化工原理第四版第一章课后习题答案.doc

1、第一章流体的压力【1-1】容器 A中的气体表压为60kPa ,容器B中的气体真空度为1.2 104 Pa。试分别求出A、B二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。解标准大气压力为101.325kPa容器 A 的绝对压力Pa 101.325+60 161.325 kPa容器B的绝对压力Pb 101.325 12 89.325 kPa【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa和157kPa ,当地大气压力为101.3kPa。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。解进口绝对压力p进101.3 12 89.3 kPa出口绝对压力p出101.3 15

2、7 258.3 kPa进、出口的压力差p 157 ( 12) 157 12 169kPa 或 p 258. 3 89. 3 169 kPa流体的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为0.4,试求该混合液在20c下的密度。解 正庚烷的摩尔质量为 100kg/kmol ,正辛烷的摩尔质量为114kg/kmol。将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数1 0.4 100- 0.3690.4 100 0.6 114正辛烷的质量分数2 1 0.369 0.631从附录四查得20c下正庚烷的密度1 684kg/m3 ,正辛烷的密度为 2 703kg/m313混合放的密度m c -696k

3、g/m3m 0 369 0 631.684703【1-4】温度20 C,苯与甲苯按 4:6的体积比进行混合，求其混合液的密度。解20 c时，苯的密度为879kg/m3 ,甲苯的密度为867kg/m3 o混合液密度m 879 0.4 867 0.6 871.8 kg / m3【1-5】有一气柜，满装时可装6000m3混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为H2 N2 CO CO2 CH40.4 0.2 0.32 0.07 0.01操作压力的表压为5.5kPa ,温度为40CO试求：（1）混合气体在操作条件下的密度；（2）混合气体的量为多少kmol 。解 T 273 40 313K, p 101.

4、 3 5. 5106. 8 kPa(绝对压力)混合气体的摩尔质量0.07 16 0.01 18.6 kg/kmolMm 2 0.4 28 0.2 28 0.32 44(1)混合气体在操作条件下的密度为pMmmRT106.8 18.68.314 3130.763 kg/m3(2)混合气体V 6000m3,摩尔体积为Mm18.6 3 m / kmol0.763混合气体的量为V nMm6000 0.763 246 kmol18.6流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中,管中水柱较水槽液面高出2m,当地大气压力为101.2kPa。试求：(1)管子上端

5、空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度;四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解管中水柱高出槽液面 2m, h=2m水柱。(1)管子上端空间的绝对压力p绝在水平面1 1'处的压力平衡，有p绝gh 大气压力p绝 101200 1000 9.81 2 81580 Pa(绝对压力)(2)管子上端空间的表压p表(4)若将水换成四氯化碳，管中习题1-6附图p表p绝-大气压力=81580 10120019620 Pa15(3)管子上端空间的真空度p真p真=-p表=-1962019620 Pa(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度h'h' CCl4常温下四氯化碳

6、的密度，从附录四查得为3ccu 1594 kg/m1000 2h' 1.251594【1-7】在20 c条件下，在试管内先装入12cm高的水银，再在其上面装入5cm高的水。水银的密度为 13550kg/m3,当地大气压力为101kPa。试求试管底部的绝对压力为多少Pa。解 水的密度水=998kg/m3p 101 1030 12 13550 0 05 9989 81 117 4.103Pa【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为1250kg/m3的液体，液面高度为3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m及1m ,容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。

7、试求：（1）压差计读数（指示液密度为1400 kg / m3 ) ; (2)A、B两个弹簧压力表的读数。解容器上部空间的压力p 29. 4 kPa（表压）液体密度1250kg / m3,指示液密度30 1400 kg / mJ_（1）压差计t数R=?在等压面1 1'±p1P'1(2)PbPaP1P12.20,P3.23.2RgP 3.2 1 gP 3.2 2 g29 429 4103【1-9】如习题 1-9皆为水。若指示液读数为差。等压面1 1',P1PaP'1 Pb由以上三式，得Pa已知 R 0.15m,h g2.2og1032 2 12509 81

