化工原理第四版第一章课后习题答案

====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====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1.2104Pa。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。解容器A的绝对压力 pA容器B的绝对压力 pB

101.325+60161.325kPa101.3251289.325kPa【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

101.31289.3kPa出口绝对压力 p出

101.3157258.3kPa进、出口的压力差p157（115712169kPa或p25.389.3169kPa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，试求该混合液在 20℃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正辛烷的质量分数 2

0.4100 0.41000.611410.3690.631从附录四查得20℃下正庚烷的密度1

684kg/m3，正辛烷的密度为2

703kg/m3混合液的密度 m

10.3690.631684 703

696kg/m3【1-4】温度20℃，苯与甲苯按4:6解20℃时，苯的密度为879kg/m3，甲苯的密度为867kg/m3。混合液密度 m

8790.48676871.8kg/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H N CO CO CH2 2 2 40.4 0.2 0.32 0.07 0.01操作压力的表压为，温度为 40℃。试求：(1)混合气体在操作条件下的密度；(2)混合气体的为多少kmol。解 T27340313K，p101.35.5106.8ka混合气体的摩尔质量

绝对压力）====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====M 20.4280.2280.32440.07160.0118.6kg/kmolm混合气体在操作条件下的密度为 pMm

106.818.6 0.763kg/m3m RT 8.314313V6000m3

M 18.6m 0.763m3/kmolmmm混合气体的量为 n Mm

60000.763246kmol18.6m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(1)管子上端空间的绝对压力；(2)端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中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。管子上端空间的绝对压力p绝在水平面11'处的压力平衡，有p gh大气压力绝p 1012001000.81281580绝

绝对压力）管子上端空间的表压 p表

1-6附图p p表

-大气压力=8158010120019620Pa管子上端空间的真空度p真p =-p真

=-1962019620Pa槽内为四氯化碳，管中液柱高度 h'水h' h水常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为 1594kg/m3ccl4h'100021.25m1594【1-7】在20℃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。水的密度为13550kg/m3，当地大气压力为。试求试管底部的绝对压力为多少 Pa。解水的密度水

=998kg/m3====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====p101103135500.059989.81117.4103Pa【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。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。试求： 压差计读数（指示液密度为1400kg/m3；(2)A、B两个弹簧压力表的读数。解 容器上部空间的压力p29.4

表压）液体密度1250kg/m3，指示液密度0压差计读数R=?

1400kg/m311'上p1p1

p'1p1hRg

1-8附图ghp'p21hgRgghp 2.2hRg

p

Rg0Rg0

0因g0

0，故R0pA

p1g29.41032.212509.8156.4103Pap p2g29.41031.212509.8144.1103PaB【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其U若指示液读数为R150mm，试求A、B两点的压力差。解 等压面11'，p1

p'1pp1 A

H g水p'p1 B

HR水

gRg汞由以上三式，得

p pA

R汞

gR水

g 1-9附图已知R0.15m，汞

13600kg/m3，p pA B

0.15136009.810.1510009.8113.64103Pa13.64kPa【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A、B两截面间的压力差，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 U形管的连接管 中，习题1-10附图====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====充满空气。若测压前两U形压差计的水银液面为同一高度，试推导 A、B两点的压力差p与液柱压力汁的读数R、R

之间的关系式。1 2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22'处pp

HR

gR

RRg g 1

1 22 A 2

1汞 2 气p'p HR

gR g2 B

22 水 2汞因pp'2

，由上两式求得 p p (RA B 1因

R) 水 气g22 汞 2气 水 故 p p RR -水gA B 1 2 汞 2【1-11力了排除煤气管中的少量积水，用如习题1-11 附所示水封设备，使水由煤气管路上的垂直管排出。已知煤 气力为10kPa（表压试计算水封管插入液面下的深度 h最 小为若干米。解 h p

