化工参考资料原理习题解答

1、第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为 CO2 13，N2 76， H2O 11（体积） ，试求此混合气体在温度 500、压力 101.3kPa 时的密度。解：混合气体平均摩尔质量Mm yiMi (0.13 44 0.76 28 0.11 18) 10 3 28.98 10 3kg/mo l混合密度pM mRT33101.3 103 28.98 10 38.31 (273 500)30.457kg/m 32已知 20时苯和甲苯的密度分别为 879 kg/m3和 867 kg/m3, 试计算含苯 40及甲苯 60（质量）的 混合液密度。解：1a1 a20.40.6m1 2 879 86

2、7混合液密度3m 871.8k g / m3某地区大气压力为 101.3kPa，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa。若在大气压力为 75 kPa 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pa p表pa p表p表 （pap真 ）pa （101.3130） 75 156.3kPa 4如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m3 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。题 4 附图解：液面下测压口处压力p p0g z p1 ghz p1

3、gh p0 zgp1 p0g(58 42) 103900 9.810.55 2.36mBD题 5 附图5. 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 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 800 kg/m3和 1000 kg/m3。（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 pa油gh1水 gh2 pa水 gh油 h1水 h2油 800hh1 h20.7 0.6 1.16m水 水 1 2 1000（ 2） pA pB pC pD6为测得某容器内的压力，采用如

4、图所示的U 形压力计，指示液为水银。已知该题6 附图液体密度为 900kg/m3，h=0.8m ，R=0.45m。试计算容器中液面上方的表压。解：如图， 1-2 为等压面。p1 p ghp2 pa0gRp gh pa0 gR则容器内表压：p pa0gR gh 13600 0.45 9.81 900 0.8 9.81 53.0 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 180mm，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 1000kg/m 3和 13600 kg/m 3。解 ：图

5、中， 1-1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p1 p1 ，p2 p2又p1 pAgmp1 p20 gR p20gRpBg(m R) 0 gR所以 pA gm pBg(m R) 0 gR整理得pA pB ( 0 )gR由此可见，题 7 附图计放置的位置无关。代入数据pA pB (13600 1000) 9.81 0.18 22249Pa8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/m3，读数 R 为3 12mm 。为了提高测量精度

6、， 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/m3， 指示液 C 为煤油，密度为 850 kg/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p1 p2 Rg 0用双液体 U 管压差计测量时，有p1 p2 R g( A C )因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放大倍数R0R A C1000920 85014.3此时双液体 U 管的读数为R 14.3R 14.3 12 171.6mm9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78kPa，

7、求气压管中水上升的高度 h。解 :p gh pa水柱高度h pa p378 1033103 9.817.95m10硫酸流经由大小管组成的串联管路， 其尺寸分别为 764mm 和 573.5mm。已知硫酸的密度为 1830 kg/m 3，体积流量为 9m3/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 : 76 4mmms Vs 9 1830 16470kg/hu120.785d 29 / 360020.785 0.06820.69m/sG1 u1 0.69 1830 1262.7kg/(m2 s)(2) 小管 : 57 3.5mm质量

8、流量不变ms2 16470kg/hu220.785d 229 / 360020.785 0.0521.27 m/s或:u2 u1（d1 ）2 0.69（68）2 1.27m/sd250G2 u2 1.27 1830 2324.1kg/（m 2 s）11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 1m/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 （不包括出口） ，试确定 高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。p11u1221z1g解: 以高位槽液面为 1-1 面,管出口内侧为 2-2 面,在 1-1

9、2-2 间列柏努力方程 :简化:H (1u22Wf )/g21(1 1 20) 9.81 2.09m2z2 g p2 12u22Wf12一水平管由内径分别为 33mm 及 47mm 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 1m 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70mmH2O，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：p1 1 u12 g 2gz2 p2 1 u22h fg 2g其中： z1 z2u2h p1 p21(u22u12)hf 1 (1.2322.52 )0.07 0.17mg2g 2

10、1 f2 9.81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。13如附图所示， 用高位槽向一密闭容器送水， 容器中的表压为 80kPa。 已知输送管路为 48 3.5mm 的钢管，管路系统的能量损失与流速的关 系为 Wf 6.8u2 （不包括出口能量损失） ，试求：（ 1） 水的流量；（ 2） 若需将流量增加 20，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z1gp1122u1z2g p2 1u22 Wf简化： z1g p2 1 u22Wf1）10 9.81380 10310001 u22 6.8u222解得 u2