8、56 4103 Pa1 2 1250 9 81.44 1103Pa附图所示的测压差装置，其Pb习题1-8附图U形压差计的指示液为水银，其他管中R 150mm，试求A、B两点的压力P'1汞g 0.5 R 水g313600 kg / m ,pA pB0.15 13600 9.810.5 0.15 1000 9.81313.64 10 Pa 13.64 kPaA、 B两截面间的压【1-10】常温的水在如习题1-10附图所示的管路中流动，为测量力差，安装了两个串联的U形管压差计，指示液为汞。测压用的连接管中充满水。两管的连接管中，充满空气。若测压前两U形压差计的水银液面为同度，试推导A、 B两

9、点的压力差p与液柱压力汁的读数 R、R2之间的关系式。解设测压前两U形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为H 。在等压面2'处P2Pa水gRi汞gR1R2-2P12 Pb水gR2汞gP2P'2 ，由上两式求得同JPaPb(RiR2）汞水Pa PbR1R2汞-2- g1-11力了排除煤气管中的少量积水,用如习题 1-11附图所示水封设备，使水由煤气管路上的垂直管排出。已知煤气压力为 10kPa （表压），试计算水封管插入液面下的深度h最小应为若干米丘力p 10 103解 h 2 1.02mg 1000 9.81流量与流速的管中输送到某处。若其流速为【1-12】有密度为1800

10、kg/m3的液体，在内径为60mm0.8m/s，试求该液体的体积流量（m3/h）、质量流量kg / s与质量流速2kg/ m s 。体积流量qv0.062 0.82.26 10 3 m3/s 8.14 m3/h(2)质量流量qv2 2610 3 18004.07 kg/s质量流速,qm4 07A - 0 064.-=1440 kg 22/ (m s)【1-13如习题1-13附图所示的套管式换热器，其内管为33.5mm 3.25mm ,外管为60mm 3.5mm。内管中有密度为1150kg/m3、流量为5000kg/h的冷冻盐水流动。内、外管之间的环隙有绝对压力为0.5MPa进、出口平土匀温度为

11、0c ,流量为160kg/h的气体流动。在标准状态下(0C,101.325kPa),气体的密度为1.2kg/m, qm qm1 qm2 20 10 30t/ h 30 10 kg / h。试求气体和盐水的流速。解 液体1150 kg /m3密度0 5 1063气 1.2:5.92kg/m101325体积流量qVm3/ h5.92气体质量流量qm 160 kg /h流速习题1-13附图习题1-14附图内管内径d内 33.5 3.25 2 27mm 0.027 m液体质量流量qm 5000kg / h ,体积流量qv 5000 m3/ h1150qv5000/11500也速u 液 2.11 m /

12、 s_d2内 3600 0 027244160/5 92匚Eu气 5.67 m/s3600 _ 0 0532 0 03352 .4【1-14如习题1-14附图所示，从一主管向两支管输送20 c的水。要求主管中水的流速约为1.0m/s,支管1与支管2中水的流量分别为 20t/h与10t/h。试计算主管的内径，并从 无缝钢管规格表中选择合适的管径，最后计算出主管内的流速。解 水：t 20C,3.3主管的流量998.2kg/m 1000 kg / m体积流量管径 d330 101000330m /h,流速u1.0“ sqm303600 0.785 1.00.103m 103 mm主管内水的流速qm/

13、3600u d24选择 108mm 4mm无缝钢管，内径为 d 100mm,30/36001.06 m/s(0.1)24连续性方程与伯努利方程【1-15】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为 0.5m/s,管内径为200mm ,截面2处的管内径为 100mm 。由于水的压力，截面1处产生1m高的水柱。试计算在截面 1与2之间所产生的水柱高度差h为多少（忽略从1至IJ 2处的压头损失）？u1 0.5m/sdi0.2m, d20.1md1U2U1d220.5(2)2 2m / sP1P22U22U1万2U12P2222U2工0 521.87521.8751.875 10

