化工原理课后习题答案

习题解答

绪论

I.从基本单位换克入手，将下列物理量的单位换算为S1单.位。

(1)水的黏度〃=0.00856g/(cm・s)

(2)密度夕=138.6kgff/n?

(3)某物质的比热容O0.24BTU/(lb，F)

(4)传质系数KG=34.2kmoWi/hatm)

(5)表面张力户74dyn/cm

(6)导热系数乂=1kcal/(mh,℃)

解：本题为物理量的单位换算。

（1）水的黏度基本物理量的换算关系为

Ikg=l()()()g»1m=100cm

8.56x10—4kg/(m•s)=8.56xW4Pa-s

则

（2）密度基本物理量的换算关系为

Ikgf=9.81N,1N=1kg-m/s2

"=138.6kg，：：1%更=1350kg/m

mIkgfJ|_IN

（3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为

1BTU=1.055kJ,Ib=0.4536kg

l°F=-℃

BTUT1.055kJlib1°F

=0.24lboFj|_1BTU0.4536kg£5/9℃=1.005kJ/(kg-℃)

(4)传质系数基本物理量的换算关系为

1h=3600s,1atm=101.33kPa

则

mo1

K=34.21一9.378x10-5kmol/(m2-s-kPa)

。GLm2?-ha—tmTls—e^O―OsTl—lOU—SkPaJ1=''

(5)表面张力基本物理量的换算关系为

1djn=lx105N1m=100cm

则

dyn]lxlON~|100cm]___

(r=74-^―「-------、-「------=7.4x1t0n2N/m

_cmIdynIm

（6）导热系数基本物理量的换算关系为

1kcal=4.1868xlO3J,1h=3600

则

_TkcallT4.1868xlO3JIh

-[m2-h-℃lIkcal=1.163J/(ms℃)=1.163W/(m•℃)

3600s

2.乱堆25cm拉西环的填料塔用于精储操作肘，等板高度可用下面经验公式计算，即

Hv=3.9/Q.78x10YG『(12.01。厂(0.3048Z。严以

Pi

式中HE—等板高度，ft:

G—气相质量速度，lb/(ft2h)；

D-塔径，ft：

Zo—每段(即两层液体分布板之间)填料层高度，ft：

a一相对挥发度，量纲为-；

"L—液相黏度，cP；

PL—液相密度，Ib/fP

A.B、C为常数,对25mm的拉西环,其数值分别为0.57、・0.1及1.24。

试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为SI单位。

解：上面经验公式是混合单位制度，液体黏度为物理单位制，而其余诸物理量均为英制。

经验公式单位换算的基木要点是：找出式中每个物理量新旧单位之间的换算关系，导出物理量“数字”的表达式，然后代入经

验公式并整理，以便使式中各符号都变为所希望的单位。具体换第过程如下：

(1)从附录查出或计算出经验公式有关物理量新III单位之间的关系为

1ft=0.3049m

1lb/(ft2h)=1.356xl0-3kg/(m2-s)(见1)

a量纲为一，不必换算

lcp=lxl0_3Pas

lb图„2

1—r=l

ft3

(2)将原符号加上八”以代表新单位的符号，导出原符号的“数字”表达式。下而以为例:

CE

崂X3.2803ft

则=3.2803/

m

同理G=G'/(1.356xIO")=737.5G'

0=3.2803。

Zo=3.2803Z；

//L=X/(1X1O-')

PL=p：/16.01=0.06246"：

(3)将以上关系式代原经验公式，得

3.2803//；=3.9x0.57（2.78xlO^x737.5G'r'（12.01x3.2803。'严x

l/，（）//L

（0.3048xx3.2803Z,；）fa—0Z

I0.0624p"

整理上式并略去符号的上标，便得到换律后的经验公式，即

4O1124/3

%=1.084x1O-J（O.2O5G）-（39.4D）ZO'"