10103

1.02mg 10009.81流量与流速

习题1-11附图【1-12】有密度为1800kg/m3的液体，在内径为60mm的管中输送到某处。若其流速为8m/s试求该液体的体积流量(mh)、质量流量kg/s与质量流速kg/m2s。解(1) 体积流量 qV

d2u4

06282.26103m3/s814m／h4质量流量 qm

q2.2610318004.07kg/sVq 4.07质量流速 =mA

=1440kg/(m2s)4【1-13】如习题1-13 附图所示的套管式换热器，其内管为33.53.25mm，外管为603.5mm。内管中有密度为1150kg/m35000kg/h的冷冻盐水流动。内、外管之间的环隙有绝对压力为5MPa，进、出口平均温度为，流量为160kg/h的气体流动。在标准状态下(101.32kPa，气体的密度为1.2kg/m3。试求气体和盐水的流速。解 液体 1150kg/m3====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====内管内径 d内

33.53.25227mm0.027m液体质量流量qm

5000kg/h ，体积流量 qV

1150

m／h流速 u液

V

5000/

2.11m/sqd2 3600q4内

0.02724气体质量流量 qm

160kg/h0.5106密度 气

1.2 5.92kg/m3101325160体积流量 q V流速 u

5.92

mh160/5.92

5.67m/s气36004

0.05320.03352习题1-13附图 习题1-14附图【1-14】如习题1-14附图所示，从一主管向两支管输送2012/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:t20℃，998.2kg/m31000kg/m3主管的流量 qm

q qm1

201030t/h30103kg/h体积流量

30103q m 30m3/h，流速 uqV 1000管径 q 30d V 3600 u4

36000.7851.0

0.103m103mm选择108mm4mm无缝钢管，内径为d100mm，主管内水的流速

q /

30/3600u d24

4

1.06m/s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/s200mm2处的管内径为100mm。由于水的压力，截面11m高的水柱。试计算在12之间所产生的水柱高度差h为多少（忽略从12处的压头损失）?解 u0.5m/s1====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====d0.2m,d1 2

0.1muu

d2 10.5(2)22m/s2 1 d21212pu2p u21212 2 2pp

u2u2

220.521 2

2 12

1.8752ppp1 2

1.8751.87510001875Pap 1875hg

10009.81习题1-15附图 习题1-16附图另一计算法

1212p u2p u21212 g 2g g 2gpp u2u2 220.52h 1 2 2 1 g 2g 29.81计算液柱高度时，用后一方法简便。【1-16】在习题1-16 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,d 2.5cm，液柱高度h2

。若忽略压头损失，试计算收缩截面 2处的静压头。解 水的体积流量 qV

2.5L/s2.5103m3/s，截面1处的流速 u1

V

2.5103

1.274m/sqd2q41 4

0.052d2 0.052截面2处的流速

u 11.274 5.1m/s2 1 d2

0.025在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。1212p u2p u21212 d 0.05g 2d 0.051p h1g

11 12 2截面2处的静压头 h2

10.0250.218m水柱

1274229.81

h2

5229.81====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====负值表示该处表压为负值，处于真空状态。【1-171-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为57mm负值表示该处表压为负值，处于真空状态。【1-171-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为57mm3.5mm。当出水阀全关闭时，压力表读数为。而阀门开启后，压力表读数降至。设压力表之前管路中的压头损失为水柱，试求水的流量为多少 m3/h?解出水阀全关闭时，压力表读数 30.4kPa（表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度 h习题1-17附图p 30.4103g 1039.81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 u2pZ 2+u +Hp2221 g 2g fZh3.1m,H1 f20.3103

0.5m水柱u23.1 2 0.5水的流量

1039.8129.81u3.23m/s d0.05m2 q d2uV 4 2

0.0523.236.34103m3/s22.8m3/h4【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Hf

p。gH =p 49103 4.99m水柱f水 水

g 10009.81H =p 49103 5.68m油柱f油 油p

g 8809.8149103H = 2.73m硫酸柱f硫酸

g 18309.81硫酸【1-19】如习题1-19附图所示，有一高位槽输水系统，管径为 57mm3.5mm。已知水在管路中流动的机械能损失为hf

45u22

(u)。试求水的流量为多少m3/h。欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？解管径d0.05m，机械能损失hf

45u22习题1-19附图====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====以流出口截面处水平线为基准面，Z5m, Z1 2

u1u2

u？2u2Zg 245 21 2 22Zg 59.81u 1 1.46m/s2 46 23 水的流量 qV

d2u4 2

0.0521.46287103m3/s103m／h4q'V

0.2qV

1.2qV

2

1.21.461.75m/sZ'g23(u')21 2

Z'1

239.81

7.81m高位槽应升高 7.1852.18m【1-20】如习题1-20附图所示，用离心泵输送水槽中的常 温水。泵的吸入管为32mm2.5mm，管的下端位于水面以下 2m， 并有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为 8u22g

