化工原理第二版杨祖荣主编课后习题答案.pdf

1. 某烟道气的组成为CO2 13，N2 76，H2O 11（体积） ，试求此混合气体 在温度 500、压力 101.3kPa时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 kg/mol1098.2810)1811. 02876. 04413 . 0 ( 33 =+= iim MyM 混合密度 3 33 kg/m457. 0 )500273(31. 8 1098.28103 .101 = + = RT pM m m 2已知 20时苯和甲苯的密度分别为 879 kg/m3和 867 kg/m3,试计算含苯 40及甲苯 60（质量）的混合液密度。 解： 867 6 . 0 879 4 . 01 2 2 1 1 +=+= aa m 混合液密度 3 kg/m8 .871= m 3某地区大气压力为 101.3kPa，一操作中的吸收塔塔内表压为 130kPa。若在大气压力 为 75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？ 解： 表表绝 ppppp aa =+= kPa3 .15675)1303 .101)( =（ 真表aa pppp 4如附图所示，密闭容器中存有密度为 900 kg/m3的液体。容 器上方的压力表读数为 42kPa，又在液面下装一压力表，表中心线 在测压口以上 0.55m，其读数为 58 kPa。试计算液面到下方测压口 的距离。 题 4 附图 解：液面下测压口处压力 ghpzgpp+=+= 10 m36. 255. 0 81. 9900 10)4258( 3 0101 =+ =+ = + =h g pp g pghp z 1 B D h1 h2 A C 题 5 附图 5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的 厚度分别为 700mm和 600mm。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知 油与水的密度分别为 800 kg/m3和 1000 kg/m3。 （1）计算玻璃管内水柱的高度； （2）判断 A 与 B、C 与 D 点的压力是否相等。 解： （1）容器底部压力 ghpghghpp aa水水油 +=+= 21 m16 . 1 6 . 07 . 0 1000 800 21 21 =+=+ = + =hh hh h 水 油 水 水油 （2） BA pp DC pp= 题 6 附图 1 2 6为测得某容器内的压力，采用如图所示的U形压力计，指示 液为水银。已知该液体密度为 900kg/m3，h=0.8m，R=0.45m。试计 算容器中液面上方的表压。 解：如图，1-2 为等压面。 ghpp+= 1 gRpp a02 += gRpghp a0 +=+ 则容器内表压： kPa0 .5381. 98 . 090081. 945. 013600 0 =ghgRpp a 7如附图所示，水在管道中流动。为测得A-A、 B-B截面的压力差，在管路上方安装一U形压差计， 指示液为水银。已知压差计的读数R180mm，试计 算A-A、B-B截面的压力差。已知水与水银的密度 分别为 1000kg/m3和 13600 kg/m3。 题 7 附图 解解：图中，1-1面与 2-2面间为静止、连续的 同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即 1 1 pp =， 2 2 pp = 2 又 gmpp A = 1 gRRmgp gRpgRpp B0 0 2 02 1 )( += +=+= 所以 gRRmgpgmp BA0 )(+= 整理得 gRpp BA )( 0 = 由此可见， U 形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读数 R 有关， 而与 U 形压差计放置的位置无关。 代入数据 Pa2224918. 081. 9)100013600(= BA pp 8用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为 1000kg/m3，读数R为 12mm。为了提高测量精度，改为双液体U管压差计，指示液A为含 40 乙醇的水溶液，密度为 920 kg/m3，指示液C为煤油，密度为 850 kg/m3。问读数可以放大 多少倍？此时读数为多少？ 解：解：用 U 形压差计测量时，因被测流体为气体，则有 021 Rgpp 用双液体 U 管压差计测量时，有 )( 21CA gRpp= 题 9 附图 因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放大倍数 3 . 14 850920 1000 0 = = = CA R R 此时双液体 U 管的读数为 mm6 .171123 .143 .14 =RR 9图示为汽液直接混合式冷凝器，水蒸气与冷水相遇被冷凝为 水，并沿气压管流至地沟排出。