《化工原理》第四版习题答案1.1.1

1 绪 论 【 0 1中溶 解 求溶液中 摩尔分数，水的密度为 100kg/ 解 水33k g / m k m o l / 8摩尔分数 . 5 8 9 9 1 010000 0 5 18 x【 0压力为 101325温度为 25 条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求： (1)甲醇的饱和蒸气压(2)空气中甲醇的组成 ，以摩尔分数量分数 A、浓度量浓度 解 (1)甲醇的饱和蒸气压Ap.l g . 7 4 9 97 1 9 7 3 6 2 5 2 3 8 8 6 Ap (2) 空气中甲醇的组成 摩尔分数 . . 0 167101 325. ( . )0 1 6 7 3 2 0 1 8 10 1 6 7 3 2 1 0 1 6 7 2 9 3. . k m o l / T 31 6 9 6 8 2 1 0 8 3 1 4 2 9 8质量浓度 . . /A A k g m 336 8 2 1 0 3 2 0 2 1 8 =【 01000电 解 液中含 量分数 10%、 质量分数 10%、20%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含 50%、 2%、2均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量； (2)分离的食盐量； (3)食盐分离后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的 保持一定。 解 电 解 液 1000 浓缩液中 2 100000 =量分数） 100000 =量分数） 200 2=量分数） 在全过程中，溶液中 保持一定，为 100缩液量为 / 5 200 200缩液中，水的含量为 2006水的蒸发量为80004缩液中 含量为 200故分离的 为10063 第一章 流体流动 流体的压力 【 1器 A 中的气体表压为 60器 B 中的气体真空度为 . 412 10 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 器 A 的绝对压力 .p k P aA 1 0 1 3 2 5 + 6 0 1 6 1 3 2 5 容器 B 的绝对压力 .k P a 1 0 1 3 2 5 1 2 8 9 3 2 5 【 1设备进、出口的表压分别为 157地大气压力为 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 . 0 1 3 1 2 8 9 3 p k P . 0 1 3 1 5 7 2 5 8 3 p k P 口的压力差 .p k P a p k P a 157 （ 12 ） 1 5 7 1 2 1 6 9 或 2 5 8 3 8 9 3 1 6 9 流体的密度 【 1庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为 求该混合液在 20 下的密度。 解 正庚烷的摩尔质量为 /kg 正辛烷的摩尔质量为/kg 将摩尔分数换算为质量分数 4 正庚烷的质量分数 . . 4 1 0 0 0 3 6 90 4 1 0 0 0 6 1 1 4 正辛烷的质量分数 . 0 369 0 631 从附录四查得 20 下正庚烷的密度 /kg m 31 684，正辛烷的密度为/kg m 32 703 混合液的密度 /. 31 6960 3 6 9 0 6 3 16 8 4 7 0 3 mk g m【 1度 20 ，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 时，苯的密度为 / 3879kg m ，甲苯的密度为 / 3867kg m 。 混合液密度 . . /38 7 9 0 4 8 6 7 06 8 7 1 8 m k g m【 1一气柜，满装时可装 36000m 混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为 2 2 2 4 H N C O C O C 0 . 2 0 . 3 2 0 . 0 7 0 . 0 1操作压力的表压为 度为 40 。试求： (1)混合气体在操作条件下的密度； (2)混合气体的量为多少 解 . . p k P a 2 7 3 4 0 3 1 3， 1 0 1 3 5 5 1 0 6 8 （ 绝 对 压 力 ） 混合气体的摩尔质量 . . . . . . /2 0 4 2 8 0 2 2 8 0 3 2 4 4 0 0 7 1 6 0 0 1 1 8 6 mM k g k m o l (1)混合气体在操作条件下的密度为 . ./pM k g 31 0 6 8 1 8 6 0 7 6 3 8 3 1 4 3 1 3 (2)混合气体 36000尔体积为 ./m k m o l 31 8 60 7 6 3 混合气体的量为 .k m o 6 0 0 0 0 7 6 3 2 4 6 1 8 6 5 流体静力学 【 1习题 1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 求： (1)管子上端空间的 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； (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。 (1)管子上端空间的绝对压力绝1 处的压力平衡，有 压 力1 0 1 2 0 0 1 0 0 0 9 8 1 2 8 1 5 8 0 （ 绝 对 压 力 ） p g a(2)管子上端空间的表压 表 - 大 气 压 力 = 8 1 5 8 0 1 0 1 2 0 0 1 9 6 2 0 p p P a(3)管子上端空间的真空度真p 真 表= - = - 1 9 6 2 0 1 9 6 2 0 p p P a (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度 h 4水常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为 /kg m 4 31594 1 0 0 0 2 1 2 5 1594 【 1 20 条件下，在试管内先装入 12的水银，再在其上面装入 5的水。水银的密度为 / 313550kg m ，当地大气压力为 101习题 1图 6 试求试管底部的绝对压力为多少 解 水的密度 / 3水 =998 kg m . . . 1 1 0 0 1 2 1 3 5 5 0 0 0 5 9 9 8 9 8 1 1 1 7 4 1 0 p P a 【 1习题 1图所示，容器内贮有密度为 / 31250kg m 的液体，液面高度为 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 求： (1)压差计读数（指示液密度为 / 31400kg m ）； (2)A、 B 两个弹簧压力表的读数。 解 容 器 上 部 空 间 的 压 4 （ 表 压 ）p kP a 液体密度 / 31250 kg m ，指示液密度 / 30 1400 kg m(1)压差计读数 R=? 在等压面 1111上 .p p h R gp p h g R gp h R g p h g R 110003 2 13 2 2 12 2 2 20 0因 故 0 R (2) . . . . p g P a 333 2 1 2 9 4 1 0 2 2 1 2 5 0 9 8 1 5 6 4 1 0 . . . . 2 2 9 4 1 0 1 2 1 2 5 0 9 8 1 4 4 1 1 0 Bp p g P a 【 1习题 1图所示的测压差装置，其 U 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为习 题 1图 习题 1图 7 水。若指示液读数为 150R 试求 A、 B 两点的压力差。 解 等压面 1111，Ap p H g 水0 5 g Bp p H R g R 由以上三式，得 05 p R g R g 已知 ./ 3汞0 1 5 ， 13600R m k g m， . . . . 5 1 3 6 0 0 9 8 1 0 5 0 1 5 1 0 0 0 9 8 1 . 6 4 1 0 1 3 6 4 P a k P a 【 1温的水在如习题 1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，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12、 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 1 1 221 汞水 气22 A R R Rp p H g R g g 222 汞水2 B Rp p H g R 22上两式求得 习题 1图 8 () 水 气12 汞 p R 故 水12 汞 - 2 p R R g【 1了排除煤气管中的少量积水，用如习题 1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10表压），试计算水封管插入液面下的深度 h 最小应为若干米。 解 . 1 0 1 0 21 0 0 0 9 8 1 【 1密度为 / 31800kg m 的液体，在内径为 60管中输送到某处。若其流速为 /0 8求该液体的体积流量 ()3量流量 /kg /2kg m s。 解 (1) 体积流量 . / 3 3 300 6 08 2 2 6 1 0 8 1 4 44 Vq d u m s m h(2) 质量流量 . . /q k g s 32 2 6 1 0 1 8 0 0 4 0 7 (3) 质量流速 ./ ( ) 7= = = 1 4 4 0 0 0 64mq k g m 【 1习题 1图所示的套管式换热器，其内管为. m m . m 3 25 ，外管为 m m . m 5 。