PL

第一章流体流动

流体的重要性质

1.某气柜的容积为6000m\若气柜内的表压力为5.5kPa,温度为40已知各组分气体的体积分数为：IL40%、M20%、

C032%、C027%>CH.1%,大气压力为101.3kPa,试计算气柜满载时各组分的质量。

pV(101.3+5.5)x1000.0x6000f…1

解：气柜满载时各气体的总摩尔数4=^^=------------------------mol=246245.4mol

*RT8.314x313

各组分的质量：

mH,=40%wtxA/HI=40%x246245.4x2kg=197kg

加N,=20%%XMN,=20%x246245.4x28kg=1378.97kg

掰co=32%“xMg=32%x246245.4x28kg=2206.36kg

加”，=7%々x"co,=7%x246245.4x44kg=758.44kg

加叫=1%%XA/CH,=l%x246245.4x16kg=39.4kg

2.若将密度为830kg/m3的油勺密度为710kg/n?的油各60kg混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。

解：mx=mx+m2=(60+60)kg=120kg

竺十"二6060)3人「

匕=匕+匕=----+----m3=0.157m

P\Pi830,710J

Pm='=^^kg/m'=764.33kg/m'

流体静力学

3.已知甲地区的平均大气压力为85.3kPa,乙地区的平均大气压力为101.33kPa,在甲地区的某真空设备上装有一个真空

表，其读数为20kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？

解：(1)设备内绝对压力

绝压=大气压-真空度=(85.3X103-20x103)Pa=65.3kPa

(2)真空表读数

真空度=大气压-绝压=(101.33x1()3—65.3x103)Pa=36.03kPa

4.某储油罐中盛有密度为960kg/n?的重油(如附图所示)，油面最高时陷辘底9.5m,油面上方与大气相通。在罐侧壁的

下部有一直径为760mm的孔，其中心距罐底1000mm,孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5X106Pa,

问至少需要几个螺钉(大气压力为10L3Xl()3pa)?

解：由流体静力学方程，距罐底1000mm处的流体压力为

p=p+咫。=[1OL3X1O3+960x9.8lx(9.5-1.0)]Pa=1.813x103Pa(绝压)

作用在孔盖上的总力为

F=(p_p)A=4.813x10^-101.3X10^)X-X0.762N=3.627X10IN

每个螺钉所受力为

^=39.5X10X^0.0142N=6.093X10?N

因此

,

n=F/F1=3.627X10/(6.093xltf)N=5.95。6(个)

7\

n:

习题附图

习题4附图5

5.如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U管压差计。读数分别为%=500mm,&=80mm,指示液为水银。为防止

水银蒸气向空间扩散，于右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入•段水，其高度A3=100mm.试求力、8两点的表压力。

解：（1）4点的压力

PA=1水g/?3+,汞g^2=(1000x9.81x0.1+13600x9.81x0.08)Pa=1.165x104Pa(表)

（2）3点的压力

PB=PA+P^R、

=（1.165xl04+13600x9.81x0.5）Pa=7.836xl04Pa（表）

6.如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管

压差计，指示液为水银，读数R=100mm,/F=800mmo为防止水银扩散至空气中,在水

银面上方充入少量水，其高度可以忽略不计。已知当地大气压力为101.3kPa,试求管路

中心处流体的压力。

解：设管路中心处流体的压力为p

根据流体静力学基本方程式，PA=PN

习题6附图

则P+P/Rgh+P求gR=Pa

P=Pa-P^sh-p^gR

=（101.3xl03-1000x9.8x0.8-13600x9.8x0.1）Pa=80.132kPa

7.某工厂为r控制乙快发生炉内的压力不超过13.3kPa（表压），在炉外装一安全液时管（又称水封）装置，如本题附图

所示.液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。试求此炉的安全液封管应插入槽内水而下的深度人

解：P水g〃=13.3

h=13.3/6水g)=13.3x1000/(1000x9.8)m=1

流体流动概述

8.密度为1800kg/n?的某液体经一内径为60mm的管道输送到某处，

若其平均流速为0.8m/s,求该液体的体积流量（0?小）、质量流量（kg/s）和质量通量［kg/g?-s）＞

2

解：4=O.8X^XO.O6x3600m7s=8.14m7h

■jr3|4

w$=uAp=u^d2p=0.8x^-x0.062x1000kg/s=2.26kg/s

G=up=0.8xl000kg/(m2-s)=800kg/(m2-s)

