2022年《化工原理》第四版习题答案

1、优秀学习资料欢迎下载化工原理第四版习题答案绪论【0-1】 1m3水中溶解0.05kmol co2，试求溶液中co2的摩尔分数，水的密度为100kg/m3。解 水33kg/ mkmol/ m1000100018co2的摩尔分数.40 058 991010000 0518x【0-2】在压力为101325pa、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ap；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数ay、质量分数a、浓度ac、质量浓度a表示。解(1)甲醇的饱和蒸气压ap.lg.1574997197362523886ap.16 9apkpa(2) 空气中甲醇的组成摩尔分数.16

2、 90 167101 325ay质量分数.(.)0 167 320 1810 167 321 0 16729a浓度3.kmol/ m.aapcrt31696 82 108 314 298质量浓度./aaac mkgm336 8210320 218 =【0-3】1000kg 的电解液中含naoh质量分数10%、nacl的质量分数 10% 、2h o的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含naoh50% 、nacl2% 、2h o48% ，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naoh量保持一定。精品学习资料

3、 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载解电解液 1000kg 浓缩液中naoh1000 0.l=100kg naoh=0.5（质量分数）naoh1000 0.l=100kg nacl=0.02（质量分数）2h o1000 0.8=800kg 2ho=0.48（质量分数）在全过程中，溶液中naoh量保持一定，为100kg 浓缩液量为/

4、 .100 0 5200kg200kg 浓缩液中，水的含量为200 0.48=96kg，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓 缩 液 中 nacl的 含 量 为200 0.02=4kg ， 故 分 离 的 nacl量 为100-4=96kg 第一章流体流动流体的压力【1-1】容器a 中的气体表压为60kpa，容器b 中的气体真空度为.41 2 10pa。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。解标准大气压力为101.325kpa 容器 a 的绝对压力.pkpaa101 325+60 161 325 容器 b 的绝对压力.bpkpa101 32

5、5 1289 325 【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。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载解 进口绝对压力.进101 31289 3 pkpa出口绝对压力.出101 3157258 3 pkpa

6、进、出口的压力差.pkpapkpa157 （12） 157 12169或258 389 3169 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0.4，试求该混合液在20下的密度。解正 庚 烷 的 摩 尔 质 量 为/k gk m o l100， 正 辛 烷 的 摩 尔 质 量 为/k gk m o l114。将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数.10 4 1000 3690 4 100 0 6 114正辛烷的质量分数.210 3690 631从附录四查得20下正庚烷的密度/kgm31684，正辛烷的密度为/kgm32703混合液的密度/.316960 3690 63168

7、4703mkgm【1-4】温度 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/3879kgm，甲苯的密度为/3867kgm。混合液密度./38 7 90 48 6 70 68 7 18mk gm【1-5】有一气柜，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精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 30 页 - - - - - - -

8、 - -优秀学习资料欢迎下载2224hncococh.0 4 0.2 0.32 0.07 0.01操作压力的表压为5.5kpa，温度为40。试求： (1)混合气体在操作条件下的密度；(2)混合气体的量为多少kmol。解.tkpk p a2 7 34 03 1 3，1 0 13551 0 68（绝对压力）混合气体的摩尔质量./2 0 4280 22803244 0 0716 0 01186 mmkg kmol(1)混合气体在操作条件下的密度为./.mmpmkg mrt31068 18 60 763 8314 313(2)混合气体36000vm，摩尔体积为./.mmmmkmol318 60 763

9、混合气体的量为.mmvnkmolm6000 0 763246 18 6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。试求： (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p在水平面1 1处的压力平衡，有.绝绝大气压力10120010009 81281580 （绝对压力）pghppa习题 1-6 附图精品学习

10、资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载(2)管子上端空间的表压表p表绝-大气压力 =8158010120019620 pppa(3)管子上端空间的真空度真p真表=-=-1962019620 pppa(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度hcclhh4水常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/cclkgm431594 .hm100021