现已知真空表的读数为 78kPa，求气 压管中水上升的高度 h。 解: a pghp=+ 3 水柱高度 m95. 7 81 . 9 10 1078 3 3 = = = g pp h a 10硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为764mm和573.5mm。已 知硫酸的密度为 1830 kg/m3，体积流量为 9m3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质 量流量； （2）平均流速； （3）质量流速。 解: (1) 大管: mm476 kg/h1647018309= ss Vm m/s69. 0 068. 0785. 0 3600/9 785. 0 22 1 = = d V u s s)kg/(m7 .1262183069 . 0 2 11 = uG (2) 小管: mm5 . 357 质量流量不变 kg/h16470 2 = s m m/s27 . 1 05 . 0 785 . 0 3600/9 785. 0 22 2 2 = = d V u s 或: m/s27. 1) 50 68 (69. 0)( 22 2 1 12 = d d uu s)kg/(m1 .2324183027 . 1 2 22 = uG 11如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且 高位槽中液面恒定。现要求料液以 1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损 失为 20J/kg（不包括出口） ，试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1面,管出口内侧为2-2面,在1-1 2-2间列柏努 力方程: f Wu p gzu p gz+=+ 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化: gWuH f / ) 2 1 ( 2 2 += m09. 281. 9)201 2 1 (=+= 4 12一水平管由内径分别为 33mm及 47mm的两段直管组成，水在小管内以 2.5m/s的速 度流向大管，在接头两侧相距 1m的 1、2 两截面处各接一测压管，已知两截面间的压头损失 为 70mmH2O，问两测压管中的水位哪一个高，相差多少？并作分析。 解：1、2 两截面间列柏努利方程： h f hu gg p zu gg p z+=+ 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 其中： 21 zz =m/s23. 1 47 33 5 . 2 2 2 2 1 12 = = = d d uu 1 2 m17. 007. 0)5 . 223. 1 ( 81. 92 1 )( 2 1 222 1 2 2 21 =+ =+= = f huu gg pp h 说明 2 截面处测压管中水位高。这是因为该处动能小，因而静压能高。 13如附图所示，用高位槽向一密闭容器送水，容器中的 表压为 80kPa。已知输送管路为5 . 348mm 的钢管，管路系 统的能量损失与流速的关系为（不包括出口能量 损失） ，试求： 2 8 . 6 uWf= 题 13 附图 10m （1） 水的流量； （2） 若需将流量增加 20，高位槽应提高多少 m？ 解： （1）如图在高位槽液面 1-1 与管出口内侧 2-2 间列柏努利方程 f Wu p gzu p gz+=+ 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化： f Wu p gz+= 2 2 2 1 2 1 （1） 即 2 2 2 2 3 8 . 6 2 1 1000 1080 81. 910uu + = 解得 m/s57. 1 2 =u 流量 /hm45. 7/1007. 257. 1041. 0785. 0 4 3332 2 2 = smudVS 5 （2）流量增加 20，则 m/s88 . 1 57 . 1 2 . 1 2 =u 此时有 fWu p gz 2 2 2 1 2 1 += m78.1081. 9/)88. 18 . 688. 1 2 1 1000 1080 ( 22 3 1 =+ =z 即高位槽需提升 0.78m。 14 附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统， 丙烯由贮槽回 流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为 2.0MPa （表压） ，精馏塔内操作压力为 1.3MPa（表压） 。塔内丙烯管 出口处高出贮槽内液面 30m，管内径为 140mm，丙烯密度为 600kg/m3。