14、00 1875Pa1875P0.191m 191mm习题1-16附图g 1000 9.81P1P2另一计算法P1P2计算液柱高度时,【1-16】在习题g用后一方法简便。2U1P22U22gg2g>2_2-2U1205 .2g29 81 .0.191mP1g2U21-16附图所示的水平管路中,水的流量为 2.5L/s。已知管内径 d1 5cm,d2 2.5cm ,液柱高度1m。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。水的体积流量qv 2.5L/s 2.5截面1处的流速qvU1)2 5 10 31.274m/s截面2处的流速0 0522d1U2 U1d21.27420.055.1m/ s

15、0.025在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。22piUiP2U2g2gg2g旦hld1 1005 1 0.025g22221 2745 11 0.025 h，2 9 812 9 81.截面2处的静压头h20.218m水柱负值表示该处表压为负值，处于真空状态。【1-17如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，卜面的出水管直径为 57mm 3.5mm °当出水阀全关闭时,压力表读数为 30.4kPa 。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa。设压力表之前管路中的压头损失为试求水的流量为多少m3/h?0.5m水柱,习题1-17附图解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kP

16、a （表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度P 表30.4 103 3 3.1mg109.81阀门开启后，压力表读数p2 20.3kPa （表压）从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速U22乙-P1+U2 + g 2gHfZ1 h 3.1m, Hf 0.5m 水柱2U2 3.23m/s d 0.05m水的流量qv-d2u2 0.05 9.81 3.23 6.34 10 3m20.3 103. 13103 * 9.81/s 22.8 m3 / h44【1-18】若用压力表测得输送水、油（密度为 880kg/m3）、98%硫酸（密度为1830kg/m3）的某段水平等直径管路的

17、压力降均为49kPa 。试问三者的压头损失的数值是否相等？各为多少米液柱?解 从伯努利方程得知，等直径水平管的压头损失Hf与压力降 p的关系为HfH f水=49 1031000 9 81.4.99m水柱H f油=一油g349 10880 9 81.5.68m油柱【1-19如习题 1-19在管路中流动的机械能损失为欲使水的流量增加解管径d0.05 m ，机械能损失hf 45附图所示，有49 103、.2 73m硫酸柱1830 9 81高位槽输水系统，管径为57mm 3.5mm。已知水2hf 45 （u为管内流速2应将高位槽水面升高多少米？）。试求水的流量为多少（1）以流出口截面处水平线为基准面,

18、Z1 5m, Z20,2U20, U2?水的流量(2) qVZ 1 g 23(u4522U25 9.81 1.46 m/s23qv 7d1 0.2 qv2,2)高位槽应升高2U21.2qv23Z'10.05 2 1.46 2.87 10 310.3 myhU 2 1.2U2 1.2 1.46 1.75 m/s281 m7.18 5 2.18 m【1-20 如习题温水。泵的吸入管为1-20附图所示，用离心泵输送水槽中的常32mm 2.5mm,管的下端位于水面以下 2m,并装有底阀与拦污网,该处的局部压头损失为处的真空度为 39.2kPa，由1 1,截面至228匕。若截面2 2, 2g2,

19、截面的压头损失为121 试求：（1）吸入管中水的流量,面的表压。m3/h; (2)吸入口 1 1,截解 管内径 d 0.032 0.0025 2 0.027mm,水密度 1000kg/m3截面2 2,处的表压 P239.2kPa,水槽表面 p1 0 （表压）(1)从0 0,至2 21 0 0,为基准面,乙 0,Z2 3m,Uc 0,U2压头损失Hf222U2 , 1 U2 _。1 U2+ 8 2g 2 2g 2 2gP。g2U02gZ2P2g2U22gHf0 339.2 103u21000 9.81 2 9.8128 _ _u2 2 9.81u2 1.43m/s水的流量(2)从 12_ 23

20、.qV_d u2 3600 _ (0.027)1.43 3600 2.95 m/h441'至 2 2',Z1 0,Z2 52P7 P21 U2 Z2g g 22gp 339.2 103 11.432 5 -1000 9.811000 9.81 2 2 9.81Pi 10.4 103Pa 10.4kPa(表压)流体的黏度【1-21】当温度为 20c及60c时，从附录查得水与空气的黏度各为多少？说明黏度与温度的关系。解20 c水1.005 10 3 Pa s空气18.1 10 6 Pa s60 c30.469 10 Pa s20.1 10 6Pa s水温度升高，黏度减小；空气温度升