11、1.57m/s流量VSd2u2 0.785 0.0412 1.57 2.07 10 3m3/ s 7.45m3/hS 4 22)流量增加 20，则 u2 1.2 1.57 1.88m/s此时有z1g p2 12 u2Wf 80 10 1 2 2z1 （ 1.882 6.8 1.882 ）/9.81 10.78m1000 2即高位槽需提升 0.78m 。14附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，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），精馏塔内操作压力为 1.3MPa （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 600k

12、g/m3 。现要求输送量为 40 103kg/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 间列柏努利方程 :z1gp1122u1p2 1 2We z2g2 2u22Wf简化 :p1 We z2g p2 21 u22W fp2 p11u22 z2gW f240 103360060020.785 0.1421.2m/s(1.3 2.0) 106600121.22 30 9.81 1 5 02721.6J/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

13、位槽，如附图所 示。输送量为 2m3/h，输送管路为 37 3.5mm 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 3。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1-1 面为基准 ,在 1-1 2-2 间列柏努力方程 :题 15 附图简化:p1g1 u12 z1 p2 1 u22 z2hf2g 11 2g 22fp1g12 u2 2g 2z2hfVs2 / 3600其中 : u2 s 2 0.786m/sd 2 0.785 0.0324d12代入: p1g(21g u22 z2hf)18

14、30 9.8112 9.810.7862 121)234kPa (表压 )16某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为 452.5 mm。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 kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为Wf u 2 J/kgu 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（ m3/h）。 解: （1）阀门全关 , 水静止p gh78 103103 9.817.95m（2） 阀门全开 :在水槽 1-1 面与压力表 2-2 面间列柏努力方程z1gp1 1 u1221z2g p2 1 u22 W

15、fp2 1 2简化 : z1g p2 12u22Wf37.95 9.811u22275 1031000解之 : u2 1.412m/s流量 : Vs 4d 2u2 0.785 0.042 1.412 1.773 10 3 m3/s6.38m3 /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 89 3.5 mm，碱液在其中题 17 附图的流速为 1.5m/s；泵出口管为 763mm。贮槽中碱液的液面 距蒸发器入口处的垂直距离为7m。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20kPa（表压），碱液的密度为 1100kg/m 3。设泵

16、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截面，且以 1-1 截面为基准面。在 1-1 与 2-2 间列柏努利方程：p1 1 2p2 1 2z1g1 2u12 We z2 g 22u22Wf （a）1 2 2 p2 p1或 We （z2z1）g2（u22u12）21 Wf（b）其中： z1=0；p1=0 （表压）； u103z2=7m；p2=20 10 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：u2 u入 (dd入2 )2 1.5(8702)2 2.06 m/s3 =1100 kg/m 3， Wf=

17、40 J/kg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 9.81 1 2.062e2320 103110040 12 9 J/kg碱液的质量流量22msd22u2 0.785 0.07 2 2.06 1100 8.72 kg/s4泵的有效功率N e Wems 129 8.72 1125W 1.125kW泵的效率为 58%，则泵的轴功率NekW1.1251.940.5818如附图所示，水以 15m3/h 的流量在倾斜管中流过，管内径由100mm 缩小到 50mm。A、 B 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

18、3。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，而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z1gp112u12 z2g p212u22Wf2其中： u1VS15 / 3600u20.785d120.785 0.120.531m/sVS15/ 360020.785d 2220.785 0.0522.123m/s题 18 附图z2 z1 0.1m Wf 0p1 p21 2 2 (z2 z1)g 2(u22 u12)1)220.1 9.81 0.5 (2.1232 0.5312 ) 3

19、.093由静力学基本方程：(p1 gz1) (p2gz2 ) ( 0 )gR(2)( p1 gz1 ) (p2gz2 )( 0 )g(p1 p2) g(z1 z2 )( 0 )g3.093 1000 1000 9.81 0.1(1590 1000) 9.810.365m故 U 形压差计两侧为左低右高。2)当管路水平放置时：由柏努利方程p1 p2 1(u22 u12)2 2 1由静力学方程p1 p2 Rg( 0 )两式联立：Rg( 0 ) 21 (u22 u12)可见，流量不变时， u1,u2不变，即 U 形压差计读数不变。19附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m3，循环