现要求输送量为 40103kg/h，管路的全部能量损 失为 150J/kg（不包括出口能量损失） ，试核算该过程是否需要 泵。 题 14 附图 解:在贮槽液面 1-1与回流管出口外侧 2-2间列柏努利方程: fe Wu p gzWu p gz+=+ 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化: fe Wu p gzW p +=+ 2 2 2 2 1 2 1 fe Wgzu pp W+ = 2 2 2 12 2 1 m/s2 . 1 14. 0785. 0 600 3600 1040 785. 0 2 3 2 2 = = = d m u s 15081. 9302 . 1 2 1 600 10)0 . 23 . 1 ( 2 6 + = e W J/kg6 .721= 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中 15用压缩空气将密闭容器中的硫酸压送至敞口高位 槽， 如附图所示。 输送量为 2m3/h， 输送管路为373.5mm 6 题 15 附图 的无缝钢管。两槽中液位恒定。设管路的总压头损失为 1m（不包括出口） ，硫酸的密度为 1830 kg/m3。试计算压缩空气的压力。 解: 以容器中液面为 1-1面,管出口内侧为 2-2面,且以 1-1面为基准,在 1-12-2间列柏努力方程: +=+ f hzu g pp 221 11 zu gg 2 2 211 22 简化: += f hzu gg p 2 2 2 1 2 1 其中: m/s786. 0 03. 0785. 0 3600/2 4 2 2 2 = = = d V u s ) 2 1 ( 2 2 21 += f hzu g gp 代入: ) 112786. 0 81. 92 1 (81. 91830 2 + = 1供水系统如附图所示，管子规格为452.5mm。当阀门全关时，压 力表 ）高位槽的液面高度； 流量（m3/h） 。 )(kP234 a 表压= 6某一高位槽 的读数为 78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为 75 kPa，且此时水槽液面至压力表处 的能量损失可以表示为 2 uWf=J/kg（u 为水在管内的流速） 。 试求： （1 h 题 16 附图 1 （2）阀门全开时水在管内的 解: (1) 阀门全关,水静止 ghp= m95. 7 81. 910 1078 3 3 = = = g p h (2) 阀门全开: 面与压力表 2-2面间列柏努力方程: 在水槽 1-1 7 f Wu p gzu p gz+=+ 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化: f Wu p gz+= 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 3 2 1 1000 1075 81. 995. 7uu + = 解之: m/s412. 1 2 =u 流量: /sm10773. 1412. 104. 0785. 0 4 332 2 2 = =udVs /hm38. 6 3 = 17用泵将常压贮槽中的稀碱液送至蒸发器中浓缩，如附 3.5mm， 碱液在其中的流速为 1.5m/s； 泵出口管为763mm。 贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为 7m。碱液在 管路中的能量损失为 40J/kg（不包括出口）蒸发器内碱液蒸发 压力保持在 20kPa（表压） ，碱液的密度为 1100kg/m 图所示。泵进口管为89 取贮槽液面为 1-1 截面，蒸发器进料口管内侧为 2-2 截面 ： 3。设泵的 效率为 58，试求该泵的轴功率。 解： 题 17 附图 ，且以 1-1 截面为基准面。 在 1-1 与 2-2 间列柏努利方程 fe Wu pp 22 1 gzWugz+=+ 2 221 1 1 2 1 2 （a） 或 fe W pp uugzzW+ += 12 2 1 2 212 )( 2 1 )( （b） 其中： z1=0； p1=0（表压） ； u10 压） 续性方程计算泵出口管中碱液的流速： z2=7m； p2=2010 3 Pa（表 已知泵入口管的尺寸及碱液流速， 可根据连 06. 2) 70 82 22 d入 (5 . 1)( 2 2 = d uu 入 m/s =1100 kg/m3， Wf=40 J/kg 8 将以上各值代入（b）式，可求得输送碱液所需的外加能量 12940 1100 10201 3 2 06. 2 2 81. 97=+= e W J/kg 碱液的质量流量 72. 8110006. 207. 0785. 0 4 2 2 2 2 = udms kg/s 效功率 泵的有 = ee mWNkW125. 1W112572. 8129= s 率为 58%，则泵的轴功率 泵的效 94. 1 58. 0 125. 