9.在实验室中，用内径为1.5cm的玻璃管路输送20C的70%醋酸。已知质量流量为10kg/min。试分别用用SI和厘米克

秒单位计算该流动的雷诺数，并指出流动型态。

解：（1）用SI单位计算

查附录70%醋酸在20℃时，p=1069kg/m3,//=2.50xl0-3Pas

(7=1.5cm=0.015m

2

wb-10/(60xrt/4x0.015xl069)m/s=0.882m/s

Re==0.015x0.882x1069/(2.5x101)=5657故为湍流.

N

(2)用物理单位计第

p-1069g/cm3,〃=0.025g/(cm.s)

d=1.5cm,人=88.2cm/s

Re==1.5x88.2x1.069/0.025=5657

4

10.有一装满水的储槽，直径1.2m,高3m0现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4cm,测得水流过小孔的平均流

速wo与槽内水面高度z的关系为；

〃（）=0.62/2zg

试求算（1）放出In?水所需的时间（设水的密度为lOOOkg/n?）：（2）又若槽中装满煤油，其它条件不变，放出In?煤油

所需时间有何变化（设煤油密度为800kg/m3）?

解：放出In?水后液而高度降至z」，则

z,=z“-----5——-=（3-0.8846）m=2.115m

,"0.785x1.22

由质量守恒，得

w_w+W=0，W|=0（无水补充）

21de

吗=p〃o4=0.62p4J2gz（4为小孔截面积）

M=pAZ（A为储槽截面积）

故有0.623。疡？+pA—=O

dO

即草==-0.62&da

J2gzA

上式积分得e=—\（—）（z1/2-z：，2）

0.62底4

=-----,——（3g—2.115喙=126.4s=2.1min

0.62^/2^91il0.04J尸

11.如本题附图所示,高位槽内的水位高于地面7m,水从0108mmX4mm的管道中流出,管路出口高于地面1.5m。已

知水流经系统的能量损失可按E标55/计算，其中〃为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算⑴44截面处水

的平均流速：（2）水的流量（m3/h）。

解：（1）44截面处水的平均流速

在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程，得

g4+Jd+2=gZ2+功⑴

2P2P

式中21=7m,〃b】〜0，P1=0（表压）

Z2=1.5m,p2=0（表压），t/b2-5.5M2

代入式（1）得

9.81x7=9.81x1.5+；北+5.5〃；2

wb=3.0m/s

（2）水的流量（以m3/h计）

233

匕=z/b2=3.0xx（0.018-2x0.004）=0.02355m/s=84.78m/h

习题11附图

12.20℃的水以2.5m/s的平均流速流经038mmX2.5mm的水平管，此管以锥形管与另一小53mmX3mm的水平管相连。

如本题附图所示,在锥形管两侧力、4处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压力。若水流经44两截面间的能量损失为1.5J/kg,

