化工原理书课后习题答案

1、绪论习题南京工业大学学习资料1)含水份52%勺木材共120kg,经日光照晒，木材含水份降至25%问:共失去水份多少千克？以上含水份均指质量百分数。木材一.一木材-照晒k。120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25).w=43.2kg2) 以两个串联的蒸发器对NaO冰溶液予以浓缩，流程及各符号意义如图所示，F、G E皆为NaO冰溶液的质量流量，x表示溶液中含NaOH勺质量分数，W度示各蒸发器产生水蒸汽的质量 流量。若，问：W、W E、xi各为多少？Wikg/s2kg/sF=6.2Kg/sXo=0.105W2 =0.30Wi：W2=1:1.15 , X-(Wt),xi,Wi,W2,D,E

2、=?对控制体I , NaO第料衡算：Fx0=Ex即 6.2 X0.105=EX0.30，E=2.17 kg/sWi+W=F-E=6.2-2.17=4.03 kgW=4.03/2.15=1.87 kg/s , W=4.03-1.87=2.16 kg/s对控制体II ,总的物料衡算：G=F-W=6.2-1.87=4.33 kg/sL) Fx0=Gx即 6.2 X 0.105=4.33x 1,，xi=0.153)某连续操作的精储塔分离苯与甲苯。原料液含苯0.45 (摩尔分率，下同)，塔顶产品含苯0.94。已知塔顶产品含苯量占原料液中含苯量的95%问：塔底产品中苯的浓度是多少？按摩尔分率计。解:DXd

3、 D 0.94-X。0.95= FXF =F 0.45De We .一=0.445, =0.545FF又 F 0.45 = D 0.94 WXW即0.45 =0.45 0.94 0.545 XWXW =0.04134)导热系数的SI单位是 W/(m),工程制单位是kcal/(mh )。试问1kcal/( mh ) 相当于多少W/(m- C) ?并写出其因次式。1kcal/(m.h. 0c尸?J/(m.s. 0C)写出导热系数的因次式。31kcal=4.187 x 10J,1h=3600skcal1m.h. C4.187 103 J3600 m.s.0CW= 1.1630 -m.0C令各基本因次

4、为： M 质量，L 长度,T 时间导热系数因次式 =M(L/ 2)L = ML . 'T 'L. .T5)已知理想气体通用常数物理大气压升/(摩尔 K),试求采用J/(kmol K)时R的数值。解：写出以J/ (kmolk)的单位为理想气体通用常数 R之值v 1 物理大气压=1.0133 义 105N/m 1 升=10-3m压.，升=0.08205M. R=0.08205 摩尔，K _51.0133 10510，3 /23宜(N/m)m =8314kmol.kkmol.K6) 水蒸汽在空气中的扩散系数可用如下经验公式计算:式中 D 扩散系数，英尺2/h ;p压强，atm；T绝对

5、压强，。试将上式改换成采用SI单位的形式。各物理量采用的单位是：D m/s , pPa, T-K解：经验公式的单位换算：_ 一/一 2 5c 1.46 10T .D 二P T 441物理量扩散系数压强绝对温度原来单位英尺2/hatm0R后来单位M/sPaK1 英尺 2/h=0.3048 2/3600m2/s=2.58 乂 10-5m/s,1atm=1.0133 乂 105pa,温差 1k=1.8 0R1、1.46 10“(1.8T )2.5D (j)二2.58 10 P”1(1.8T') 441P (51.0133 105)9.218 10"D 二P'_2 5(T,)

6、T' 2457) 在冷凝器中蒸汽与冷却水间换热，当管子是洁净的，计算总传热系数的经验式为:式中K 总传热系数，Btu/(ftu水流速，ft/sm/so试将上式改换成采用SI单位的形式。各物理量采用的单位是：K-W/(mC), u解:1K经验公式的单位换算：1= 0.00040 268u0.8= 0.00040K'(1/5.678)1 八 .7.045 10K'268(u'/0.3048)0813937(u')0.8物理量传热系数流速原来单位BUT/ft 2.h. 0F )ft/s后来单位,2、W/ (m.K)m/s.1BUT/(ft 2.h. 0F)=5