内管中有密度为 / 31150kg m 、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 05进、出口平均温度为 0 ，流量为 /160kg h 的气体流动。在标准状态下(0 ， 体的密度为 ./312kg m 。试求气体和盐水的流速。 习题 1图 9 解 液体 / 31150 kg m 内管内径 . . .d m m m 内 3 3 5 3 2 5 2 2 7 0 0 2 7 液体质量流量 /5000mq kg h，体积流量 35000 1150Vq m /./2内5 0 0 0 1 1 5 0 2 1 1 3 6 0 0 0 0 2 744m 气体质量流量 /mq kg h160 密度 . . /63气 0 5 1 01 2 5 9 2101325 k g . 3160 5 92Vq m /. ./.u m s气 221 6 0 5 9 2 5 6 7 3 6 0 0 0 0 5 3 0 0 3 3 54习题 1图 习题1图 【 1习题 1图所示，从一主管向两支管输送 20 的水。要求主管中水的流速约为 管 1 与支管 2 中水的流量分别为/20 与 10t h t 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 . / /33水 : 2 0 ， 9 9 8 2 1 0 0 0 t k g m k g m 主管的流量 /312 2 0 1 0 3 0 3 0 1 0 m m mq q q t h k g /333 0 1 0 301000 mV qq m h，流速 u m s 管径 .m m 30 0 1 0 3 1 0 3 3 6 0 0 0 7 8 5 1 036004 10 选择 108 4mm 无缝钢管，内径为 100d 主管内水的流速 / /./( . )m 223600 3 0 3 6 0 0 1 0 6 0144连续性方程与伯努利方程 【 1温的水在如习题 1图所示的管路中流 动。在截面1 处的流速为 ./05内径为 200面 2 处的管内径为 100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 到 2 处的压头损失） ? 解 ./1 05u m s. , .d m d m120 2 0 1 . ( ) /2 212120 5 2 2 du u m 2 2 p u p u. 21 2 2 1 2 0 5 1 8 7 5 p p u u . 8 7 5 1 8 7 5 1 0 0 0 1 8 7 5 p p p P a . 1 9 1 1 9 11 0 0 0 9 8 1 ph m m 221 1 2 2 p u p ug g g g. .21 2 2 1 2 0 5 0 1 9 12 2 9 8 1 p p u 习题 1图 习题 1图 11 计算液柱高度时，用后一方法简便。 【 1习题 1图所示的水平管路中，水的流量为 ./25知管内径1 5d 5d 柱高度1 1h m。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 . / . /332 5 2 5 1 0 s m s， 截面 1 处的流速 ./212 5 1 0 1 2 7 40 0 544 m 处的流速 . . /12120 0 51 2 7 4 5 10 0 2 5 du u m 与 2 之间列伯努利方程，忽略能量损失。 221 1 2 2 p u p ug g g g. 0 51 1 0 0 2 522 . . 7 4 5 11 0 0 2 5 2 9 8 1 2 9 8 1 h 截面 2 处的静压头 218负值表示该处表压为负值，处于真空状态。 【 1习题 1图所示的常温下操 作 的 水 槽 ， 下 面 的 出 水 管 直 径 5mm 。当出水阀全关闭时，压力表读数为 阀门开启后，压力表读数降至 压力表之前管路 中的压头损失为 柱，试求水的流量为多少 /3解 出水阀全关闭时，压力表读数 30. 4压）能反映出水槽的水面距出水管的高度 h 习题 1图 12 . . 3表33 0 4 1 0 311 0 9 8 1 阀门开启后，压力表读数 0 3p 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2+2 , 1 0 5 水 柱 fZ h m H m . 23 232 0 3 1 03 1 0 52 9 8 11 0 9 8 1 u . / 2 3 0 0 5u m s d m 水的流量 . . . / . /2 2 3 3 32 0 0 5 3 2 3 6 3 4 1 0 2 2 8 44Vq d u m s m h 【 1用压力表测得输送水、油（密度为 / 3880kg m ）、 98%硫酸(密度为 / 31830kg m )的某段水平等直径管路的压力降均为 49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p 的关系为 f pH g。 .f 3水水4 9 1 0= 4 9 9 水 柱1 0 0 0 9 8 1 .f 3油油4 9 1 0= 5 6 8 油 柱8 8 0 9 8 1 .f p g 3硫 酸硫 酸4 9 1 0= 2 7 3 硫 酸 柱1 8 3 0 9 8 1 【 1习题 1图所示，有一高位槽输水系统，57 3 5 。