1 e N W= N k 18如附图所示，水以 15m3/h的流量在倾斜管中流过，管内径由 100mm缩小到 50mm。 A、B 哪侧高，相差多少 mm？ 压差计的读数有何变化? 两点的垂直距离为 0.1m。在两点间连接一U形压差计，指示剂为四氯化碳，其密度为 1590 kg/m3。若忽略流动阻力，试求： （1） U 形管中两侧的指示剂液面 （2） 若保持流量及其他条件不变， 而将管路改为水平放置， 则 解：在 1-1 与 2-2 截面间列柏努利方程 题 18 附图 f Wu pp 221 1 gzugz+=+ 2 2211 2 1 2 其中： m/s531. 0 1 . 0785. 0 3600/15 785. 0 22 1 1 = = d V u S m/s123. 2 05. 0785. 0 3600/15 785. 0 22 2 2 = = d V u S mzz1 . 0 12 = 0= f W )( 2 1 )( 2 1 2 212 21 uugzz pp += （1） 由静力学基本方程： 093. 3)531. 0123. 2(5 . 081. 91 . 0 22 =+= 9 gzp()(gRgzp)() 02211 =+ （2） + m365. 0 81. 9)10001590( 1 . 081. 910001000093. 3 )( ) 21 z z R ()( )( )()( 0 21 0 2211 = = + = + = g gpp g gzpgzp 故 U 形压差计两侧为左低右高。 （2）当管路水平放置时： 由柏努利方程 )( 2 1 2 1 2 2 21 p uu p = 由静力学方程 )( 021 = Rgpp )( 2 1)( 2 1 2 2 0 uu Rg = 两式联立： 可见，流量不变时，不变，即 U 形压差计读数不变。 19附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为 1100 kg/m3，循环量为 45 m3/h。 管路 泵的效率为 70，则泵的轴功率为多少？ 表的读数 为多 解: (1) 对于循环系统: 21,u u 的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为 9m，由B流至A的压头损失为 12m，问： （1）若 题 19 附图 （2）若 A 处压力表的读数为 153kPa，则 B 处压力 少？ 129+= fe hHm21= kW83. 281. 91100 3600 45 21=gVHN see kW04. 4 7 . 0 83. 2 := N N e 轴功率 (2) 列柏努力方程: BA fABBB B p 2 1 AA A hzu gg zu gg p +=+ 2 2 1 2 10 简化: fABB BA hz g p g p += 81153)97(. 91100103+= B p )(19656表 aB pp= B处真空度为 19656 Pa。 20用离心泵2，槽内水位维持恒定。泵吸入与压出管 路直径相同，均为762.5mm。水流经吸入与压出管路（不包括喷头）的能量损失分别 为 26.6kPa， 泵的有效功。 截面间列柏努利方程 将0水从贮槽送至水洗塔顶部 2 1 2uWf=及 2 2 10uWf=（J/kg） ，式中，u 为水在管内的流速。在操作条件下，泵入 口真空表的读数为喷头处的压力为 98.1kPa（表压） 。 试求率 解：以水槽液面为 1-1 截面，泵入口处为 2-2 截面，且以 1-1 面为基准面。在两 题 20 附图 1 2221 1 2 1pp 2211 2 f Wugzugz+=+ 简化为 0 2 1 1 2 2 2 2 =+ f Wu p gz 即 02 2 1 1000 106 .26 81. 95 . 1 2 2 2 2 3 =+ uu 解得 + m/s18. 2 2 =u 在水槽 1-1 截面与喷头处 3-3 截面间列柏努利方程 fe Wu p gzWu p gz+=+ 2 3 3 3 2 1 1 1 22 1 简化为 1 fe Wu p gzW+= 2 3 3 3 2 1 即 2 3 3 3 222 3 3 3 5 . 1210uWe2 2 1 u p gzuu p gz+=+= 其中 m/s18. 2 23 =uuu 11 则 J/kg8 .29418. 2 5 . 12 1000 101 .98 81. 914 2 3 =+ += e W 水的流量： kg/s63. 8100018. 2071. 0785. 0 4 22 = =udVs S m 泵有效功率 kW544. 225448 .29463. 8=WWmN eSe 2125水以 35m3/h的流量在763mm的管道中流动，试判断水在管内的流动类型。 = 解: 查附录 25水物性: ,kg/m95.996 3 =cP903. 0 m/s53. 2 07. 0785. 0 3600 35 785. 0 22 = = d V u s 400010955. 1 10903. 