7、.678W/(m 2.K),1ft/s=0.3048m/s第一章流体流动习题解答1某敞口容器内盛有水与油。 如图。已知水及油的密度分别为1000和860kg/m3,解：hi=600mm h2=800mm问H为多少mm33hi =600mm,h2 = 800mm, P水=10 kg /m 3 ,% = 860 kg / m , h = ? 330 860 9.81 0.60 109.81 0.80 =109.81h.h =1.32m 2.有一幢102层的高楼，每层高度为4m若在高楼范围内气温维持20c不变。设大气静止，气体 压强为变量。地平面处大气压强为 760mmHg试计算楼顶的大气压强，以

8、mmH为单位。解：d p = -PgdzF = p 父 29/(8314x293.2) = 1.190 m 10,p代入，得dpj 408p1 p = -9.81 1.190 10 dzQ P0P2 I /cccc cc cc一Ln(pJ 760) =-9.81 M1.190 M10 M 408 =-0.04763,，P =724.7mmHg3 .某水池，水深4米，水面通大气，水池侧壁是铅垂向的。问：水池侧壁平面每3米宽度承受水的压力是多少N?外界大气压为1atm。4-5325F=3(P0+ P水 gz)dz =3父1.013父10 父4 + 3父10 父 9.81 父 4 / 2 = 1.4

9、5父 10 N4 . 4.外界大气压为1atm,试按理想气体定律计算0.20at (表压)、20c干空气的密度。空气分 子量按29计。. PM (1.013 105 0.20 0.81 104) 29角单：=RT8314 293.231.439Kg /m5. 5.有个外径为R、 密度为p的液体中, 略。内径为R为的空心球，由密度为p'的材料制成。若将该球完全淹没在某若球能在任意位置停留，试求该球的外径与内径之比。设球内空气重量可解:(4/3)4(R； R3)Pg =(4/3)nR；Pgr2/r1 =(1 -；?/ ；?')4/36. 6.为放大以U形压差计测气体压强的读数，采用

10、倾斜式U形压差计。如图。指示液是。=920kg/m3 的乙醇水溶液。气体密度为1.20kg/m3。读数R=100mm问p1与s的差值是多少mmHg解：P P2 =(科P)gRsin200 =(920 1.20)x9.81 x0.1sin 200 = 308.3Pa =2.31mmHg 采用微差 U形压差计测压差。如图。已知U形管内直径d为6mm两扩大室半径均为80mm压差计中用水和矿 物油作指示液，密度分别为1000及860kg/m3。当管路内气体压强p与外界大气压P0相等时，两扩大室油面齐平，U形管两只管内油、水交界面亦齐平。现读得读数 R=350mm试计算：（1）气 体压强p （表）。（2

11、）若不计扩大室油面高度差，算得的气体压强 p是多少？ （ 3）若压差计内 只有水而不倒入矿物油，如一般 U形压差计，在该气体压强p值下t数R0为多少？解： P - P。=(：2 - ：i)gR RgR(d/D)2= (1000-860) 9.81 0.35 860 9.81 0.35(6/16。2 =484.8PaP：(展 - ：i)gR =(1000-860) 9.81 0.35 =480.7PaP - R = WgR。即484.8 =1000 9.81RoRo = 0.0493m7. 7.某倾斜的等径直管道内有某密度p的液体流过。如图。在管道的A、B截面设置了两套U形压差计测压差，下测用的

12、是一般U形压差计，上测用的是复式U形压差计，所用的指示液均 为密度是P 1的同一种液体。复式压差计中两段指示液之间的流体是密度为p的流过管道内的 液体。试求读数R与R、R的关系。解：。（：i -：）gR =（R - ：）gR2 （：i - ：）gR3R = R2 R39）将水银倒入到图示的均匀管径的 U形管内，水银高度h1=0.25m。然后将水从左支管倒入，测得平衡后左支管的水面比右支管的水银面高出0.40m。试计算U形管内水与水银的体积比。解:=0.4m习题9附图，一一. 一. '如图所小1-1为等压面，p 1=p1r 水 g(R1+R) = r 水银 gR10" (0.4

13、+R2) = 13.6 ' 103R2 R 2 = 0.0317mnV 水银= 4 d2(2h1+L)nV 水=4d2(R1+R) V 水银/ V 水=(2h 1+L)/ (R 1+R) = (2 ' 0.25+0.015)/(0.4+0.0317) = 1.1910 )一直立煤气管，在底部 U形压差计h1=120mm在H=25m®处的U形压差计h2=124.8mm U形管指示液为水。管外空气密度为1.28kg/m3。设管内煤气及管外空气皆静止，求管内煤气的密度解:pi pi = rp2p2 = r水 x ghi水 x gh2? ? ? (2)减(2),得)=r 水