20、量为 45 m3/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 9m，由 B 流至 A 的压头损失为 12m，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 153kPa，则 B 处压力表的读数 为多少？解 : (1) 对于循环系统 :Hehf 9 12 21mNe He Vs g 21 453600 1100 9.81 2.83kWN 2.83轴功率 : N e 2.83 4.04kW 0.7(2) AB 列柏努力方程 :pAg21g u 2A2g AzApB1 uB2 zBh fABg 2g BBfAB简化:pApBgA gBzB

21、hfAB153 103 pB 1100 9.81 (7 9)pB19656pa(表)B处真空度为 19656 Pa。20用离心泵将 20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76 2.5 mm。水流经吸入与压出管路 （不包括喷头） 的能量损失分别为2Wf 1 2u2及 Wf 2 10u式中， u 为水在管内的流速。在操作条件下，泵入口真空表的读数为 （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 面为基准面。在两截面间列柏努利方程26.6kPa ，喷头处的压力为z1gp1 1u1221z2 g p2 12u22Wf1

22、简化为z2g p2 12u22Wf1 0（J/kg），98.1kPa1-126.6 103 1 2 2即 1.5 9.81u22 2u 22 01000 2解得u2 2.18m/s在水槽 1-1 截面与喷头处 3-3 截面间列柏努利方程p11 2p31 2z1g1 u12Wez3g 3 u32Wf简化为We z3 g p3 1u32Wf即Wez3 gp31 u322u210u2z3gp312.5u32其中 u u3 u2 2.18m/s98.1 103则We 14 9.81 12.5 2.182 294.8J/kge 1000水的流量：mS Vsd2u 0.785 0.0712 2.18 10

23、00 8.63k g/ s4泵有效功率N e mSWe 8.63 294.8 2544W 2.544kW32125水以 35m3/h的流量在 763mm 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 :3 996.95kg/m 3, 0.903cP1020.785d2353600 2 2.53m/s0.785 0.07Re du0.07 996.95 2.530.903 10 31.955 105 4000为湍流522运动黏度为 3.2105m2/s的有机液体在 763.5 mm 的管内流动，试确定保持管内层流流动的最大流量。23计算力损失。24.解: Re du du2

24、000umaxVmax10水以2000 2000 3.2 10 50.0690.927m/sd 2umax 0.785 0.0692 0.927 3.46 10 3m3 /s4312.46m3 /h32.7103m3/s 的流量流过 573.5mm、长 20m 水平钢管的能量损失、压头损失及压设管壁的粗糙度为 0.5mm )Vs2.7 10 3解 : u s 2 2 1.376m/s0 .785 d 2 0.785 0.05210 水物性 :33 999.7kg/m 3, 1.305 10 3pa sRe du 0.05 999.7 1.376 5.27 1041.305 10 30.5 0.

25、0150查得 0.04122Wf l u 0.041 20 1.376 15.53J/kgd20.05 2hfWf /g 1.583mPfWf15525Pa如附图所示，水从高位槽流向低位贮槽，管路系统中有两个90o标准弯头及一个截止阀，管内径为 100mm ，管长为 20m。设摩擦系数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。11解： 如图取高位槽中液面为 1-1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12p1z1gu1z2g2其中：z1=4；u10；z2=0；u20；简化得z1gWf2-2截面间列柏努利方程：各管件的局

26、部阻力系数：进口突然缩小90o标准弯头 2 个截止阀（全开）出口突然扩大1 2 p2 u22Wf2p1=0（表压）；p2=0（表压）0.50.75 2 1.56.01.024m题 24附图0.5 1.5 6.0 1.0 9.0Wfdl u29.0 0.03 02.01 u2 7.5u224 9.81 7.5u 2u 2.29 m/s水流量VSd2u 0.785 0.12 2.29 0.018m3 /s 64.8m3 /h42）截止阀关小至半开时：截止阀半开的局部阻力系数 9.5此时总阻力2Wf l u d2212.5 0.03 02.01 u2 9.25u2阀门关小后，局部阻力发生变化，但由于