0 53. 295.99607. 0 Re 5 3 = = du 为湍流 22运动黏度为 3m2/s的有机液体在763.5mm的管内流动，试确定保持管 内层 .210 5 流流动的最大流量。 解: 2000= = = du Re du m/s927. 0 069. 0 102 . 320002000 5 max = = = d u /sm1046. 3927. 0069. 0785. 0 4 332 max 2 max = =udV 3 计算 10水以 2.710 3m3/s的流量流过573.5mm、 长 20m水平钢管的能量损失、 压头 解: /hm46.12 3 = 2 损失及压力损失。 （设管壁的粗糙度为 0.5mm） m/s376. 1 05. 0785. 0 107 . 2 3 V 785. 0 22 = = d u s 10水物性: g/m a 33 = k7 .999=sp10305. 1, 4 3 1027. 5 10305. 1 376. 17 .99905. 0 = = = du Re 12 01. 0 50 5 . 0 = d 查得 041. 0= J/kg53.15 2 376. 1 05. 0 20 041. 0 2 22 = u d l Wf m583. 1/=gWh ff aff PWP15525= 24. 如附图所示，水从高位槽流向低位贮槽，管路系统中有两个 90标准弯头及一个截 止阀，管内径为 100mm，管长为 20m。设摩擦系数03. 0=，试求： （1） 截止阀全开时水的流量； （2） 将阀门关小至半开，水流量减少的百分数。 解：解：如图取高位槽中液面为 1-1面，低位贮槽液面为 2-2截面，且以 2-2面为基准 面。在 1-1与 2-2截面间列柏努利方程： f W p ugz p ugz+=+ 2 2 22 1 2 11 2 1 2 1 11 2 2 4m 题 24 附图 其中： z1=4； u10； p1=0（表压） ； z2=0； u20； p2=0（表压） 简化得 f Wgz= 1 各管件的局部阻力系数： 进口突然缩小 5 . 0= 90标准弯头 2 个 5 . 1275. 0= 截止阀（全开） 0 . 6= 出口突然扩大 0 . 1= 0 . 90 . 10 . 65 . 15 . 0=+= 2 22 5 . 7 21 . 0 20 03. 00 . 9 2 u uu d l Wf= += += 13 2 5 . 781. 94u= m/s29. 2=u 水流量 h/m8 .64s/m018. 029. 21 . 0785. 0 4 3322 = =udVS （2）截止阀关小至半开时： 截止阀半开的局部阻力系数 5 . 9= 此时总阻力 2 2 2 25. 9 21 . 0 20 03. 05 .12 2 u uu d l Wf= += += 阀门关小后，局部阻力发生变化，但由于高位槽高度不变，所以管路总阻力不变， 即 1 z ff WW= 2 2 25. 95 . 7uu = 9 . 0 25. 9 5 . 7 = u u V V S S 即流量减少 10。 25如附图所示，用泵将贮槽中 20的水以 40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液位 恒定，且相差 20m，输送管内径为 100mm，管子总长为 80m（包括所有局部阻力的当量长 度） 。试计算泵所需的有效功率。(设管壁的粗糙度为 0.2mm) 解: m/s415. 1 1 . 0785. 0 3600 40 4 2 2 = = = d V u s 题 25 附图 20水物性： cP005. 1,kg/m2 .998 3 = 5 3 10405. 1 10005. 1 415. 1 2 . 9981 . 0 = = = du Re 根据002. 0100/2 . 0/=d ，查得025. 0= 在贮槽 1 截面到高位槽 2 截面间列柏努力方程: fe Wu p gzWu p gz+=+ 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 14 简化: fe WgzW+= 2 而: J/kg 0 . 20 2 415. 1 1 . 0 80 025. 0 2 22 = + = u d ll W e f J/kg2 .2160 .2081. 920=+=We kg/s09.112 .998 3600 40 = ss Vm kW40. 2W239809.112 .216= s mWeNe 26 有一等径管路如图所示， 从 A 至 B 的总能量损失为 f W。 若压差计的读数为 R，指示液的密度为 0 ，管路中流体的密度为 ，试推导的计算式。 