14、X g(hi h2)? ? (3)(p1 P2) (p 1 p2其中 p i-p2 = r 煤 XgH, pi - p2 = r 空 XgH,代入(3)式，得：r 煤XgH r 空 XgH = r 水 Xg(hi h?)即 r 煤=r 水X(hi h2)/H+r 空=10 3(0.120 -0.1248)/25 +1.28=1.088 kg/m 311 .以2”的普通壁厚的水煤气钢管输送15c的清水，水在管内?f流。已知水流速 u=1.5m/s,求 水的质量流量、质量流速和体积流量。解：管子，查得外径60mm,壁厚横截面积A = (n/4)父(0.060-2父0.0035)2 = 2.206M

15、10m2 水的密度；=999Kg/m3体积流量V=uA=1.5 2.206 10' =3.309 10m3/s质量流量 W =UA =1.5 2.2076 10与 999 = 3.306Kg / s质量流速 G=u".5 999 = 1499kg/(s m2)12 .如图所示,质量为3.5kg,面积为40x46cm2的一块木板沿着涂有油的斜面等速向下滑动。已 知v=1.2m/s,=1.5mm（油膜厚度）。求滑油的粘度。13512t =A =3.5' 9.81' 13/（40 ' 46' 10-4） = 71.77 N/mdv Vt = m dy

16、 = m、诚m = V = 71.77, 1.5, 10-3/1.2 = 0.0897 Pa Xs13 .以压缩空气将某液体自储槽压送到高度 H=5.0m压强p2为2.5at （表压）的容器内，如图。 已知液体密度P =1800kg/m3,流体的流动阻力为4.0J/kg。问：所需的压缩空气压强 仍至少为多 少at （表压）？ 解：H =5.0m, P2 =2.5at（表），P = 1800kg / m3 、hf =4.0J/kg,P1 =?22比二gH u2 v hf （略去争-42 5 9 81 10二 R （表）=1800（9.81 / 5.0 +4.0）1800= 3.407 105 P

17、a14 .水以70nVh的流量流过倾斜的异径管通。如图。已知小管内径dA=100mm大管内径dB=150mmB、A截面中心点高度差h=0.3m, U形压差计的指示液为汞。若不计 AB段的流体流动阻力，试问：U形压差计哪一支管内的指使液液面较高？R为多少？解：(Pm)A十工=(Pm)B +匹：2：2(Pm)A (Pm)B =(R - P)gRUa70/3600 2 = 2.48m/s Ub(二/4)(0.15)70/3600(二 /4)(0.15)2 = 1.10m/s由，式得(p -P)gR uB -uA(13.6 -1.0) 103 9.81R10322_21.10 -2.482a R =-

18、0.020m,可见，左支管内指示液位比右 支管内的高。15 .水以6.4X10-4m/s的流量流经由小至大的管段内。如圉。小管内径d1=20mm大管内径d2=46mm 欲测1、2两截面处水的压差，为取得较大的读数R,采用倒U形压差计。已知压差计内水面上空是p =2.5kg/m3的空气，读数R=100mm求水由1至2截面的流动阻力12 hf。4解：UF0砌=2.037m/s6.4 104 5 o 0.385m/ s (二 /4)(0.046)2(Pm)2 (Pm)1 =(Pi P)gR = (1000 2.5) M 9.81 M 0.10 = 978.5Pa(Pm)1 -(Pm)2U12-978

19、.5 2.0372 -0.3852=-T = -T U2103= 1.02J/kg16 .水从喷嘴口 1-1截面垂直向上喷射至大气。 如图。设在大气中流束截面保持圆形，已知喷嘴 内直径d1=20mm出喷嘴口水流速U1=15m/s。问：在高于喷嘴出口 5m处水流的直径是多大？忽略 摩擦阻力。解：1-1与2-2之间列柏努利方程22 郁,gz1+u，/2 + p4r = gz 2+ U22/2 + p2/r卜 F JZ1 = 0 , Z2 = 5m , p1 = p 2H u 12/2 = gz 2+ U22/215 2/2 = 9.81 X5+U22/211 嗣 u 2 = 11.26m/s愕又，