已 知水在管路中流动的机械能损失为 2452 f uh(u 为管内流速 )。试求水的流习题 1图 13 量为多少 /3使水的流量增加 20%，应将高位槽水面升高多少米？ 解 管径 机械能损失 2452 f ) 以流出口截面处水平线为基准面， , , ,1 2 1 25 0 0 ？Z m Z u u 221 45 ./m s 12 2 5 9 8 1 1 4 6 4 6 2 3水的流量 . . . / d u m s m h 22 3 3 32 0 0 5 1 4 6 2 8 7 1 0 1 0 3 44(2) . 2 1 2 V V Vq q q . . . . /221 2 1 2 1 4 6 1 7 5 u u m s ( )21223Z g u ( . ).21 2 3 1 7 5 7 8 1 9 8 1 高位槽应升高 .7 18 5 2 18 【 1 如习题 1图所示，用离心泵输送水 槽中的常温水。泵的吸入管为 32 2 5 ，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 28 2若截面 22 处的真空度为 11 截面至 22截面的压头损失为 2122求： (1)吸入管中水的流量， /3(2)吸入口 11 截面的表压。 解 管内径 . . 3 2 0 0 0 2 5 2 0 0 2 7 d m m，水密度 / 31000 kg m 截面 22处的表压 9 2p 槽表面1 0p（表压） (1) 从 00至 22， 0 0为基准面， , , , ?1 2 0 20 3 0 Z Z m u u 压头损失 2 2 22 2 2118 + = 82 2 2 2 2 f u u uH g g 图 14 220 0 2 212 fp u p Hg g g g . . . 2 1 0 10 3 81 0 0 0 9 8 1 2 9 8 1 2 2 9 8 1 u m s 水的流量 ( ) . 32 3 6 0 0 00 2 7 1 4 3 3 6 0 0 2 9 5 44 Vq d u m h(2) 从 , ,1211 至 2 2 0 5 . . . . ( )p p g a k P a 21 2 22321311223 9 2 1 0 1 1 4 351 0 0 0 9 8 1 1 0 0 0 9 8 1 2 2 9 8 11 0 4 1 0 1 0 4 表 压流体的黏度 【 1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 . 31 005 10Pa s . 30 469 10Pa s 空气 . 618 1 10 Pa s . 620 1 10Pa s 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 25 的水在内径为 50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 ，水的黏度 . 30 8 9 3 7 1 0 P a s，密度 / 3997 kg m ，速 /2u m s .R e . 530 0 5 2 9 9 7 1 1 2 1 0 4 0 0 0 为 湍 流0 8 9 3 7 1 0 【 1 (1)温度为 20 、流量为 /4 57 3 5 的直 15 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./244cm s 的油，试判断流动类型。 解 (1) . , / . , . /Vd m q m s P a s k g m 3 3 3 30 0 5 4 1 0 ， 1 0 0 5 1 0 9 9 8 2流速 ./( . )m 3224 1 0 2 0 3 8 0 0 544雷诺数 . . .R e . 530 0 5 2 0 3 8 9 9 8 21 0 1 1 0 4 0 0 0为 湍 流1 0 0 5 1 0 ) . / . /v c m s m s 2 4 24 4 4 4 1 0 雷诺数 .40 0 5 2 0 3 8 2 3 2 2 0 0 0 为 层 流4 4 1 0 1 20 的水在 mm 219 6 的直管内流动。试求： (1)管中水的流量由小变大，当达到多少 /，能保证开始转为稳定湍流； (2)若管内改为运动黏度为 ./cm 某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？ 解 (1) 水， 20 ， . / . , 8 2 ， 1 0 0 5 1 0 0 2 0 7 k g m P a s d m .R e . / 0 7 9 9 8 2 4 0 0 0 0 0 1 9 4 51 0 0 5 1 0d u u u m s 体量流量 . . /22 4 30 2 0 7 0 0 1 9 4 5 6 . 5 4 1 044Vq d u m s (2) . / . /2 4 20 1 4 0 1 4 1 0 c m s m s . 