。若截面22'处 的真1122截面的压头损失为1u2

。试求：(1) 吸入22g管中水的流量，m3/h；(2)11截面的表压。解 管内径d0.0320.002520.027mm ，水密度1000kg/m3

习题1-20附图22p2

39.2kPa，水槽表面p1

0（表压）(1) 00'20为基准面，Z1

0,Z2

3m,u0

0,u?2压头损失

u2 1u2 1u2H 8 2+ 2=8 2f 2g 22g 22gpu2p01gZ g 2001g

Zp u2H222 g 2g f2239.2103 u2

1 u20310009.

2818222818129. 9.u1.43m/s2 水的流量 qV

d2u4

3600

027)21.433600295m／h4(2) 从11'22Z1

Z 52p

1u212gZ2g12p

222g39.2103 1 1.432110009.81

5

10009.81

229.81p10.4103Pa10.4kPa()1流体的黏度====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====【1-21】当温度为20℃及60℃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℃60℃水1.005103Pas0.469103Pas空气18.1106Pas20.1106Pas水温度升高，黏度减小；空气温度升高，黏度增大。雷诺数与流体流动类型【1-22】25℃的水在内径为50mm的直管中流动，流速为2m/s类型。解25℃，水的黏度0.8937103Pas997kg/m3d0.05mu/sRe

du

0.0520.8937103

1.121054000为湍流【1-23】(1)温度为20℃、流量为4L/s的水，在57mm3.5mm的直管中流动，试判断流动型；(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) d0.05m,qV

4103m3/1.005103Pas,998.2kg/m3流速 u

V qd2q4

41034

2.038m/s雷诺数 Re

du

0.052.0381.005103

1.011054000为湍流(2) v4.4cm2/s4.4104m2/s雷诺数 Redu0.052.038232为层流v 4.4104【1-24】20℃的水在219mm6mm的直管内流动。试求：(1)管中水的流量由小变大，当达到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层流流动，管中最大平均流速应为多少？解(1) 水，20℃，998.2kg/1.005103Pas,d0.207mRedu 40000.207u

u0.01945m/s 1.005103 体量流量 q d2u 0.20720.019456.54104m3/sV 4 4(2) 0.14cm2/s0.14104m2/sRedu

2000 u0.135m/s0.14104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 直径习题1-25附图====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====管路从截面A到截面B的摩擦损失h 。若流体密度为，指示液密度为，压差计读数为R。f 0试推导出用读数R计算摩擦损失hf

的计算式。解 从截面A到截面B列伯努利方程，截面A为基准面，则得p AHg Bh pp p Hpgp

1 f A B f液柱压差计1-1为等压面p RgpA

HgR0

g 2

得 hf

R

pp pA g

R0

gHg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57mm3.5mm的水平管与垂直管，其中有温度为 20℃的流动，流速为/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/d0.004。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 因。如果用液柱压差计测量压力差，则两个直管的 液压力计的读数R是否相同？指示液为汞，其密度为13600kg/m3。解已知管内径d0.05m，水的温度t=20℃998.2kg/m31.004103Pas，

习题1-26附图 流速u3m/sRe

du

0.0531.004103

1.49105 湍流管壁相对粗糙度 d

0.004查得摩擦系数0.0293这两个直管的摩擦阻力损失相同，为h

lu2

3

6

15.8J/kgf弹簧压力表读数之差值①水平管在A、B两截面列伯努利方程

d2 0.052p u2 p u2gZ A AgZ B BhA 2

B 2 f因Z Z，uA B

uB

====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====②垂直管

p pA

hf

998.215.815770Pa15.77kPa在A、B两截面间列伯努利方程，以截面 A为基准面，Z ZA p

L6m,u uA BpBA=gZ BB

hfp pA B

gZB

hf

998.29.816998.215.874530Pa74.53kPa上述计算结果表明，垂直管的pA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

p大于水平管的pB

p。这是因为流体在垂直管中从下向上B①水平管与前面相同，由伯努利方程得p pA B

hf

a另从U形管压差计等压面处力的平衡，求得p RgpA BAp pA

Rg汞(b)，求得

Rg(

) b)汞fhRg( f汞

998.215.8) 9.81998.2)