20、u 1d12 = u 2d22；习题16附图d2 = (u 1/u2)1/2d1 = 015/1126' 0.020 = 0.0231 m17 .高、低水库的水面高度差 H=42m水流量为30n3/s ,水流的总阻力为4.5mHQ 见图。已知透 平的效率4=0.78,试计算透平的输出功率。解：u1=u2=0, p1=p2, z2=0, z1=H=42m1-1与2-2间列柏努利方程gz+U12/2+p 1/r+Ws = gz 2+U22/2+p 2/r+Sh fW = gZ1+Shf=9.81 ' 42 + 4.5 ' 9.81 ' 103/10 3= -368

21、J/kgN. = WsXVr =368' 30' 103=1.10' 107 WNe= NaXh = 1.10 ' 100.78=8.61 ' 106 W=8.61' 103 kW18 .某水溶液在圆直、等径管内层流动。管内半径为R。设测点流速的探针头位置与管轴线的距离为r。问：测点相对位置r1/R为多少时该点的点流速等于平均流速？ 解：一般式：V =Vmax1 -(r/R)2令 ri/R时，Vi =U =Vmax/2即 Vmax/2=Vmax1-(r"R)2.r1 / R = ,2/2 =0.70719 .以水平圆直管输送某油品。管内

22、径为 d1,管两段压差为。因管道腐蚀，拟更换管道。对新装 管道要求如下：管长不变，管段压降为原来压降的0.75,而流量加倍。设前后情况流体皆为层流。 问：新管道内径d2与原来管内径d1之比为多少？解：层流：P =32?又二 d2 d4G =0.75=” (d1)4P1V1d2.曳=1.28d1如图。设流动20 .在机械工程中常会遇到流体在两平行固体壁的间隙中作一维定态流动的情况。 为层流。设间隙厚为2y。，试证流体沿y轴向点流速呈如下抛物线规律分布：-'dPm1 dV( )Ly -( L) =0解：对长度L,高度y,宽度为1的流体元作受力与运动分析： dxdy即：dV =1-1 -dP

23、m y1ydy VE C又y = y0,V=QC4*)(y2-y2)/1 /Pm、，22、V = ()(y° -y )2dx21 .粘度为艮,密度为p的液体沿铅垂向平壁膜状流下。如圉。设液体层流流动，液膜厚度为6 ,：6 3平壁宽度为Bo试推导任一流动截面上液体点流速 v随y的变化规律，并证明平均流速31(B dx y) ： g -(-解：取宽为B,长为dx，高为y的流体元作受力与运动分析：g即：dV = - ydy.V = 一2y-C2又 y ='V =0,c =2pg 22V =-g(、 -y )2_： gB 22dV =V B dy = -yg-(；2 -y2)dy=

24、V =2( 32二空333口Vm : g、3B、322)串联两管 1、2, d1=d2/2 , Li=80R 部阻力可略。4V：1解： Re = 7rd"a d , Re2 / Re ,1 Re ,2 = Re,1 /2 = 1600/2 = 800Re=1600, Shfi = 0.54m 液柱,Shf2 = 56mm液柱，求匕。局又，Sh = 32mul / (rgd_4 .Sh,2 /Sh 甲=(d 1/d 2)'l 2 = 133 m23)原 r1=920kg/m3, m=1.30P, 求：Dp1/DpQ。局部阻力不计。2)12/1=d 1 / d 2 =1/2 ,两

25、管内皆为层流ji32mVl / (4 d2rgd2)即 56/540 = (1/2)r 2=860kg/m3,m=1.15P,解：层流，Dp = 32mul / d 2= 32mWl / ( 4d2'N d2) 1.15Dpf,2 / Dp 甲=(m 2/m1)' (W2/W) ' (r 1/r 2)=仙 l/d 44 .'l2/80层流，WW=1.30WP1.30920860 = 1.2324)24)某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，在管截面上的速度分布可表达为v=24y-200y2,式中：y ?截面上任一点至管壁的径向距离，m v ?该点的点流速，m/s。

26、试求：(1)管半径中点处的流速。(2)管壁处的剪应力。该流体的粘度为 0.045PaXs。解：若为层流，v = v ma1 -(r/R) 2 = v ma(R2 r2)/ R 2 = v maRr)(R+r)/R 2=v ma>y(2R- y) / R 2 = 2 v may /R - vma)y2/R2可见，该流型为层流V2vmax / R = 24, vmax / R 2 = 200 ,二式相除，得(v max / R 2) / (2v max / R) = 1/(2R) = 200/24R = 0.06mi . y = 0.06/2 = 0.03m, v = 24y 200y2 =