40 2072000 0 14 10 u ./0 135u m s 管内流体流动的摩擦阻力损失 【 1习题 1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 B 的摩擦损失 流体密度为 ，指示液密度为0，压差计读数为 R。试推导出用读数 R 计算摩擦损失 习题 1图 16 解 从截面 A 到截面 B 列伯努利方程，截面 A 为基准面，则得 AB f A B g h p p p H p g h 1 液柱压差计 1等压面 g p H g R g 0 2 0 p p R g H g 由式 ()1与 式 2 得 0f 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习题 1图所示，有 5mm 的水平管与垂直管，其中有温度为 20 的水流动，流速为 /3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 /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，则两个直管的液柱压力计的读数 示液为汞，其密度为 / 313600kg m 。 解 已知管内径 的温度t=20 密度 ./3998 2 kg m ，黏度 . 31 004 10 P a s，流速 /3u m s 雷诺 数 .R e . 530 0 5 3 9 9 8 2 1 4 9 1 01 0 0 4 1 0 管壁相对粗糙度 习题 1图 17 这两个直管的摩擦 阻力 损失相同，为 ./.f k 22630 0 2 9 3 1 5 8 2 0 0 5 2 (1) 弹簧压力表读数之差值 水平管 在 A、 B 两截面列伯努利方程 A A B fp u p g Z h 22因 ，A B A u u，故得 . . 8 2 1 5 8 1 5 7 7 0 1 5 7 7 A B fp p h P a k P a 垂直管 在 A、 B 两截面间列伯努利方程，以截面 A 为基准面， ,A B A L m u u 0 6 h= . . . . 8 2 9 8 1 6 9 9 8 2 1 5 8 7 4 5 3 0 7 4 5 3 A B B fp p g Z h P a k P a 上述计算结果表明，垂直管的 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 A B fp p h a 另从 U 形管压差计等压面处力的平衡，求得 汞 g p R g 18 ()() 汞由式 a 与式 ()b ，求得 . .( ) . ( . )m m 汞9 9 8 2 1 5 8 0 1 2 7 6 汞 柱 1 2 7 6 汞 柱9 8 1 1 3 6 0 0 9 9 8 2 垂直管与前面相同，由伯努利方程得 ()A B fp p g L h c 另从 U 形管压差计等压面处力的平衡，求得 汞 g p L g R g ()p L 汞由式 与 式得 ()汞 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 及 式及垂直管的() 【 1一输送水的等直径（内径为 d）垂直管路，在相距 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习题 2知， U 形管液柱压差计的读数 19 又知道，在粗糙管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失u 的平方成正比，2。 由上述分析可知 因此 22R u 1的温度为 10 ，流量为 330直径 57 3 5 、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 990计算其摩擦损失。 解 水在 10 时 的 密 度 . 3999 7 kg m ，黏度. , . ,P a s d m l m 31 3 0 6 1 0 0 0 5 1 0 0，光滑管。 (1) 体积流量 / h m h 33 3 0 0 3 3 流速 ./m 220 3 3 0 0 4 6 7 3 6 0 0 3 6 0 0 0 0 544雷诺数 . 30 0 5 0 0 4 6 7 9 9 9 7 1787 层 流1 3 0 6 1 0 6 4 0 03581787 摩擦损失 ( . ) /.f k 221 0 0 0 0 4 6 70 0 3 5 8 = 0 0 7 8 1 2 0 0 5 2(2) 体积流量 /. 39 9 0 0 9 9 h m 倍，故 流速 . . /u m s 0 0 4 6 7 3 0 1 4 雷诺数 787 3 5360 湍流 对于光滑管，摩擦系数 用 程式计算 . .R e ( )0 2 5 0 2 50 3 1 6 4 0 3 1 6 4 0 0 3 75360 也可以从摩擦系数 与雷诺数 关联图上光滑管曲线上查得， 。 