?3 m=m sh433 n 2d2u2=X 2 X =X 1 0?3 m=m sh433 n 2d3u3=X 2 X =X 1 0?3 m=m s h 43 5.在内径为8 0 mm的管道上安装一标准孔板流量计，孔 径 为 4 0 mm,

46、U 形压差计的读数为3 5 0 mmH g。管内液体的密度为1 0 5 0 kg/m3,黏 度 为，试计算液体的体积流量。解：A 0 4 0 =()2 =A 1 8 0设 Re Re c,查得 C O=V s =C 0 A O32R g(P l?P)2X X (1 3 6 0 0?1 0 5 0)X 9 8 1 =X X 2 =X1 0?3 m s P 1 0 5 0u 二Vs 1 2X 1 0?3 X 2=msRed lu PX X 1 0 5 0 =X 1 0 5?3 X 1 04而 Re c=7 X 1 0Re Re c假设正确，以上计算有效。3 6.用离心泵将2 0 水从水池送至敞口高

47、位槽中，流程如1 2附图所示，两槽液面差为1 2 m。输送管为6 5 7 X 的钢管，2 4题 3 6附图吸入管路总长为2 0 m,压出管路总长为1 5 5 m(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 2 0 mm,流量系数为，U 形压差计的读数为6 0 0 mmH g。摩 擦 系 数 可 取 为。试求：(1)水流量，m3/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。解：V s =C 0 A 02 Rg(P 0?P)P2 X X X (1 3 6 0 0?1 0 0 0)1 0 0 03=X X 2=X 1 0?3 m3s=mh(2)以

48、水池液面为1?1面，高位槽液面为2?2,面，在 1?1,2?2面间列柏努利方程：P1p 1 1 2 +u l2 +z l g+W e=2+u2+z 2g+E W f P 2 P 2We =zg+S W f简化：而f =XVs1 +le u 2 d 2=X 1 0?3 X 2 =m其中：u二2sW f =X1 7 5 2 X =J kg 2A We =1 2 X +=Jkg(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：plP1 1 2 +ul2+z lg =3+u 3 +z 3 g+E W fl?3 P 2 P 2p3 1 2 +u 3 +Z 3 g +E W f 1?3 P

49、225简化为0=其中Ep3W f 1?3=X(1+1)de 吸入u3 2 20 2=X X=kg 2 21 2 2=?(u 3+Z 3 g+E W f 1?3)=?(+X+=?p 2 2p 3=?p=?X 10 3 Pa=?即泵入口处真空表的读数为。3 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，U 形压差计读数为2001Tlm。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，且 U 形压差计中的指示液相同。问此时文丘里流量计的U 形压差计读数为若干？解：由流量公式：VS=C 0 A02 RI g(P 0?P)PVS=C V A O2 R2 g(P 0?P)P流量

50、相同时,C R2 2=(0)2=()=RI C V故文丘里流量计的读数R 2=RI=X 200=、温 3 8.某气体转子流量计的量程范围为4 60m3/h。现用来测量压力为60kPa(表 压)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 R为常数，当 地 大 气 压 为 k P a)解；操作条件下氨气的密度：pM +60)X 10 3 X p 2=m 3 RT X(273+50)VS 2-VS1P l 1 .2=P 2即同一刻度下，氨气的流量应是空气流量的 倍。此时转子流量计的流量范围为4X 60Xh,即 m3/ho2639.在一定转速下测定某离心泵