27、 (24 ' 0.03) (200' 0.032)=0.54m/sii. dv/dy = 24 400y , dv/dy ? y=0 = 24t w = m( dv/dy )y=0 = 0.045 ' 24 = 1.08 N/m 225) W= 35T/h , H= 20n)j108 ' 4mm m = 2840cP, r = 952kg/m 3, h = 50%, N= 85kW ,求包括局部阻力当量管长的总管长。解： W = 35T/h = 35' 103kg/hd = 108 4' 2 = 100mm = 0.1m , m = 2840cP

28、 = 2.84Pa XsNe = Nh = 85 ' 103' 0.5 = 4.25 ' 104 WW = Ne/W = 4.25 ' 104' 3600/(35' 103) = 4371 J/kg 1-1与2-2间列柏努利方程 gz+U12/2+p 1/r+ Ws = gz 2+ u22/2+p2/r+Sh fZ1 = 0 , Z2 = H = 20m , U1= u2= 0 , p1= P2 Ws = gH+ShfShf = Ws-gH = 4371 9.81 ' 20 = 4175 J/kgV W三u = A =萌=35'

29、103/ (3600 ' 952' 4 ' 0.1 2) = 1.30 m/s du： 010 130 952Re = N =2.84层流64 _64 l= Re = 436 = 1.47 l He,. Shf = l x dx u2/2三hf d4175 010l+Ele=九 X 2/u2 =147'2/1.30 2 = 336 m26.某有毒气体需通过一管路系统。现拟用水在按 1/2尺寸缩小的几何相似的模型管路系统中做 实验予估实际气流阻力。实际气体流速为 20.5m/s,密度为1.30kg/m3,运动粘度为0.16cm2/s 实验用水的密度为1000kg/

30、m3,运动粘度为0.01cm2/s。为使二者动力相似，水流速应为多少？若 模型实验测得流动阻力为15.2J/kg ,实际气体的流动阻力是多少？欲满足动力相似，必须 R,*R,水,设气体管径为d,d 20.5即（0.16(d/2/U 水)气 一(0.01)水 , U水=2.56m/s动力相似,必 Eu,气=Eu/K，Euhf即(20P15.2.)气=(T)7K 二 £ hf,气= 974.7kJ/kg2.5627.某实验室拟建立流体通过圆直、等径管内的阻力测试装置，有两个方案，一个方案是采用20C 清水为工质，水流速不超过3.0m/s；另一方案以p=1atm、20c空气（按干空气计）为

31、工质，流速0.1mm不超过25.0m/s,要求最大。问：两方案需要的管内径各为多少？若管子绝对粗糙度皆为 二者管长与管内径之比都是 150,采用以上算得的管径（需按无缝钢管选接近的规格）， 者最大流速时管路阻力各为多少？方案一：=1000kg/m3,-1CP,u =3.0m/sRe -105d 3.0 1000 .d0.001采用中36父1mm,无缝钢管，u 0.0333m3；/d =0.1/34 =2.94 10U =3.0m/s时，Re =0.034父3.0父103/10、=1.02 父105查得 =0.02741 u3,hf = 0.0274 150 =18.4J/kgd 22方案二：=

32、1.205kg/m3,=1.81 10 Pa s, u = 25m/sRe =105d 25 1.205一 一 51.81 10=0.060m采用中68 M3mm,无缝钢管，s/d = 0.1/62 = 1.61父10U =25m/s时，R =0.062 25 1.205 /(1.81 10,)=1.03 105查得 =0.0241 U 2252.、hf0.024 150=1125J/kgd 2228.试证明流体在圆管内层流时，动能校正系数解：口V3dAA A (A 流动面积，A=nR2)U 3A2层流:V =Vmax1 -(r/R) ,U =Vmax/21a =U 3AR ,2、32 二 V

33、max R2 3)Vmax1-(r/R) 2二rdr3mx .01-(r/R) rdrU A令r/R=sin 牝则 1(r/R)2 =Cos%,当 r = 0,日=0;r = R,e =冗/23 max二/2U3ACos6火Rsin)(RCosu d)2二V3 R2 727=VmaxR-Cos7>dCosuU3A 0其中=逅色0 =1/88 n/22二(2U)3R8U3 二 R22一二229 .试按规律推导湍流的值RRiVS = °V2二 rdr =2 Vmax 0 (1 - r / R) 7 rdr令1 r/R = x,r = R(1 -x) , dr = -RdxA VS