20 摩擦损失 ( . ) / 0 0 1 4=0 0 3 7 = 0 7 2 5 2 0 0 5 2f k 【 1求下列换热器的管间隙空间的当量直径： (1)如习题1图 (a)所示，套管式换热器外管为 mm 219 9 ，内管为 mm 114 4 ；(2)如习题 1图 (b)所示，列管式换热器外壳内径为 500管为 mm 25 2 的管子 174 根 。 习题 1图 解 (1)套管式换热器，内管外径 114管内径 201 . . 2 0 1 0 1 1 4 0 0 8 7 ed d d m(2) 列管式换热器，外壳内径 5热管外径 025数174n 根 当量直径 () ( . ) ( . ) .( ) . 221210 5 1 7 4 0 0 2 544 0 0 2 9 10 5 1 7 4 0 0 2 5 ed n n d【 1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 300 200求空气流动的摩擦损失，设0 0005 解 空气， . / , 1 1 4 7 , 1 8 8 5 1 0 t k g m P a s，流速 /12u s 。管路截面的高 .a m b m03 ， 宽 0 2。 当量直径 . . 0 3 0 2 0 2 40 3 0 2 e .R e . 560 2 4 1 2 1 1 4 7 1 7 5 1 0 湍 流1 8 8 5 1 0 , ,0 0 0 0 5 查 得 =0 0 1 9 2 1 2 0 21 习题 1图 习题 1图 摩擦损失 ./ 0 1 20 0 1 9 2 6 9 12 0 2 4 2 k 【 1内径为 20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/ 31000kg m ，黏度为 1 为保持稳 态 流动，使槽内液面恒定。要想使输液量为 ./虹吸管出口端距槽内液面的距离 h 需要多少米？ 解 已知 , , /330 0 2 2 1 0 , = 1d m l m k g m m P a s ，体积流量 ./317Vq m ././. 221 7 3 6 0 0 1 5 0 40 0 244m 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 22u l d g .R e . 430 0 2 1 5 0 4 1 0 0 0 3 0 1 1 0 湍 流1 1 0 光滑管 ，查得 ，管入口突然缩小 .05 U 形管（回弯头） . . . . 22 1 5 0 41 0 0 2 3 5 0 5 1 5 0 6 1 70 0 2 2 9 8 1 22 【 1习题 1图所示，有黏度为 s 、密度为 / 3765kg 高位槽经直径为 mm 114 4 的钢管流入表压为 016密闭低位槽中。液 体在钢管中的流速为 m/1 s ，钢管的相对粗糙度 / 0 002 d ，管路上的阀门当量长度 50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。 ,.p p P a u u 61 2 1 2（0 表 压 ） 0 1 6 1 0 ， 两 槽 流 速 0， , , / , 管 内 流 速 1 管 径 0 1 0 6 Z H Z u m s d m 液体密度 / 黏 度 1 7 1 0 k g m P a s 雷诺数 .R e . 430 1 0 6 1 7 6 5 4 7 7 1 0 湍 流1 7 1 0 . 0 2， 查 得 0 0 2 6 7d 管长 30 160 190 门 50位槽的管入口 0 5 ，低位槽管出口 =1 ， 90弯头 222 uH g d g. . . . . 6 1 0 1 9 0 10 0 2 6 7 5 0 0 5 1 0 7 5 2 3 97 6 5 9 8 1 0 1 0 6 2 9 8 1 m【 1习题 1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 路为 114 4mm 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 /试求水从泵获得的外加机械能为多少？钢管的相对粗糙度 d。 习题 1图 23 解 水在 20 时 ./3998 2 kg m ， . 31 004 10 P a s .,0 1 0 6 1 8 0 0ed m l l m 流量 /330Vq m /./( . )223 0 3 6 0 0 0 9 4 4 80 1 0 644m . . .R e . 430 1 0 6 0 9 4 4 8 9 9 8 2 9 9 6 1 01 0 0 4 1 0 湍流 查得 摩擦阻力损失 ./ 0 0 0 9 4 4 80 0 2 5 2 1 9 12 0 1 0 6 2ef ll k 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 . . /222 0 9 4 4 83 4 5 9 8 1 1 9 1 5 3 0 g h J k g 【 1习题 1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