求两玻璃管的水而差（以mm计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。

解：在4、B两截面之间列机械能衡算方程

g4+；〃；］+且=gZ?+邑+工4

2p2p

式中z】=z2=o,〃bi=3.0m/s

〃b2[分噌H骑窃)m/s=1.232m/s

EAf=l.5J/kg

13.如本题附图所示,用泵2将储罐1中的有机混合液送至精镭习题14附图

塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为

1.0133X105Pa,流体密度为800kg/m3。精溜塔进口处的塔内压力为1.21X1()5Pa,进料口高于储罐内的液面8m,输送管道直

径为068mmX4mm,进料量为20m3/h。料液流经全部管道的能量损失为70J/kg,求泵的有效功率。

解：在截面和截面8-8'之间列柏努利方程式，得

片+争84+唯=今+拳+gZz+Z4

?5

px=1.0133x10Pa；p2=1.21xlOPa；Z2—Z1=8.0m；

ux«0；，力f=70J/kg

VV20/3600.,

u=—=----=——------------------m/s=1.966in/s

2A-d2*x(0.068-2x0.004)2

44

22

+/+g(Z?-zJ+Z〃f

1.21-1.0133X1051.9662,,,

W=----------------+------+9.8nxo8.o0+n70J/kg

e[8002J

=(2.46+1.93+78.4+70)J/kg=175J/kg14.本题附

Nc=wslVe=20/3600x800x173W=768.9W

图所示的贮槽内径D=2m,槽底与内径do为32mm的钢管相连，槽内无液体补充，其初始液

面高度加为2m(以管子中心线为基准).液体在管内流动时的全部能量损失可按£必=20/

计算，式中的"为液体在管内的平均流速(m/s)。试求当槽内液面下降Im时所需的时间.

解：由质量衡算方程，得

叫=0,%=；©/〃⑵

dM兀一、Ah

——=-D-p—(3)

d<94d。

将式(2),(3)代入式⑴得

7：,24c，d"八

收+j而=。

,D、，dh

即u.+(—)——=n0(4)

b

dnde

布贮槽液面与管出口截面之间列机械能衡算方程

阳+争筑“+争黄动

22

=

即gb=^+Z%~2~^~2°"；=20.5z《

或写成h=—ll2

9.81h

4=0.692%

式（4）与式（5）联立，得

0.692册+(二一)2包二0

0.032d6

=de

0=0,h=h\=2m：0=0,h=\m

积分得0=-5645X211-2g]s=4676s=1.3h

动量传递现象与管内流动阻力

15.某不可压缩流体在矩形截面的管道中作一维定态层流流动。设管道宽度为6,高度2MM且方＞＞泗，流道长度为，两端

压力降为△/?,试根据力的衡算导出（1）剪应力r随高度丁（自中心至任意•点的距离）变化的关系式：（2）通道截面上的速

度分布方程：（3）平均流速与最大流速的关系。

解：（1）由于b»yo,可近似认为两板无限宽，故有

7=上（一切.2如=^^、(1)

2bLL

（2）将牛顿黏性定律代入（1）得

〃dw

-⑪一

wV

4-=T

Vy

上式积分得

"嗡/+C(2)

边界条件为）u0,40,代入式（2）中，得c=-C=-^-y：

因此〃=-^(y2_y：)

(3)

2uL-°

（3）当了舛，W=Mmax

2,2

故有“max

21JL

再将式（3）写成

”"max1-0）2（4）

L儿J

根据〃b的定义，得

人=；口〃.=—"产-1一（2）2四

品山[_

AJAyQ]3

16.不可压缩流体在水平圆管中作•维定态轴向层流流动，试证明（1）与主体流速〃相应的速度点出现在离管壁0.293冲

处，其中片为管内半径；（2）剪应力沿径向为直线分布，且在管中心为零。

解：＜1）"="21-（2）2=2/1-（与(1)

L彳」L々

当W=〃b时，由式（1）得

（-）2=1-1

彳2

解得〃=0.707彳

由管壁面算起的距离为y=彳-r=r.-0.707/=0.2939(2)

d〃

由T=-p对式（1）求导得

山，_2“

---0m

orr

一2〃"厘4"

T~—;-7-—-(3)