34、=2nVmax |0x17R(1-x)(-Rdx) =2nR2Vmax (x1/7 -x8/7)dx其中=7x8/78715/7157 7 _ 498 -T5 - 120则工VmaxVS2 49 49ZT2二 R2Vmax1206030 .某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，管子内半径为 50mm在管截面上的流速分布可表达 为，式中：y截面上任一点至管壁的径向距离， m； v该点的点流速，m/s0试求：（1） 流型；（2）最大点流速Vmax。R-r解：设 V = V max (1 r/R) 1/6= V max(R ) 依 二 (V ma/R1,6) X y ,故该流型为湍流。又 V Vma/

35、R1/6 = V max/(0.050)= 2.54 V max = 1.54 ml/S31 .某直管路长20m,管子是1”普通壁厚的水煤气钢管，用以输送 38c的清水。新管时管内壁 绝对粗糙度为0.1mm使用数年后，旧管的绝对粗糙度增至 0.3mm若水流速维持1.20m/s不变, 试求该管路旧管时流动阻力为新管时流动阻力的倍数。解：新管：Re =0.027 1.20 992.9/(0.6814 10，) =4.72 104 w/d =0.1/27 =3.70父10：查得九=0.041一- 2201.20、hf =0.0296=15.8J /kg0.0272旧管：Re =4.72 104, ；

36、/d =0.3/27 =0.011.查得'=0.041_ 2201.20、hf =0.041 =21.9J/kg0.0272，旧管阻力/新管阻力=21.9/15.8=1.3932 .某流体在光滑圆直管内湍流流动，设摩擦系数可按布拉修斯公式计算。现欲使流量加倍，管 长不变，管内彳比原来增大20%问：因摩擦阻力产生的压降为原来的多少倍。解:8 1V 2.5 d21 750.3164 8lV VX, oc 2 , 5, 4.75(4V)0.25 dd(二 d)当 V2 =2V1,d2 =19.则=(泞.7吟)4.75 =京=1.41hf 1 V1 d 21.233.如图所示,某液体在光滑管中

37、以u=1.2m/s流速流动，其密度为920kg/m3,粘度为0.82cP 管内径为50mm测压差管段长L=3m U形压差计以汞为指示液。试计算 R值。22I ILn习题33附图解：在1-1与2-2间列柏努利方程：gzi+u,/2+p i/r = gz 2+ u 22/2+p2/r+Sh f 或(pm,i pm,2)/r = Sh f (u 尸 U2)J_(r i r)gR/r = (0.3164/Re0.25)' d ' u2/2其中 Re = = = 0.05 ' 1.2' 920/(0.82 ' 10-3) = 6.73 ' 104则(13.

38、6-0.92) ' 103' 9.81R/920=0.3164/(6.73 ' 104) 0.25 ' (3/0.050) ' (1.2 2/2)R = 6.28 ' 10-3 m34.有一高位水槽，其水面离地面的高度为H。如图。水槽下面接有2”普通壁厚水煤气钢管130m 长，管路中有1只全开的闸阀，4只全开的截止阀，14只标准90°弯头。要求水流量为10.5m3/h, 设水温20C, £ =0.2mm问：H至少需多少米？10.5/3600二 2-(0.053)2解：管子规格： 60 3.5mm, d = 53mm =1.32

39、m/s,Re =0.053 1.32 103/0.001=7.0 104s/d =0.2/53=3.77x10-,截止阀（全开）口=6.4,闸 阀（全开）之=0.17,900标准弯头上0.75,查得 = 0.0292突然缩小（Aj、/ A大方法一：gH =1.50)1.3222le= 17ml e=0.34m le=1.6m仁0.5130 0.34 4 17 14 1.6 1.3220.0292 0.053H -10.93m、130 1.322,、 1.322方法一：gH =0.0292乂+ (0.17 + 46.4+140.75+1.5)0.05322H = 9.71m35.承第34题，若已

40、知H=20m问水流量多少nVh ?解：设 =0.0299.81 20 二(1.5 0.0292130 0.34 4 17 14 1.6 U 20.053)，U =1.79m/s 2Re =0.053 1.79 103/0.001 =9.49 104 ,；/d =0.2/53 =3.77 10.查得=0.029所设上正确，计算有效。_ 2 _3V = (0.053)1.79 3600 = 14.2m /h436.有两段管路，管子均为内径20mm长8m绝对粗糙度0.2mm的直钢管，其中一根管水平安装,另一根管铅垂向安装。若二者均输送20 c清水，流速皆为1.15试比较两种情况管两端的额修正压强差与