0.1276m汞柱127.6mm汞柱②垂直管与前面相同，由伯努利方程得p pA B

gLhf

(c)另从U形管压差计等压面处力的平衡，求得p RgpA B

LgRg汞Bp pB

Lg 由式c与式d，求得

R Ag

( ) d汞hfRg( )f汞从上述推导可知，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

p。B====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====【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液读数为 R。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h成正比，即Rh。f f又知道，在粗糙管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失hf

与流体流速u的平方成正比，h u2。f由上述分析可知 Ru2因此 R'uR u2

u'2R' Ru2【1-28】水的温度为10℃，流量为57mm3.5mm、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，试计算其摩擦损失。解水在10℃时的密度999.7km3，黏度1.306103Pas,d005,l100m，光滑管。体积流量 qV

330L/h033m／h流速 u

q

0.33

0.0467m/sV3600 dV4

3600

0.0524雷诺数 Redu

0504679971787层流1.306103摩擦系数 64 640358Re 1787摩擦损失

lu2

0358100046)2=0781J/kgf体积流量 qV

d2 0.05 2990L/h099m／h因流量是原来的3倍，故流速u0.046730.14m/sRe178735360湍流对于光滑管，摩擦系数用Blasius 方程式计算0.3164Re0.25

0.3164(5360)0.25

0.037也可以从摩擦系数与雷诺数Re的关联图上光滑管曲线上查得，0.037。摩擦损失 hf

lu2=03710014)2=725J/kgd2 0.05 2【1-29】试求下列换热器的管间隙空间的当量直径：(1)如习题1-29附图(a)219mm9mm114mm4mm；(2)如习题1-29附图(b)所示，列管式换热器外壳内500mm25mm2mm的管子174根。====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====解(1)套管式换热器，内管外径d1

1-29附图0.114m，外管内径d2

0.201m当量直径 de

dd2

0.2010.1140.087m(2) 列管式换热器，外壳内径d2

0.5m，换热管外径d1

0.025mn174根(d2nd2)当量直径

d 44e (d

1(0.5)2174(0.025)2) 0.51740.025

0.0291m2 1【1-30】常压下35℃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，设 d

0005。e解 空气，t1.147kg/m3,18.85106Pas，流速u/s。管路截面的高a0.3m，宽b0.2m。当量直径

2ab20.30.20.24me ab 0.30.2雷诺数 Re

due

0.24121.147

1.75105 湍流 18.85106000,=019,l120mde摩擦损失

lu2

0.0192120

691J/kgf d 2 0.24 2e【1-31】把内径为20mm、长度为2m的塑料管（光滑管），弯成倒U习题1-31附图所示，当管内充满液体，一端插入液槽中，另一端就会使槽中的液体自动流出。液体密度为1000kg/m3，黏度为s。为保持稳态流动，使槽内液面恒定。要想使输液量为 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d02,lm,103kg/m3,=mPas，体积流量qV

1.7m3/h流速 u

V qdq

1.7/0.022

1.504m/s42 4从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式，以虹吸管出口截面为基准面hu22g

l

u2Re

du

0.021.50410001103

3.01104 湍流光滑管，查得0.0235，管入口突然缩小0.5U形管（回弯头）1.5====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====h10.0235

20.02

0.51.51.50422

0.617m 习题1-31附图 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114mm4mm的钢管流入表压为16MPa的密闭低位槽中。液体在钢管中的流速为 1m/s，钢管相对粗糙度/d002，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H。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。p0表压,p1

0.16106uu1 2

0，ZH,Z1

0,管内流速u1m/s,管径d0.106m液体密度765kg/m3，黏度1.7103PasRe

du

0.10617651.7103

4.77104 湍流/d0.002，查得0.0267l30160190m

e505=190°弯头.75dH p l22

u2g de

2g0.16106

0.0267

500.510.75

23.9m7659.81

0.106

29.81 【1-33】如习题1-33附图所示，用离心泵从河边的吸水站将 20℃的河水送至水塔。水塔进水口到河水水面的垂直高度为。管路为 114mm4mm的钢管，管长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0.002。d解水在20998.2kg/m31.004103Pasd0.106m,lle