11、 25 1594【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。水银的密度为/313550kgm， 当地大气压力为101kpa。试求试管底部的绝对压力为多少pa。解水的密度/3水=998kgm.33101100 12135500 059989 81117 410ppa【1-8】如习题1-8 附图所示，容器内贮有密度为/31250kgm的液体，液面高度为3.2m。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 29.4kpa。试求： (1)压差计读数（指示液密度为/31400kgm） ；(2)a、b 两个弹簧

12、压力表的读数。解容 器 上 部 空 间 的 压 力.29 4（表压）pkpa液体密度/31250kgm，指示液密度/301400kgm精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载(1)压差计读数r=? 在等压面1111 上pp.pphrgpphgrgphrgphgrgrg110003213 22 12 22200因 g0，故0

13、r(2) .appgpa333 2129 4102 212509 8156 410.333 2229 4101 212509 8144 110bppgpa【1-9】 如习题 1-9 附图所示的测压差装置，其 u 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。若指示液读数为150rmm，试求 a、b 两点的压力差。解等压面111 1 ，pp1水apphg.1汞水0 5gbpphrgr由以上三式，得.汞水0 5abpprgrg已知./3汞0 15 ，13600rmkgm，.0 15136009 810 50 1510009 81abpp.313 64 1013 64 pakpa【1-10】常温的水在如习

14、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，指示液习题 1-8 附图习题 1-9 附图习题 1-10 附图精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载为汞。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

15、的压力差p与液柱压力汁的读数12、rr之间的关系式。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11221汞水气22arrrpphgrgg222汞水2brpphgrg因22pp，由上两式求得()水气12汞g2abpprr因气水故水12汞-2abpprrg【1-11】力了排除煤气管中的少量积水，用如习题1-11 附图所示水封设备，使水由煤气 管 路上 的 垂 直管 排 出 。已 知 煤气 压 力 为10kpa（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.31 01 01 0 21 0 0 09 8 1phmg流量与流速【1-12】有密度为/31

16、800kgm的液体， 在内径为60mm 的管中输送到某处。若其流速为/0 8m s，试求该液体的体积流量()3mh、质量流量/kgs与质量流速/2kgms。习题 1-11 附图精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载解 (1) 体积流量./.223330 0 60 82 2 61 08 1 444vqd umsmh(2)

17、质量流量./mvqqkgs32 261018004 07 (3) 质量流速./ ().224 07=1440 0 064mqkgmsa【 1-13】 如 习 题 1-13附 图 所 示的 套 管 式 换热 器 ， 其内 管 为. mm.mm33 53 25，外管为mm. mm603 5。内管中有密度为/31150kgm、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0 5 mpa，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， 101.325)kpa，气体的密度为./31 2kgm。试求气体和盐水的流速

18、。解液体/31 1 5 0 k gm内管内径.dm mm内3 3532 522 700 2 7液体质量流量/5000mqkg h，体积流量350001150vqmh流速/./.液22内5000 11502 11 36000 02744vqumsd气体质量流量/mqk gh1 6 0密度./63气0 5 101 25 92101325kgm体积流量.3160592vqmh流速/ ./.um s气22160 5 925 67 36000 0530 03354习题 1-13 附图习题1-14 附图精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共

19、30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载【1-14】 如习题 1-14 附图所示，从一主管向两支管输送20的水。要求主管中水的流速约为.1 0 m s，支管1 与支管2 中水的流量分别为/20与10t ht 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: 20，998 21000 tkgmkgm主管的流量/31220103030 10mmmqqqthkgh体积流量/333 0

20、1 0301000mvqqmh，流速.1 0 um s管径.vqdmmmu300 103103 3600 0785 1 036004选择1084mmmm无缝钢管，内径为100dmm，主管内水的流速/./( . )mqum sd22360030 36001 06 0 144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 处的流速为./05m s，管内径为 200mm，截面 2 处的管内径为100mm。由于水的压力，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./10 5