21、高，黏度增大。雷诺数与流体流动类型【1-22】25 c的水在内径为 50mm的直管中流动，流速为2m/s。试求雷诺数，并判断其流动类型。解 25 C,水的黏度30.8937 10 Pa s,密度997kg / m3 ,管内径 d 0.05m ,流速19u 2m/ sRedu0.05 2 9970.8937 10 31.12 1054000为湍流【1-23】(1)温度为20C、流量为4L/s的水，在57mm 3.5mm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4.4cm2/s的油，试判断流动类型。解 (1) d 0.05m,中 4 103m3/s,1.005 10 3

22、Pa s,998.2 kg/m3流速qV4 10 3,2.038 m/s4d27 (0.05)2c du 0.05 2.038 998.25雷诺数Re 3 1.01 10 4000为俪流1.005 103242.(2) v 4.4cm /s 4.4 10 m /s雷诺数 Re du 0.05 2.038 232 2000为层流v 4.4 10 4(1)管中水的流量由小变大,当达到多少 m3/s时，能保证开始转为稳定湍流;(2)若管内改为运动黏度为0.14cm2/s的某种【1-24】20 c的水在 219mm 6mm的直管内流动。试求:液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少?解水,20

23、C,3998.2kg / m31.005 10 Pas,d 0.207 m_ duRe 40000.207 u 998.231.005 10u 0.01945m/s体量流量qv2-d u 0.2074443 一0.01945 6.54 10 m /s(2)20.14cm42/s 0.14 10 m /sduRe 0.207u2000 40.14 10u 0.135m/s管内流体流动的摩擦阻力损失【1-25如习题1-25附图所示，用 U形管液柱压差计测量等直径管路从截面A到截面习题1-25附图B的摩擦损失 hf。若流体密度为,指示液密度为0,压差计读数为Ro试推导出用读数R计算摩擦损失hf的计算

24、式。解 从截面A到截面B列伯努利方程，截面 A为基准面, 则得性 Hg 虺 hf p Pa Pb Hpg hf1液柱压差计 1-1为等压面Pa R g Pb H g R 0g2p PaPbR 0由式与式2得 此式即为用 U形管压差计测量流体在两截面之间流动的摩擦损失的计算式。【1-26如习题1-26附图所示，有57mm 3.5mm的水平管与垂直管，其中有温度为20c的水流动，流速为3m/s。在截面 A与截面 B处各安装一个弹簧压力表，两截面的距离为6m,管壁的相对粗糙度/d 0.004。试问这两个直管上的两个弹簧压力表读数的差值是否相同？如果不同，试说明其原因。如果用液柱压差计测量压力差，则两

25、个直管的液柱压力计的读数R是否相同？指示液为汞，其密度为 13600 kg /m3。解已知管内径 d 0.05m,水的温度 t=20 C密度 998.2kg/m3,黏度 1.004 10 3 Pa s ,流速 u 3m/s/出珈 c du 0.05 3 998.25 3法雷箱致 Re - 1.49 10 湍流1.004 10 3管壁相对粗糙度0.004d查得摩擦系数 0.0293这两个直管的摩擦阻力损失相同，为hf(1)弹簧压力表读数之差值 水平管l u20029360.0532215.8 J / kg在A、B两截面列伯努利方程 22rPaUarPbUbgZAygZByhf因 Za Zb，Ua

26、 Ub,故得Pa Pbhf 998.2 15.8 15770Pa 15.77kPa垂直管在A、B两截面间列伯努利方程，以截面 A为基准面,Za 0,Zb L 6m, Ua UbPaPb=gZB hfPa PbgZB hf 998.2 9.81 6 998.2 15.8 74530Pa 74.53 kPa上述计算结果表明，垂直管的Pa Pb大于水平管的 Pa Pb。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。(2)U形管液柱压差计的读数R水平管与前面相同，由伯努利方程得Pa Pbhf另从U形管压差计等压面处力的平衡，求得Pa R g Pb R 汞g(b)R Pa Pbg(汞 )由