1800m流量 qV

30m3/h1-33附图V流速 u Vd2

====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====30/36000.9448m/s(0.106)2Re

du

4 40.1060.94481.004103

9.96104 湍流查得0.0252摩擦阻力损失 h

lle

u20.025218000.94482191J/kgf d 2 0.106 2以河水水面为基准面，从河水水面至水塔处的水管出口之间列伯努利方程。外加机械能 WZ2

gu22

hf

34.59.810.944822

191530J/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从水塔水面至输水管出口之间列伯努利方程，求得HH

lu2f d 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 l'在流体阻力平方区，摩擦系数恒定不变，有'H' Hf f

1-34附图'l'(ulu2d 2g d2g(ulu2d 2g d2g故流速的比值为u'

11.155流量的比值为q'V

u 0.751.155 流量增加了15.5%qV管路计算【1-35】用168mm9mm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50℃时油的密度为890kg/m3，黏度为181mPas。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，中途需设置几个加压站？解 d0.15m,l100km,q 60000kg/hm890kg/m3,s60000/3600q V 890

=0.01873m3/s====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====quVqd24

0.018734

1.06m/sRedu

0.151.06890782层流1811036464

0.0818Re 782因为是等直径的水平管路，其流体的压力降为lu2 100103 1.062ph =8900818 =7317Pa23MPaf d2 0.15 2油管最大承受压力为15.7MPa加压站数 n27.31.7415.7需设置2级加压，每级管长为50km，每级的p27.3/213.65MPa，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℃的水，从水塔用108mm4mm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）。试求管的输水量为多少h，钢管的相对粗糙度0.002。解水，t998.2kg/m3,=1.004103Pas由伯努利方程，得管路的摩擦阻力损失为h Hg129.81118J/kgfuld、/d0.002、hf

118J/kg，求u与qV

的问题。2dh

/d l u2

flg l 3.7 d 2d h f2

20.1118lg0.0022.511.004103

150 1502.55m/s

0.1

20.1118验算流动类型 Re

du

0.12.551.004103

2.54105 湍流体积流量 qV

d2u36004

012255360072m／h4====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====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℃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80kPa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。最好是用光滑管的摩擦系数计算式0.3164（

2.5103

Re105）与h

lu2

及u4q

h与

及d之V间的计算式。V

Re0.25

f d2

d2 f V解水在998.2kg/m3,1.004103Pas水的流量.mh，管长及管件当量长度l4m阀门关闭时，压力表可测得水槽离压力表测压点的距离 H与H。A B80103H pA 8.17mA g 998.29.8130103H pB 3.06mB g 998.29.81两水槽液面的距离HH HA B

8.173.06以低位槽的液面为基准面，从高位槽 A的液面到低位槽B之间列伯努利方程，得管路的摩擦hf

与H的关系式为h Hg5.119.8150.1J/kgf对于水力光滑管，hf

qd之间的计算式为V 0.25

1.75h Vf

d4.75d4.75

0.250.241l

q1.75V代入已知数

hf1.0041030.25/3600)1.75d4.75求得管内径为 d验证Re范围

24142

998.2

50.1du

4q

4998.2

1.73600Re V 29000 湍流 d 3.141.0041030.0205符合计算式中规定的Re范围1-38附图====Word行业资料分享--可编辑版本--双击可删====【1-38】如习题1-38附图所示，水槽中的水由管CD平面，阀门全开。各段管内径及管长（包括管件的当量长度）分别为ABBCBDd50mm25mm25mmlle20m7m11m试求阀门全开时，管C与管D的流量之比值，摩擦系数均取 0.03。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CH u2 C2g

fAB

fBC

u2 D2gD

fAB

fBD

（a）BC管的压头损失

(lle)BCu2C （b）BD管的压头损失

fBC

d 2gBCl l D( l l D

（c）fBDb与式c代入式

d 2gBD (l d

) BCu2

(lled

) BDu2 DBC BD1(l1(ll)eBDd1(ll)eBCd10.0310.03117CuDBC

1.23因d dBC

，故流量之比值q =uVCCq uVCCVD D

1.23【1-39】有一并联管路，输送20℃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

500mm,l1

1400m;d2

700mm,l2

800m。试求两根并联管中的流量各为若干？管壁绝