21、um s.,.dmdm120 20 1.( )/2212120 522duumsd22112222pupu.2222122120 51 87522ppuu.1218751 875 10001875ppppa精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载.18750 1911911000 9 81phmmmg另一计算法221122

22、22pupugggg.2222122120 50 191229 81ppuuhmgg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15dcm, .22 5dcm，液柱高度11hm。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 52 510vqlsms，截面 1 处的流速./.312212 5101 2740 0544vqum sd截面 2 处的流速./.2212120 051 2745 10 025duumsd在截面 1 与 2 之间列伯努利方程，忽略能量损失。22112222pupuggg

23、g.1110 0511002522pdhg.2221 2745 110 02529 8129 81h截面 2 处的静压头.20 2 1 8hm水柱负值表示该处表压为负值，处于真空状习题 1-15 附图习题 1-16 附图习题 1-17 附图精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载态。【1-17】如习题 1-17 附图所

24、示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为.573 5mmmm。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kpa。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kpa。设压力表之前管路中的压头损失为 0.5m 水柱，试求水的流量为多少/3mh? 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 .phmg3表330 4103 1109 81阀门开启后，压力表读数.220 3pkpa（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2u2221+2fpuzhgg.,.13 10 5水柱fzhmhm.232320 3 103 10 52 9 8110981u

25、./.23 230 05um sdm水的流量././2233320 053 236 341022 8 44vqd umsmh【1-18】若用压力表测得输送水、油（密度为/3880kgm） 、98% 硫酸(密度为/31830kgm)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fh与压力降p的关系为fphg。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - -

26、- - - - - - - - - 第 11 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载.fphmg3水水4910=4 99水柱10009 81.fphmg3油油49 10=5 68油柱8809 81.fphmg3硫酸硫酸4910=2 73硫酸柱18309 81【1-19】如习题1-19 附图所示，有一高位槽输水系统，管径为.mmmm573 5。 已知水在管路中流动的机械能损失为2452fuh(u 为管内流速 )。试求水的流量为多少/3mh。欲使水的流量增加20% ，应将高位槽水面升高多少米？解管径. 0 0 5dm，机械能损失2452fuh(1) 以流出口截面处

27、水平线为基准面，,1212500？zmzuu222214522uuz g./z gum s1225 9 81146 4623水的流量./.vqdumsmh2233320 051 462 871010 3 44(2) .10 21 2vvvqqq ./221 21 2 1 46175 uum s( )21223zgu(.).zm21231 757 81 9 81高位槽应升高.m7 1852 18 【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.mmmm322 5，管的下端位于水面以下2m，并装有底阀与拦污习题 1-19 附图习题 1-20 附图精品学习资料 可选

28、择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载网，该处的局部压头损失为282ug。若截面22处的真空度为39.2kpa，由1 1截面至22截面的压头损失为2122ug。 试求：(1)吸入管中水的流量，/3mh；(2)吸入口1 1截面的表压。解管内径.0 0 3 20 0 0 2 520 0 2 7dm m，水密度/31000kgm截面22处的

29、表压.2392pkpa，水槽表面10p（表压）(1) 从00 至22 ， 00为基准面，,?1202030zzm uu压头损失222222118+= 822 222fuuuhggg2200221222fpupuzzhgggg.2232239 2 1010381000 9 8129 812 2 9 81uu./21 43um s水的流量().22323 6 0 00 0 2 714 33 6 0 029 544vqd umh(2) 从,121 1 至2205zz.()ppuzgggpppakpa212223213112239 2 10114351000 9 811000 9 8122 9 811

30、0 4 10104表压流体的黏度【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2060水.31 0 0 51 0pa s.30 4 6 91 0pa s空气.61 8 11 0 pa s.62 0 11 0pa s水温度升高，黏度减小；空气温度升高，黏度增大。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 30 页 - - - - - -