27、式a与式(b),求得Rg（汞998 2 15 8- ： 0.1276m)9.81 (13600 998.2)汞柱 127.6mm汞柱垂直管与前面相同，由伯努利方程得Pa Pb gLhf(c)29另从U形管压差计等压面处力的平衡，求得Pa R gPbL g R 汞 gPa Pb L gg(汞 )由式c与式d ,求得R g(汞hf从上述推导可知，垂直管与水平管的液柱压差计的读数R相同。有了读数R值，就可以分别用式b及式d求得水平管及垂直管的（Pa Pb）。【1-27】有一输送水的等直径（内径为d）垂直管路，在相距 H高度的两截面间安装一 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

28、液读数为Ro当流速由u增大到u'时，试求压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流区。解 从习题2-25与习题2-28可知，U形管液柱压差计的读数R与两截面间流体流动的摩擦损失 hf成正比，即 R hf。hf与流体流速u的平方成正又知道，在粗糙管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失 比，hf u2。由上述分析可知因此R'2u' uR'2u'【1-28水的温度为10 C,流量为 330L/h,在直径57mm 3.5mm、长为100m的直管中流动。此管为光滑管。（1）试计算此管路的摩擦损失;（2）若流量增加到990L7 h

29、 ,试计7*摩擦损失。解水在10 c时的密度999.7 kg/ m3 ,黏度1.306 10 3 Pa s, d0.05m, l 100m ,光 体积流量qv 330L/h 0.33m3/h、汁土qv0 33流速 u qV . 0.0467 m/s2 23600 _d3600 _ 0 0544.雷诺数摩擦系数摩擦损失Redu0 05 0.0467 999.71.306 10 31787层流hf64Re64 0.0358 17872l- 00358d 21000.05_ 2(0 0467)(.2 )=0 0781 J/kg(2)体积流量qv 990L/h 0.99 m3/h因流量是原来的3倍，故

30、流速 u 0.0467 3 0.14 m/s雷诺数 Re 1787 3 5360湍流对于光滑管，摩擦系数用Blasius方程式计算也可以从摩擦系数摩擦损失hf0.3164-0 25 Re.与雷诺数0.31640250.037(5360)。Re的关联图上光滑管曲线上查得,0.037。l u2- - =0.037 d 2100 (014)2(=0.725 J/kg0.052【1-29】试求下列换热器的管间隙空间的当量直径:如习题1-29附图所示，套管式换热器外管为219mm 9mm ,内管为 114mm 4mm; (2)如习题1-29附图(b)所示，列管式换热器外壳内径为500mm ,歹U管为 2

31、5mm 2mm的管子174根。on花骨社情林辞列甘式挣耳制习题1-29附图解(1)套管式换热器，内管外径d1 0.114m ,外管内径d2 0.201m当量直径 de d2 d1 0.201 0.114 0.087m(2)列管式换热器，外壳内径d2 0.5m,换热管外径d1 0.025m,根数 n 174根当量直径de22-(d2 nd1 )4 4(d2 nd1)(0.5)2 174 (0.025)20 5 174 0 025.0.0291m【1-30常压下 35 c的空气，以 12m/s的流速流经 120m长的水平管。管路截面为长方形，高 300mm ,宽200mm，试求空气流动的摩擦损失，

32、设 一0.0005。 de解 空气，t 35C,1.147kg /m3,18.85 10 6 Pa s ,流速 u 12m/s。管路截面的高a 0.3m,宽 b0.2m。当量直径2 0.3 02 0.24m0.3 0.2雷诺数Redeu- 0.24 12 f47 1.75 105 湍流18.85 10 60.0005, de查得=00192, l120m摩擦损失hfl u2d?W0.0192120 122691J/kg 0 242g【1-31】把内径为20mm、长度为2m的塑料管（光滑管），弯成倒 U形，作为虹吸管使用。如习题 1-31附图所示，当管内充满液体，一端插入液槽中，另一端就会使槽中