41、压强差。要用计算结果说明m/s。竖直管内水由下而上流过。解：Re =0.020灯.15M103/0.001 =2.3父104, Od = 0.2/20 = 0.01,查得九二0.0405" hf =0.04058 1.1520.020 2= 10.7J/kg （与管向无关）水平管:Pm,1 - Pm,2 = P1 - P2Pm1U12m1J ：2Pm,2 3八 hf 上(U1 =U2)Pm,1Pm,2 = P1 - P2 = P£ hf =1000父 10.7 = 1.07 = 1.07 父104 R 铅垂管。流体向上流 动：Pm,1 -Pm,2 =1.07104 PaA

42、A (计算同)口 Pm,1 -Pm.,2 =(P1: gZ1) -(P2；? gZ?)二 P -P2 =(Pm/ -Pm,2) +P g(Z2 -Z1) =1.07104 +103 M9.81M8 = 8.92M104Pa37.有A、B两根管道并联。已知：l a=8r）ck=50mm l B=12nf dB=38mm（上述l中包含了局部阻力， d指内径）。流体工质是常压、20c的空气（按干空气计）。总流量是 200kg/h。问：B管的质量流量是多少？分支点与汇合点的局部阻力可略。e皆为0.2mm解空气：P =1.205kg/m3, N =1.8"10)Pa sA管：名/ dB管：；/

43、d= 0.2/50 =0.004,在阻力平方区，底=0.0285= 0.2/38 =5.26x10已在阻力平方区，B = 0.031设 a u 0.0285, b u 0.031Wa _ dAb lWb - d5(50/89)5 0.031 12=2.540.0285 8WA =200(2.54/3.54) =143.5Kg/hRe,A4 143.5/3600 .一. 一 5二 0.050 1.81 10= 5.61x104,8/d =0.004，查得 鼠=0.0302Wb =200-143.5 = 56.5kg/hRe,B4*56.5/36002.91x104,8/dB = 5.26 黑 1

44、0：查得九 B =0.034二 0.038 1.81 10再设九 A =0.0302,% =0.034，算得 Wa/Wb =2.58Wa =144Kg/h,WB =56kg/h, Re,A = 5.63父104,查得九=0.0302,Re,B =2.88父104，查得 Kb =0.034因核算得的九a,九b值与原设的一致，故 Wa =144Kg/h,WB =56Kg/h38.某水塔供水流程如附图的a）图所示,管长为L。现需增加50%勺流量，拟采用b）流程。b）流 程中各管管径均与a）流程的相同，其L/2管长为两管并联。设局部阻力不计，所有管内流体流动 的摩擦系数入值均相等且为常数。问：b）方案

45、能否满足要求。(B)H =8 ' (1/2)(V2/2)28 ' (1/2)V222 5gd2 5gdV12 12V21 oV22,V2 =1.265Vl42（B）不满足流量增加50 %的要求。39.某七层的宿舍楼，第四至第七层楼生活用水均来自房顶水箱。地。若总输水管为S'普通壁厚水煤气钢管，各层楼自来水支管为 水72nl有关尺寸示于附图。试计算： 及七楼的阀都全开，五、六楼的阀全关, 直管阻力可略。设入皆为0.040。1-''2普通壁厚水煤气钢管。所用的阀皆为截止阀。水箱内（1）只开七楼的阀且阀全开时，V7为多少？ （2）当四楼V4及V及各为多少？计算

46、支管阻力时只计入局部阻力，解：总管为巾48x3.5mm,d总=41mm支管为 421.25x2.75mm,d =15.75mm,全开阀门阀，口 =6.4;突然缩小（Aj、/A大定0）,，二0.5，三通（直入旁出），Le=1.2m;三通（直通），Le=0.35m只开七楼得阀：2.2 (0.1476U7)0.041)总管 U = (15.75/41)2U7 =0.1476U79.81 4.2 =(6.4 0.0421)力(0.5 0.040.015752U7 =2.81m/sV7 =5.47 104m3/s只开四.七楼的阀： (9.81 15.6) -(0.5 0.04-22-) 8(V4 V7)