f W 题 26 附图 解：在 A-B 截面间列柏努利方程，有 fB B BA A A Wu p gzu p gz+=+ 22 2 1 2 1 等径直管，故上式简化为 f B B A A W p gz p gz+=+ BA BAf pp gzzW +=)( （1） 对于 U 形压差计，由静力学方程得 gRgRzpgzp BBAA0 )(+=+ gRgzzpp BABA )()()( 0 =+ (2) (1)、 （2）联立，得 gR Wf )( 0 = 27 求常压下 35的空气以 12m/s 的速度流经 120m 长的水平通风管的能量损失和压力 损失。管道截面为长方形，长为 300mm，宽为 200mm。 （设d0.0005） 解: 当量直径: 15 m24. 0 2 . 03 . 0 2 . 03 . 022 )(2 4 = + = + = + = ba ab ba ab de 35空气物性: sp1085.18,kg/m1465. 1 a 63 = 5 6 10752 . 1 1085.18 121465 . 1 24 . 0 Re= = ude 由 0005. 0= d ,查得019. 0= J/kg684 2 12 24. 0 120 019. 0 2 22 = u d l W e f Pa2 .7841465. 1684= ff WP 题 28 附图 28 如附图所示， 密度为 800 kg/m3、 黏度为 1.5 mPas 的 液体， 由敞口高位槽经1144mm的钢管流入一密闭容器中， 其压力为 0.16MPa（表压） ，两槽的液位恒定。液体在管内的 流速为 1.5m/s， 管路中闸阀为半开， 管壁的相对粗糙度d 2，试计算两槽液面的垂直距离z0.00。 解: 在高位槽 1 截面到容器 2 截面间列柏努力方程: f Wu p gzu p gz+=+ 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化: f W p zg+= 2 4 3 1048. 8 105 . 1 5 . 1800106. 0 Re= = du 由 002. 0= d ,查得026. 0= 管路中: 进口 5 . 0= 90弯头 75. 0= 2 个 半开闸阀 5 . 4= 出口 1= 16 2 5 . 1 ) 15 . 475. 025 . 0 106. 0 16030 026. 0( 2 )( 22 + + =+= u d l Wf J/kg87.60= m 6 . 2681. 9/)87.60 800 1016. 0 (/ )( 6 2 =+ =+ =gW p z f 29从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图 所示。气体流量为 3600m3/h，废气的物理性质与 50的空气相近，在鼓风机吸入管路上装 有U形压差计，指示液为水，其读数为 60mm。输气管与放空管的内径均为 250mm，管长与 管件、阀门的当量长度之和为 55m（不包括进、出塔及管出口阻力） ，放空口与鼓风机进口 管水平面的垂直距离为 15m，已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为 2.45kPa。管壁的绝 对粗糙度取为 0.15mm，大气压力为 101.3 kPa。试求鼓风机的有效功率。 题 29 附图 解: 以吸入管测压处为 1-1面,洗涤塔管出口内侧为 2-2面, 列柏努力方程: fe Wu p gzWu p gz+=+ 2 2 2 2 2 1 1 1 2 1 2 1 简化: fe WgZW P +=+ 2 1 其中: a1 p6 .58806. 081. 91000 2 =gRp OH m/s38.20 25. 0785. 0 3600 3600 785. 0 22 = = = d V u s 50空气物性: sp106 .19,kg/m093. 1 a 63 = 5 6 1084. 2 106 .19 38.20093. 125. 0 = = = du Re 又 0006. 0 250 15. 0 = d 查得 018. 0= 17 塔出进f e f W u d ll W+ + = 2 )( 2 2 )( 2 pu d ll e + + = 出进 093. 1 1045. 2 2 38.20 )5 . 1 25. 0 55 018. 0( 32 += J/kg3375= / 12 pWgzWe f += J/kg6 .2983093. 1/6 .588337581. 915=+= kW26. 36 .2983093. 1 3600 3600 =WeVWemNe ss 30. 密度为 850kg/m3的溶液，在内径为 0.1m的管路中流动。当流量为 4.210-3m3/s时， 溶液在 6m长的水平管段上产生 450Pa的压力损失，试求该溶液的黏度。 解：流速 m/s535. 0 1 . 0785. 0 102 . 4 785. 0 2 3 2 = = d V u S 设液体在管内为层流流动，则 2 32 d lu pf = 黏度 sPa0438. 0 535. 0632 1 . 0450 32 2 2 = = = lu dp f 校核Re：1038 0438. 0 535. 08501 . 