彳-不

在管中心处，r=0,故r=0o

17.流体在圆管内作定态湍流时的速度分布可用如下的经验式表达

试计算管内平均流速与最大流速之比〃/«nwxo

1一（二"则〃=H（l-y）

〃=Jf/2"dr=士[严〃心2函（1一y）dy=2%」3'—产）dy=0.817”1rax

HR*TlR小力

18.某液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。若管长及液体物性不变，将管径减至原来的1/2,问因流动阻力而产

生的能量损失为原来的多少倍？

解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时

m=p£h,

或Z4=M”=4且空_

1d2

型1=（&）（5）（约）2

、4d2"bl

式中攻=2,^L=（―）2=4

d

2«bl%

因此Z〃J（&X2）（4）2=324

'4%

,0.316

又由于X=-----

Re025

务=（&_产5=（必产=小马。25=（0.5）^'=0,841

4Re2d211b24

故——=32X0.84=26.9

19.用泵符ZXloJg/h的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器

液而上方保持25.9XIO、pa的真空度，高位槽液而上方为大气压。管道为。76mm

X4mm的钢管，总长为35m,管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局

部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17m。若

泵的效率为0.7,求泵的轴功率《已知溶液的密度为1073kg/n?,黏度为63X10'

Paso管鸵绝对粗糙度可取为0.3mm。）

解：在反应器液而1-1.与管路出口内侧截面2-2•间列机械能衡算方程，以

截面1-1,为基准水平面，得

84+学+且+%=弘+牛+上+24

2P2P

（1）

式中Z|=O,z/=17m,i/bi^O

w2xl04

人2m/s=1.43m/s

兀，23600X0.785X0.0682X1073

/p

pif25.9X103pa（表）p2=0（表）

将以上数据代入式（1）,并整理得

…（一吟+号+地

1.43225.9xl0^

=9.81X17++y/?=192小＞人

21073

L+ZL»

其中=(4+)

Z4d2

Re二皿0.068x1.43x1073^656x1o5

0.63x10'

e/d=0.0044

根据He与值,作得40.03,并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为

闸阀（全开）:0.43X2m=0.86m

标准弯头:2.2X5m=llm

35+086+11m+4)生

故Z"=(0.03Xj/kg=25.74J/kg

0.0682

于是匕=(192.0+25.74)J/kg=217.7J/kg

泵的轴功率为

MM卬/八也2iw*3kw

se3600x0.7

流体输送管路的计算

20.如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100mm

的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15m处安有以水银为

指示液的U管压差计，其一臂与管道相连,另一臂通大气。压差计连接管内充

满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20m。

（I）当闸阀关闭时，测得R=600mm、A=1500mm；当闸阀部分开启时,测

得R=400mm、F1400mm。摩擦系数；I可取为0.025,管路入口处的局部阻力

系数取为0.5。问每小时从管中流出多少水（n?）?

（2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的压力为多少Pa（表压）。（闸阀

全开时摩擦系数仍可取0.025。）

解：（1）闸阀部分开启时水的流量

在贮槽水面1-1.与测压点处截面22间列机械能衡算方程，并通过截而2-2,的中心作基准水平而，得

2

式中pi=0（表）

心=PHggA-PmogR=(13600X9.81x0.4-1000x9.81xL4)Pa=39630Pa(表)

Wb2=O»Z2=0

Z1可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知

H20g（4+〃）=自蜴及(b)