47、0.041 二 2(0.041)1.2= (6.4 0.041) -0.01575 二228V72(0.01575)4(9.81 11.4)11.4 3 0.358V421.2=(0.04 ) f-4T (6.4 0.04 1)0.041 二 2(0.041)40.01575化简，得 153.04 -7.59 105M V7)2= 111.8 1.376 108V72 =1.41 1 108V428V42二 2(0.01575)4经试差得：V4 =1.035 10，m3/s,V7 =5.348 10“m3/s40.用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为 0.85at 0水槽水面至

48、塔内水出口 处垂直高度差22m已知水流量为42.5m3/h ,泵对水作的有效功为321.5J/kg ,管路总长110m（包 括局部阻力当量管长），管子内径100mm试计算摩擦系数入值。解：1-1与2-2间列柏努利方程：gz+U12/2+p 1/r+Ws = gz 2+ u 22/2+p2/r+Sh fzi= 0 , Z2= 22 m , ui= 0 , Pi(表尸 0V_三U2= A=42.5/( 4' 0.1 2' 3600) = 1.50 m/sp2= 0.85at = 0.85' 9.81' 104 = 8.34 ' 104 PaWS= gz2+U

49、12/2+p2/r+Shf 即 321.5= 9.81 ' 22+1.502/2+8.34' 104/103+ShShf = 21.2 J/kgl = 0.017141. 35c的水由高位槽经异径收缩管向下流动。Mo若不考虑流动阻力，为保证水在流经收缩管时不发生汽化现象，收缩管的管径应限制在多大尺寸以上？当地大气压为1atm, 35c的水的密度为 994kg/m3,饱和蒸汽压为 5.62kPa。H=12m h=8nrj d=150mm（内直径）。22H hd 3I '3习题41附图解：1“1-1 ”至“3-3”列柏努利方程gz1+ p 1/r+u 12/2= gz 3+

50、 p 3/r+ u 32/2; p产 p3, Z3 = 0 , U1 = 0u3 = 2gz1 = 2 9.81 12 = 15.3 m/s2 “2-2 ”至“3-3 ”列柏努利方程gz2+ p 2/r+u 22/2= gz 3+ pa/r+ u 32/22截面刚液体汽化时，p2= 5.62kPa ,则9.81' 8+5.62' 103/994+U22/2 = 1.013 ' 105/994+15.3 2/2 u 2 = 16.4 m/s3 u3d32 = u 2d22即 15.3 ' 1502= 16.4d 22d 2 = 145 mm42 .如附图所示、水泵

51、抽水打进R C水槽。已知各管内径相等，且 A-B段、A C段和OA段（不 包括泵内阻力）的管道长与局部阻力当量管长之和 相等。设摩擦系数入值皆相同，过程定态。求。C8.0m5.0m习题42附图解：由“A? B”与"A? C'可列下式Ea- Ec = a V c2Ea- Eb = a V b2 E c- Eb = a (V B2- VC2)代入数据：9.81 ' (8.0 5.0) = a (V b2- VC2)即：29.4 = a (VB2-VC2)(1)由"C? B得W s= Eb+ a (V C+V)2+ aVB2代入数据：150 = 9.81 '

52、; 5.0+ a (V c+V)2+ aVB2即：101 = a (V c+V)2+ aVB2 (2)101 _(2)/(1)，得 29.4 - (Vc+VB>2+V2/( V B2-VC2)= (V CVb+1)2+1/1 - (Vc/Vb) 2解得：Vc/Vb = 0.38743 .在小108X 4mm勺圆直管内用毕托管测点流速。已知管内流体是平均分子量为 35的混合气体, 压强为200mmHC （表压），外界大气压为1atm,气温为32C,气体粘度为0.02cP。在测管轴心 处vmax时，U形压差计读数R为10mm压差计指示液为水。问：管内气体流量是多少 nVh?解:IX=1.43

53、kg / m38314 (273 32)-(0.20 103 9.81 1.013 105) 3512(R P)gR _ ：2(1000-1.43)父9.8130.010 _117m/s1.43Rmax102 :8.37X104，查得0.8123U -0.81 11.9 -9.48m/sV=- 0.12 9.48 3600 =268m3/h444 .在内径为50mm勺圆直管内装有孔径为25mm勺孔板，管内流体是25c清水。按标准测压方式 以U形压差计测压差，指示液为汞。测得压差计读数R为500mm求管内水的流量。jiV =4、2(0.025)0.622(13.6 -1) 9.81 0.50123二 338 10 m /s_ _4-= 9.60 10 ,m =0.254 3.38 104 997 1000二 0.050 0.8937查的CO =0.62，