27、高位槽高度z1 不变，所以管路总阻力不变，即WfWf7.5u29.25u212题 25 附图z1gp11u12 We z2 g2p2 12u22Wf即流量减少 10。25如附图所示，用泵将贮槽中20 的水以 40m3/h 的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为 100mm ，管子总长为 80m（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 0.2mm）解 : u Vs 3600 2 1.415m/s d2 0.785 0.124320水物性： 998.2kg/m 3 , 1.005cP1.405 105Re du 0.1 998.2 1

28、.34151.005 10 3根据 /d 0.2/100 0.002 ，查得 0.025在贮槽 1 截面到高位槽 2 截面间列柏努力方程简化 : We z2 gWf而 :Wfl le u 0.025 80 1.415 20.0J/kgd 2 0.1 2We 20 9.81 20.0 2 1.62J/ k gms Vs403600 998.2 11.09kg/sNe W e ms 216.2 11.09 2398W 2.40kW26有一等径管路如图所示， 从 A 至 B 的总能量损失为 Wf 。若压差计的读数为 R，指示液的密度为 0 ，管路中流体的密度为，试推导 Wf 的计算式。解：在 A-B

29、 截面间列柏努利方程，有题 26 附图zAgpA 1u2A zBg pB 1 uB2 Wf22等径直管，故上式简化为13zAgpAzB g pBWfW f (zA zB )g p A pB1）对于 U 形压差计，由静力学方程得pA zA g pB （zB R） g R 0 g(pA pB ) (zA zB ) g R( 0 )g (2)（1）、（2）联立，得WfR( 0 )g27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 d 0.0005）解 : 当量直径 :35空气物性 :36

30、1.1465kg/m 3 , 18.85 10 6pa s4abde2(a b)2ab ab2 0.3 0.20.3 0.20.24mRe deu0.24 1.14656 12 1.752 10518.85 10 6由 d 0.0005 ,查得0.019Wfde 20.0190.241202684J/kg题 28 附图PfWf 684 1.1465 784.2Pa28如附图所示， 密度为 800 kg/m 3、黏度为 1.5 mPas 的 液体，由敞口高位槽经 114 4mm 的钢管流入一密闭容器 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

31、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z 。14解 : 在高位槽 1 截面到容器 2 截面间列柏努力方程z1g p1 1u121 2 1z2 g p2 1u22 W f简化:p2zgp2WfduRe0.106 800 1.51.5 10 38.48 10 4由 d 0.002 , 查得 0.026管路中 :进口0.590弯头0.75半开闸阀4.5出口1u22个Wf( l ) (0.026 d230 1601.520.5 2 0.75 4.5 1)0.106260.87J/kg6z (p2 Wf )/g (0.16 1060.87 ) / 9.81 26.6mf

32、 80029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 3600m3/h，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 60mm。输气管与放空管的内径均为 250mm，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平面的垂直距离为 15m，已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为 2.45kPa。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 1-1面 ,洗涤塔管出口内侧为 2-2 面, 列柏努力

33、方程 :z1gp1 12u12We z2g p2 12u22Wf题 29 附图15简化:P1 We Z2gW f其中 : p1H2OgR 1000 9.81 0.06 588.6paVs360050空气物性 : 1.093kg/m 3 , 19.6 10 6 pa s20.785 d 236000.785 0.25220.38m/sRe du0.25 1.093 20.3819.6 10 652.84 1050.15 0.0006d 250查得 0.018Wfl ledWf塔le2 )u 进 出 )2p(0.018550.251.5)220.382232.45 1031.0933375 J/k

34、gWe z2 g Wf p1 /15 9.81 3375 588.6 / 1.093 2983.6J/kgNe msWe Vs We 360036001.093 2983.6 3.26kW30. 密度为 850kg/m 3的溶液， 在内径为 0.1m 的管路中流动。 当流量为 4.2 10-3m3/s 时，溶液在 6m 长 的水平管段上产生 450Pa 的压力损失，试求该溶液的黏度。32 lud2黏度pfd232lu450 0.1232 6 0.5350.0438Pa s16解：流速VS4.2 10 3u S 2 2 0.535m/s 0.785d 2 0.785 0.12设液体在管内为层流流