式中〃=1.5m,火=0.6m

将已知数据代入式（b）得

13600x0.6，八

------------1.5m=6.66m

1000

»2[V2

Z*2=（4;+或）与=2.13”；=（0.025X3+0.5）？=2.13"；

a20.12

将以上各值代入式（a）,即

〃z39630,

2

9.81X6.66=2b_+-------+2.13wb

21000

解得ub—3.13m/s

水的流量为匕=3600;/以=(3600x0.785x0.12x3.13)m3/s=1.43m3/s

(2)闸阀全开时测压点处的压力

在截面1-1与管路出口内侧截面3-3,间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平而，得

07+"b1+Pl_0"b323+y右

2P2p

式中zi=6.66m,Z3=0，〃bi=O，pi=P3

V，“L+Z4+女）苧=0.025（言35+15）+0.5

z%3=(a―厂

2

将以上数据代入式(c),即

9.81X6.66=IV+4.81

2

解得wb=3.13m/s

再在截面1-「与2-2•间列机械能衡算方程，基平面同前，得

弱+争+幽+争争Z*（d）

式中zi=6.66m,Z2=0,〃bi250，〃b2=3.51m/s,”i=0（表压力）

3512

0.025—+0.5q-J/kg=26.2J/kg

0.1

将以上数值代入上式，则

，＜12

9.81X6.66=—+26.2

21000

解得p2=3.30X104Pa(表压)

21.10C的水以5001/min的流量流经一长为300m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05mm。有6m的压头可供克服流

动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。

解：由于是直径均一的水平圆管，故机械能衡算方程简化为

乙二区二Z%\

P

上式两端同除以加速度g,得

"一'2=£4/g=6m（题给）

阳

即Z4=4=6X9.81J/kg=58.56J/kg

（a）

d2

_500x10-3

=0.01062J-2

60x-d2

4

将〃b代入式(a),并简化得

t/5=2.874X10-42(b)

入与Re及dd皂美,采用试差法，设2=0.021代入式（b）,求出＜/=0.0904m。

下面验算所设的义值是否正确：

e/d=0.05x1070.0904=0.000553

劭=0.0106^0.09042m/s=1.3m/s

io，c水物性由附录查得

p=1000kg/m\/r=130.77X10-5Pa-S

54

/?e=t/Wb/?///0.0904xl.3xl000(y(130.77xl0)=8.99X10

由e/d及Re,查得2=0.021

故d=0.0904m=90.4mm

22.如本题附图所示，自水塔将水送至车间，输送管路用

例14mmx4mm的钢管，管路总长为190m（包括管件与阀门的当量长度，

但不包括进、出口损失）。水塔内水面维持恒定，并高于出水口15m。设水温

为12℃,试求管路的输水量（0?小）。

解：在截面1一1'和截面2—2’之间列柏努利方程式，得

22

—+y+g^i=乙+半+gZ2+Z〃f

p2p2

习题22附图

55

p]=1.0133xl0Pa；p2=1.0133xl0Pa；Z2—Z,=15.0m；"产0

殳=g(4-Z2)-X4=9.8x15-户21+05

2-1dl

++15=294

294

-一=巾I1792.452+1.~5)

采用试差法，假设%=2.57m/s

mindup0.106x2.57x999.8

贝ij/?e=—匕=------------：—=2.19x10、

4124.23x1O-5

取管壁的绝对粗糙度为0.2mm,

则管壁的相对粗糙度为刍=丝。0.0019

d106

查图1-22,得

A=0.024

代入式（1）得，

u2=2.57ms

故假设正确，w2=2.57m/s

管路的输水量

233

K=w2/l=2.57x^x(0.114-2x0.004)x3600m/h=81.61m/h

23.本题附图所示为•输水系统，高位槽的水面维持恒定，水分别从

3c与3。两支管排出，高位槽液面与两支管出口间的距离均为11。力8管

段内径为38m、长为58m：8c支管的内径为32mm、长为12.5m；8D支

管的内径为26mm、长为14m,各段管长均包括管件及阀门全开时的当量

长度。AB叮5c管段的摩擦系数4均可取为0.03。试计算（1）当8。支

管的阀门关闭时,8c支管的最大排水量为多少（m3/h）；（2）当所有阀门

全开时，两支管的排水量各为多少（mVh）?（即支管的管壁绝对粗糙度，

可取为0.15mm,水的密度为1000kg/nP,黏度为O.OOlPa水。）

习题23附图

解：（1）当80支管的阀门关闭时，8c支管的最大排水量

在高位槽水面与4。支管出口内侧截面CC•间列机械能衡算方程，

并以截面C-C为基准平而得

gZ|+"+a=gzc+生+生+Z4

2p2p

式中zi=llm,Zc=0,〃乂弋0，Pi=Pc

2

故"J+E4=9.81XI1=107.9J/kg

Z耳-+Z%,BC(b)