0 = = = ud Re d l ， 故阀打开后u2 ，p2，即阀后压力表读数增加。 3220苯由高位槽流入贮槽中，两槽均为敞口，两槽液面恒定且相差 5m。输送管为 383mm 的钢管（0.05mm）总长为 100m（包括所有局部阻力的当量长度） ，求苯的 流量。 解: 在两槽间列柏努力方程,并简化: f Wzg= 即: 2 2 u d ll zg e + = 代入数据: 2032. 0 100 81. 95 2 u = 化简得: 03139. 0 2 =u 20 00156. 0 32 05. 0 = d 查完全湍流区 022. 0= 设 021. 0=, 由(1)式得 m/s22. 1=u 由附录查得 20苯物性: 3 mkg879= smP737. 0 a = 4 3 1066. 4 10737. 0 22. 1879032. 0 = = ud Re 查图，026. 0= 再设 026. 0=，由（1）得 m/s10. 1=u 4 3 1020. 4 10737. 0 10. 1879032. 0 = = e R 查得26. 0= 假设正确 m/s10. 1=u 流量： h m 183. 3 s m 1084. 81 . 1032. 0785. 0 4 33 422 = = udVs 33某输水并联管路，由两个支路组成，其管长与内径分别为：m1200 1= l，； ，。已知总管中水的流量为 2.2m m6 . 0 1= d m800 2 =lm8 . 0 1= d 3/s，水温为 20，试求各支路中水的 流量。 （设管子的粗糙度为 0.3mm） 解 ： 设 两 支 路 中 的 流 动 均 进 入 阻 力 平 方 区 ， 由0005. 0600/3 . 0/ 1 =d及 000375. 0800/3 . 0/ 2 =d，查得017. 0 1 =，0156. 0 2 = 162 . 0 :0617 . 0 8000156 . 0 8 . 0 : 1200017. 0 6 . 0 )( : )( : 55 22 5 2 11 5 1 21 = = + = ee SS ll d ll d VV 112 6256. 2 0617. 0 162. 0 SSS VVV= 又 121 6256. 3 SSSS VVVV=+= 21 /sm61. 0 6256. 3 2 . 2 6256. 3 3 1 = S S V V /sm60. 161. 06256. 26256. 2 3 12 = SS VV 校核 Re： 支管 1： m/s16. 2 6 . 0785. 0 61. 0 785. 0 22 1 1 1 = = d V u S 6 3 11 1 10296. 1 101 16. 210006 . 0 = = = ud Re 流动接近阻力平方区，017. 0 1 =。 支管 2： m/s18. 3 8 . 0785. 0 60. 1 785. 0 22 2 2 2 = = d V u S 6 3 22 2 1054 . 2 101 18 . 3 10008 . 0 Re= = ud 流动接近阻力平方区，0156. 0 1 =。 故以上计算有效。两支管的流量分别为、 /sm61. 0 3 /sm60. 1 3 34如附图所示，高位槽中水分别从 BC 与 BD 两支路排出，其中水面维持恒定。高位 槽液面与两支管出口间的距离为 10m。AB 管段的内径为 38mm、长为 28m；BC 与 BD 支管的内径相同，均为 32mm， 长度分别为 12m、 15m（以上各长度均包括管件及阀门全 开时的当量长度） 。各段摩擦系数均可取为 0.03。试求： 题 34 附图 10 （1）BC 支路阀门全关而 BD 支路阀门全开时的流量； （2）BC 支路与 BD 支路阀门均全开时各支路的流量及 总流量。 解： （1）在高位槽液面与 BD 管出口外侧列柏努利方程： +=+ f Wugz p ugz p 2 22 22 11 1 2 1 2 1 简化 ： = fABD Wzg 22 而 22 2 2 2 2 1 1 u d lu d l WWW BDAB fBDfABfABD +=+= 有： 2032. 0 15 03. 0 2038. 0 28 03. 081. 910 2 2 2 1 uu += 化简 1 .9803. 705.11 2 2 2 1 =+uu 又由连续性方程： 11 2 1 2 2 1 2 41. 1) 32 38 ()(uuu d d u= 代入上式： 1 .9841. 103. 705.11 2 1 22 1 =+uu 解得：m/s98. 1 1= u 流量： h m 08. 8 s m 10244. 298. 1038. 0785. 0 4 33 32 1 2 1 = = udVs （2）当 BD，BC 支路阀均全开时： QC ，D 出口状态完全相同，分支管路形如并联管路， = fBDfBc WW 22 2 2 2 2 3 3 u d lu d l BDBC = 2 2 2 3 1512uu= 23 118. 