35、动，则校核 Re：Re d u 0.1 850 0.535 1038 20000.0438流动为层流，以上计算正确。该液体的黏度为0.0438Pa s。31黏度为 30cP、密度为 900kg/m 3 的某油品自容器 A 流过内径 40mm 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50m ，阀后管长 20m（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 88.3kPa 和 44.2kPa。现将阀门打开至 1/4 开度， 阀门阻力的当量长度为 30m。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：

36、（1）阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得：3zp1 pa 88.3 103 10zA10mA g 900 9.813p2 pa 44.2 103zB5mB g 900 9.81当阀打开 1 4开度时，在 A与 B截面间列柏努利方程：zAg1212uA2pAzBg 12uB2pBWf其中：pApB 0(表压)， uA uB 0则有(zA zB)gWfll e u2d2a）由于该油品的黏度较大，可设其流动为层流，则代入式（ a），有64Re64 du(zA zB )g64 lled u d32 (ll e)ud222d2 (zA zB)g0.042 900 (10 5) 9.81u 30.73

37、6 m/s32 (ll e)32 30 10 3 (50 30 20)校核：Redu0.04 900 0.736330 10 3883.2 200017假设成立。油品的流量：2 2 4 3 3 VS 4d2u 0.785 0.042 0.736 9.244 10 4m3/s 3.328m3/h2）阀打开后：zAg122uA2在A与 1截面间列柏努利方程：pA z1g 1u12 p1WfA 11 2 1 fA 1简化得zAg1u12p11 WfA 1zAgp1( ld11)2 u122 p1 l1u1zAg ( 1)A d2显然，阀打开后 u1 ， p1，即阀前压力表读数减小。在 2 与 B 截

38、面间列柏努利方程：简化得z2g 1u222 2 2p2zBg1uB2pB2Wf 2 Bp2zBgBl2( ld22u21)u22因为阀后的当量长度l2中已包括突然扩大损失，也即l2 1 0 ， d故阀打开后 u2 ， p2， 即阀后压力表读数增加。38 3mm 的32 20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。输送管为钢管（ 0.05 mm）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 :zgWf即:zg lle u2182代入数据 :5 9.81 100 u0.032 2化简得 :2u2 0.031390.050.

39、00156d 32查完全湍流区 0.022设0.021 , 由 （1）式得 u 1.22m / s由附录查得 20苯物性 : 879kg m3 0.737mPasRe d u 0.032 879 13.22 4.66 104e 0.737 10 3查图， 0.026再设0.026 ，由（ 1）得 u 1.10m/sRe44.20 10 40.032 879 1.100.737 10 3查得 0.26 假设正确u 1.10m/s流量：d 2u 0.785 0.0322 1.1 8.84 10 4 4m3 s 3.183m3 h33某输水并联管路，由两个支路组成，其管长与内径分别为： l1 120

40、0m ， d1 0.6m ； l2 800m ， d1 0.8m 。已知总管中水的流量为2.2m3/s，水温为 20 ，试求各支路中水的流量。 （设管子的粗糙度为0.3mm ）解 ： 设 两 支 路 中 的 流 动 均 进 入 阻 力 平 方 区 ， 由 /d1 0.3 / 600 0.0005 及/d2 0.3 / 800 0.000375，查得 1 0.017， 2 0.0156:VS2d15 :d251(ll e)1 :2 (lle)20.65:0.850.017 1200 :0.0156 8000.0617 : 0.162VS2 0.162 VS1 2.6256VS10.0617VS

41、VS1 VS2 3.6256VS119VS2.2 3VS1S 0.61m /s3.6256 3.6256VS2 2.6256VS1 2.6256 0.61 1.60m3/s校核 Re：支管 1：VS10.61u1S1 2.16m/ s0.785d12 0.785 0.62Re1 d1 u1 0.6 1000 2.16 1.296 1061 10 3流动接近阻力平方区， 1 0.017 。支管 2：VS2 1.60u2 S2 3.18m / s 2 2 20. 785d 22 0.785 0.82d2 u2 0.8 1000 3.18 6 Re22 2 3 2.54 1062 1 10 3流动接

42、近阻力平方区， 1 0.0156 。故以上计算有效。两支管的流量分别为0.61m 3 /s 、 1.60m 3/s34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01题 34 附图BC（以系数总流管出口间的距离为 10m。AB 管段的内径为 38mm、长为 28m； 与 BD 支管的内径相同， 均为 32mm，长度分别为 12m、 15m 上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度） 。各段摩擦 均可取为 0.03。试求：（ 1 ） BC 支路阀门全关而 BD 支路阀门全开时的流量； （2）BC支路与 BD 支路阀门均全开时各支路的流量及 量。解：（