=(0.03x-^-+0.5)皿=23.15”；(c)

0.0382b-

2

=(0.03X靛)竽=5.86嗑c(d)

(e)

将式（e）代入式（b）得

Z〃一A=23.15x0.5〃：=1(f)

将式（f）、（d）代入式（b）,得

JI=1L58〃b：,6“c+5.86〃b,；nC“=17.44”b：,

〃bc=〃b,BC，并以E加值代入式(a),解得

»b.BC=2.45m/s

71

故%c=3600X—X0.0322X2.45m3/h=7.10m3/h

4

(2)当所有阀门全开时，两支管的排水量根据分支管路流动规律，有

gZc+}+^+Z48C=炉0+煤+包+2430

2P2P

两支管出口均在同水平面上，下游截面列于两支管出口外侧，于是上式可简化为

Z\BC=Zh3D

a2

2

=(0.03x-^+1)如=6.36嗫°

0.032211此

SS悬+1)W=(269.2'+0.5)〃%

将Z4网、Z/加值代入式(a)中，得

6.36〃；8c=(269.24+0.5)〃；8。<b)

分支管路的主管与支管的流星:关系为

U

=dBCb、BC+dBD“b、BD

222

0.038MM5=0.032ubBC+0.026ub[}D

上式经整理后得

=0.708铀回+0469“。(c)

在截而i-i,与c-c'间列机械能衡算方程，并以c-c'为基准水平而，得

gz]+也+2=gZc+^^+立+Z%⑷

2P2P

上式中zi=llm»zc=0,“bi^O，Mb.c—0

上式可简化为

E/?f=2^+2^=107.9J/kg

前已算出Z%8=23.15嗫5Z%BC=6.36嗑°

因此23.15〃工,+6.36”：叱=107.9

D/iD0,DC

在式(b)、(c)、(d)中，〃bXB、"bic、〃b]D即N均为未知数，且2又为〃b.80的函数，可采用试差法求解。设〃b,B0=L45m/s,

则

0.26x1.45x1000e/d="=0.0058

Re=du"u==37700

1x10-326

查摩擦系数图得加0.034.将，与"KBD代入式(b)得

2

6.36M；BC=(269.2x0.034+0.5)x1.45

解得“b,Bc=L79m/s

将“b/C、〃b.Q值代入式（C）,解得

%AB=(0.708X1.79+0.469x1.45)m/s=1.95m/s

将"ms、M此值代入式（d）左侧，即

23.15xl.952+6.36X1.792=108.4

计算结果与式（d）右侧数值基木相符（108.4%07.9）,故"KBD可以接受，于是两支管的排水量分别为

23

KBC=3600x：x0.032x1.79m/h=5.18m'/h

23

KBC=3600x0.026x1.45m/h=2.77m7h

24.在内径为300mm的管道中，用测速管测量管内空气的流量-测量点处的温度为20t,真空度为500Pa,大气压力为

98.66Xio3Pa.测速管插入管道的中心线处。测压装置为微差压差计，指示液是油和水，其密度分别为835kg/m，和998kg/m，,

测得的读数为100mm。试求空气的质量流量（kg/h）。

解：AP=(PA-Pc)gR=(998—835)x9.8x0.1Pa=l59.74Pa

查附录得，20℃,101.3kPa时空气的密度为1.203kg/n?,黏度为1.8”10-加@5,则管中空气的密度为

p=1.203x^^^^^kg/m3=1.166kg/m3

"max==72x159.74/1.166m/s=16.55m/s

d〃maxP_0.3x16.55x1.166

Aemax=3.198x105

5

41.81X10-

查图1-28,得

—=