1uu = (1) 又 321 sss VVV+= 3 2 32 2 21 2 1 444 ududud += 3 2 2 2 1 2 323238uuu+= 2 2 118. 232u 21 502. 1uu = (2) 在高位槽液面与 BD 出口列柏努利方程： += fBDfABf WWWgZ 23 2032. 0 15 03. 0 2038. 0 28 03. 081. 910 2 2 2 1 uu += (3) 1 .9803. 705.11 2 2 2 1 =+uu 将（2）代入（3）式中： 1 .9803. 7502. 105.11 2 2 2 2 2 =+uu 解得： s m 96. 1 s m 63. 2 s m 752. 1 312 =uuu 流量： h m 73.10 s m 1098. 263. 2038. 0785. 0 4 33 32 1 2 11 = = udVs h m 07. 5 s m 10408. 1752. 1032. 0785. 0 4 33 32 2 2 22 = = udVs h m 5.67 s m 10576. 196. 1032. 0785. 0 4 33 32 3 2 33 = = udVs 35在内径为 80mm的管道上安装一标准孔板流量计，孔径为 40mm，U形压差计的读数 为 350mmHg。管内液体的密度为 1050kg/m3，黏度为 0.5cP，试计算液体的体积流量。 解：25. 0) 80 40 ( 2 1 0 = A A 设，查得 ece RR 625. 0 0 =C s m 1011. 7 1050 981)105013600(35. 02 04 . 0 785 . 0 625 . 0 )(23 321 00 = = = Rg ACVs s m 415. 1 08. 0785. 0 1011. 7 785. 0 2 3 2 1 = = d V u s 5 3 1 1038. 2 105 . 0 1050415. 108. 0 = = ud Re 而 4 107= ec R ece RR 假设正确，以上计算有效。 36用离心泵将 20水从水池送至敞口高位槽中，流程如 附图所示，两槽液面差为 12m。输送管为573.5mm 的钢管， 题 36 附图 12 24 1.5m 吸入管路总长为 20m，压出管路总长为 155m（均包括所有局部阻力的当量长度） 。用孔板流 量计测量水流量，孔径为 20mm，流量系数为 0.61，U 形压差计的读数为 600mmHg。摩擦 系数可取为 0.02。试求： （1）水流量，m3/h； （2）每 kg 水经过泵所获得的机械能； （3）泵入口处真空表的读数。 解： （1） )(2 0 00 = Rg ACVs 1000 )100013600(81. 96 . 02 02. 0785. 061. 0 2 = h m 39. 8 s m 1033. 2 33 3 = （2）以水池液面为面，高位槽液面为1122面，在2211面间列柏努 利方程： +=+ fe Wgzu p Wgzu p 2 2 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 简化: += fe WzgW 而 2 2 u d ll W e f + = 其中： s m 19 . 1 05. 0785. 0 1033 . 2 785. 0 2 3 2 = = d V u s kg J 56.49 2 19. 1 05. 0 175 02. 0 2 = f W kg J 28.16756.4981. 912=+= e W （3）在水池液面面与泵入口真空表处 面间列柏努利方程： 1133 +=+ 313 2 3 3 1 2 1 1 2 1 2 1 f Wgzu p gzu p 简化为 += 313 2 3 3 2 1 0 f WgZu p 25 其中 J/kg66. 5 2 19. 1 05. 0 20 02. 0 2 )( 2 2 3 31 吸入 + = u d ll W e f 1 .21)66. 581. 95 . 1 2 19. 1 () 2 1 ( 2 313 2 3 3 =+=+= f WgZu p kPa1 .21Pa101 .211 .21 3 3 =p 即泵入口处真空表的读数为 21.1kPa。 37水在某管路中流动。管线上装有一只孔板流量计，其流量系数为 0.61，U 形压差 计读数为 200mm。若用一只喉径相同的文丘里流量计替代孔板流量计，其流量系数为 0.98， 且 U 形压差计中的指示液相同。问此时文丘里流量计的 U 形压差计读数为若干？ 解：由流量公式： )(2 01 00 = gR ACVS )(2 02 0 = gR ACV VS 流量相同时， 387. 0) 98. 0 61. 0 ()( 220 1 2 = V C C R R 故文丘里流量计的读数 mm4 .77200387. 0387. 0 12 =RR 38某气体转子流量计的量程范围为 460m3/h。现用来测量压力为 60kPa（表压） 、温 度为 50的氨气，转子流量计的读数