43、 1）在高位槽液面与 BD 管出口外侧列柏努利方程：p1z1g122u1p2 z2 g 12u22Wf简化 ： zg WfABDWfABDWfABWfBD2l AB u12 lBD u2d1 2d2 220有：2228 u1 15 u2 10 9.81 0.03 1 0.03 2 0.038 20.032 2化简 11.05u12 7.03u22 98.1又由连续性方程：d1 238 2u2 ( 1 ) u1 ( ) u1 1.41u1d232代入上式：2 2 211.05u12 7.03 1.412 u12 98.1解得： u1 1.98m/s流量： Vs 4 d12u1 0.785 0.0

44、382 1.98 2.244 10 3 m3s 8.08m3 h2）当 BD ， BC 支路阀均全开时：C ， D 出口状态完全相同，分支管路形如并联管路，WfBcWfBD2l BC u32l BD u2d3 2d2 22212u32 15u22u3 1.118u2(1)Vs1 Vs2 Vs3d12u1422d2u2d 3u344382u1 322u2 322u3=322 2.118u2u1 1.502u2(2)在高位槽液面与 BD 出口列柏努利方程：Z gWfWfABWfBD10 9.81 0.03280.038 22u1 0.0315 u220.032 211.05u12 7.03u22

45、98.1(3)将（ 2）代入（ 3）式中：212 2 211.05 1.5022 u22 7.03u22 98.1解得： u2 1.752msu1 2.63msu3 1.96ms流量： Vs14d12u1 0.785 0.0382 2.63 2.98 10 3 m3 s 10.73m3 hVs2d22u2 0.785 0.0322 1.752 1.408 10 3 m3 s 5.07Vs34d32u3 0.785 0.0322 1.96 1.576 1035 .6m7 h35在内径为 80mm 的管道上安装一标准孔板流量计，孔径为40mm， U形压差计的读数为 350mmHg 。管内液体的密度

46、为 1050kg/m 3，黏度为 0.5cP，试计算液体的体积流量。解： A0 (40)2 0.25 A1 80设 Re Rec ，查得 C00.625VsC0 A02Rg( 1 )0.625 0.785 0.042 2 0.35 (13600 1050) 98110507.11 10 3 m3 sReVs0.785d127.11 10 320.785 0.0821.415msd1u0.08 1.415 10500.5 10 32.38 105而 Rec 7 104Re Rec假设正确，以上计算有效。36用离心泵将 20 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

47、为 573.5 mm 的钢管， 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 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 。试求：（ 1）水流量， m3/h；（2）每 kg 水经过泵所获得的机械能；题 36 附图223）泵入口处真空表的读数。解：1)VsC0A0 2Rg( 0 )0.61 0.785 0.0222 0.6 9.81 (13600 1000)10002.33 10 3 m3 s 8.39 m3 h2）以水池液面为 1 1 面，高位槽液面为 2 2 面

48、，在 1 1 2 2 面间列柏努利方程：p11u122p2z1g We212u22 z2gWf2 22 f简化:WezgWf而 Wfll e u2d2Vs2.33 10 3其中： u 0.785d 2 0.785 0.0521.19ms2175 1.192JW f 0.02 49.56 Jf 0.05 2 kgWe 12 9.81 49.56 167.28 Jkg简化为其中3）在水池液面p1p3Wf131 1 面与泵入口真空表处 3 3 面间列柏努利方程：2 u1z1g p3 12u32 z3gWf1 32u3 Z3 gWf1 3(ll e) 吸入 u32220 1.190.025.66J/k

49、g0.05 2p31 1.19( u32 Z3 gWf1 3) ( 1.5 9.81 5.66) 21.1p3 21.1 21.1 103 Pa 21.1kPa即泵入口处真空表的读数为21.1kPa。2337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 。0.98，且 U 形压差计中的指示液相同。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 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：VSC0 A02R1g( 0)VS CV A02R2 g( 0)流量相同时，R2R1CV(CCV0 )2 (00.9681)20.387故文丘里流量计的读数R2 0.387R1 0.387 20077.4mm38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