33、的液体自动流出。液体密度为1000kg/m3,黏度为 1mPa s。为保持稳态流动，使槽内液面恒定。要想使输?量为1.7m3/h,虹吸管出口端距槽内液面的距离h需要多少米?解 已知d 0.02m, l2 m,103kg/m3, =1mPa体积流量qV 1.7m3/h流速qV1 7/3600u 上1.504m/s-d2- 0 02244.从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式,duRe u2lh2gd0.02 1.504 1000以虹吸管出口截面为基准面2u光滑管，查得U形管（回弯头）1 1033.01 104 湍流0.0235,管人口突然缩小0.51.51 0.0235 0.5习题1-

34、31附图0.0221.5 E 0.617m习题1-32附图【1-32如习题 1-32附图所示，有黏度为 1.7mPas、密度为765kg/m3的液体，从高位槽经直径为114mm 4mm的钢管流入表压为0.16 MP的密闭低位槽中。液体在钢管中的流速为1m/s,钢管的相对粗糙度/d 0.002 ,管路上的阀门当量长度le 50d。两液槽的液面保持不变，试求两槽液面的垂直距离解在高位槽液面至低位槽液面之间列伯努利方程计算H,以低位槽液面为基准面。Pi0(表压)，p2 0.16 106Pa,两槽流速 u1u2 0,乙 H,Z2 0,管内流速u 1m/s,管径d 0.106m液体密度765kg/m3,

35、黏度 1.7 10 3Pa s干涉用c du 0.106 1 7654沙沟用祐效 Re 3 4.77 10 和i流1 . 7 10/d 0.002,查彳导0.0267管长l30 160 190m,阀门匕50,高位槽的管入口 d0.5,低位槽管出口=1, 90°弯头 0.752P2l leuH g d2g0 16 10619012 0 0267 500 5 1 0 75 .765 9 810 1062 981.23.9m【1-33如习题1-33附图所示，用离心泵从河边的吸水站将20 c的河水送至水塔。水塔进水口到河水水面的垂直高度为34.5m 。管路为 114mm 4mm的钢管，管长

36、1800m ,包括全部管路长度及管件的当量长度。若泵的流量为30m3/h,试求水从泵获得的外加机械能为多少？钢管的相对粗糙度0.002。d解 水在 20 c 时 998.2kg/m3,1.004 10 3 Pa sd 0.106m, l le 1800m流量qV 30m3 / h、汁击qV30/3600流速 u 0.9448m/s224d 4 (0.106)du 0.106 0.9448 998.24、少公Re 3 9.96 10 湍流1.004 103习题1-33附图查得 0.0252摩擦阻力损失hfl le J d 20.025218000.1060.944822191j/kg以河水水面为

37、基准面，从河水水面至水塔处的水管出口之间列伯努利方程。0.94482外加机械能hf 34.5 9.81 2191 530 J / kg【1-34如习题1-34附图所示，在水塔的输水管设计过程中，若输水管长度由最初方 案缩短25% ,水塔高度不变，试求水的流量将如何变化？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，可以忽略局部摩擦阻力损失及动压头。解 在水塔高度 H不变的条件下，输水管长度缩短，输水管中的水流量应增大。从水塔水面至输水管出口之间列伯努利方程，求得l u2H H fd 2g因水塔高度 H不变，故管路的压头损失不变。管长缩短后的长度l'与原来长度l的关系为1&

38、#39;0751在流体阻力平方区,摩擦系数恒定不变，有习题1-34附图H'fHf2 l'(u') d-2g 0.75l (u')2d 2gl u2d 2g2 l u d 2g故流速的比值为U'u流量的比值为0.175 1.155q'V q1.155 流量增加了 15.5%管路计算【1-35】用168mm 9mm的钢管输送流量为60000kg / h的原油，管长为100km ,油管最大承受压力为15.7MPa。已知 50c时油的密度为890kg/m3,黏度为181mPaSo假设输油管水平铺设，其局部摩擦阻力损失忽略不计，试问为完成输油任务，中途需设

39、置几个加压站?解 d 0.15m, l 100km, qmqv60000kg/h3890kg /m , 181mPa s60000/36003=0.01873 m /s890qVd2 40 018731.06m / s一 0 152.4duRe 0.15 1.06 890法3- 782层流181 10 364640.0818Re 782因为是等直径的水平管路，其流体的压力降为hf232l u100 101 067- - =890 0.0818二 =2.73 107 Pa 27.3 MPa0.15油管最大承受压力为15.7MPa加压站数 n 273 1.7415.7需设置2级加压，每级管长为50

40、km ,每级的 p 27.3/2 13.65MPa，低于油管最大承受压力。【1-36如习题1-36附图所示，温度为 20 c的水，从水塔用108mm 4mm钢管，输送到车间的低位槽中，低位槽与水塔的液面差为12m,管路长度为 150m （包括管件的当量长度）。试求管路的输水量为多少m3/h ,钢管的相对粗糙度/d 0.002。解 水，t 20C,998.2kg/m3, =1.004 10 3Pa s由伯努利方程，得管路的摩擦阻力损失为hf Hg 12 9.81 118 J/kg管内水的流速u未知，摩擦系数 不能求出。本题属于已知l 150n d 0.1m、/d 0.002、hf 118J/kg

41、,求 u与 qV 的问题。l2d hfu 2 2dhf lg 心 2.51l3.7d2 0.1 1180.002 2.51 1.004 10 3 I 150150 lg 3 70 1 998 21 2 0 1 118.2.55 m/ s验算流动类型Re 0.1 2.55 998.2 2.54 105湍流1.004 10 3体积流量qV-d2u 3600 0.1 2 2.55 3600 72.1m3/h44习题1-36附图习题1-37附图【1-37如习题1-37附图所示，温度为 20 c的水，从高位槽A输送到低位槽 B,两水槽的液位保持恒定。当阀门关闭时水不流动，阀前与阀后的压力表读数分别为80

42、kPa与30kPa。当管路上的阀门在一定的开度下，水的流量为1.7m3/h ,试计算所需的管径。输水管的长度及管件的当量长度共为42m ,管子为光滑管。本题是计算光滑管的管径问题。虽然可以用试差法计算，但不方便。最好是用光滑 2管的摩擦系数计算式吗64（适用于2.5103Re105）与 hf u及u-q2,推导Re.d 2d一个 hf与qV及d之间的计算式。解水在 20c时998.2kg/m3,1.004 10 3 Pa s水的流量1.7m37h,管长及管件当量长度l 42m阀门关闭时，压力表可测得水槽离压力表测压点的距离H A与H B两水槽液面的距离Ha -pA gHb匹 gH HA HB

43、8.17380 10998.2 9.8130 103998.2 9.813.06 5.11m以低位槽的液面为基准面，从高位槽的摩擦损失hf与H的关系式为对于水力光滑管,代入已知数求得管内径为验证Re范围du 4Re -8.17m3.06mA的液面到低位槽 B之间列伯努利方程，得管路hfHg 5.11 9.81 50.1 J/kghf与电及d之间的计算式为hfd4.75d4.75 02410.0205m4 998 2421 7.360033 14 1 004 10符合计算式中规定的Re范围【1-38 如习题1-38附图所示,两根管的出水口位于同一水平面，阀门全开。括管件的当量长度）分别为AB0.

44、241l0.241l1.0040251 75.qV,4.75d0.251 75qV.hf10 30 25.998.2290000 0205水槽中的水由管各段管内径及管长BCBD50mml le20m试求阀门全开时，管C与管D的流量之比值,1 75(1.7/3600).50.1湍流C与D放出,（包25mm 25mm7m 11m摩擦系数均取0.03。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，得文习题1-38附图2H M2gH fAB2Hu_2_HfBCfAB2gH fBD(a)BC管的压头损失H fBC(l d2l e)BC U cBCBD管的压头损失H fBD(l dle )BDBD2g2u D2g(b)(c)将式b与式c代入式(lle) BC d BC(l le)BD 2U DdBDUcUd(l d(l dle )BDBCle )BCBC1 0.03110.0251.23因dBC dBC ,故流量之比值【1-39】有一并联管路，输送1 0.03 0.025qVD UD20 c的水。若总管中水的流量为9000m3 / h ,两根并联管的管径与管长分别为d1 500