31、- - -优秀学习资料欢迎下载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。试求雷诺数，并判断其流动类型。解25 ，水 的黏 度.30 893710pa s，密 度/3997kgm， 管内 径.0 05dm，流速/2um s.re.530 05 2 9971 12 104000 为湍流0 8937 10du【1-23】(1)温度为20、流量为/4l s的水，在.mmmm573 5的直管中流动，试判断流动类型；(2)在相同的条件下，水改为运动黏度为./24 4cms的油，试判断流动类型。解(1) .,/.,./vdmqmspa skgm33330 05

32、410，1 00510998 2流速./( .)vqum sd3224102 038 0 0544雷诺数.r e.530 0 52 0 3 89 9 8 21 0 11 04 0 0 0为湍流1 0 0 51 0du(2) ././vcmsms2424 44 4 10雷诺数.re.40 05 20382322000为层流4 4 10duv【1-24】 20的水在mmmm2196的直管内流动。试求：(1)管中水的流量由小变大，当达到多少/ms3时，能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动黏度为./cms2014的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？解(1) 水， 20，./.

33、,.33998 2，1 005100 207kgmpa s dm.re./.30 2079982 40000 019451 005 10duuum s体量流量./224302 0 700 1 9 4 56 . 5 41 044vqd ums(2) ././2420 140 14 10cmsms精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学

34、习资料欢迎下载redu.40 2 0 720000 14 10u./0135um s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管路从截面a 到截面 b 的摩擦损失fh。若流体密度为，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fh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abfabfpphghppphpgh1液柱压差计1-1 为等压面abprgphgrg020abppprghg由式( )1 与式2得0frgh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

35、题 1-26 附图所示，有.573 5mmmm的水平管与垂直管，其中有温度为20的水流动， 流速为/3m 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，试说明其原因。如果用液柱压差计测量压力差，则习题 1-25 附图习题 1-26 附图精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 15 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - -

36、第 15 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载两个直管的液柱压力计的读数r 是否相同？指示液为汞，其密度为/313600kgm。解已知管内径.0 0 5dm，水的温度t=20密度./3998 2kgm，黏度.31 00410pa s，流速/3um s雷诺数.re.530 05 3 998 21 49 101 004 10du湍流管壁相对粗糙度. 0 004d查得摩擦系数. 0 0293这两个直管的摩擦阻力损失相同，为./.fl uhjkgd22630 029315 8 20052(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aabbabfp

37、upugzgzh2222因，ababzzuu，故得.998 215 81577015 77abfpphpakpa垂直管在 a、b 两截面间列伯努利方程，以截面a 为基准面，,ababzzlmuu06abbfppgzh= .998 29 816998 215 87453074 53 abbfppgzhpakpa上述计算结果表明，垂直管的abpp大于水平管的abpp。这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 精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页，共 30 页 - - - - - -

38、- - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载水平管与前面相同，由伯努利方程得abfppha另从 u 形管压差计等压面处力的平衡，求得汞abprgprg( )()abpprbg汞由式a与式( )b，求得.().(. )fhrmmmg汞998 215 80 1276汞柱127 6汞柱9 8113600998 2垂直管与前面相同，由伯努利方程得( )abfppglhc另从 u 形管压差计等压面处力的平衡，求得汞abprgplgrg()abpplgrdg汞由式与式cd

39、，求得()汞fhrg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 用式及式bd求得 水 平管 及垂 直管 的()abpp。【1-27】有一输送水的等直径（内径为d）垂直管路，在相距h精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 17 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 17 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载高度的两截面间安装一u 形管液柱压差计。当管内水

40、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fh成正比，即frh。又知道，在粗糙管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失fh与流体流速u的平方成正比，fhu2。由上述分析可知ru2因此2222ruurrruu【1-28】水的温度为10，流量为330 l h，在直径.mmmm573 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 lh，试

41、计算其摩擦损失。解水在10时的密度.3999 7 kgm，黏度.,.,pa sdmlm31 306100 05100，光滑管。(1) 体积流量/.vqlhmh33300 33流速./.vqumsd220 330 0467 360036000 0544雷诺数.re.30 05 0 0467 99971787层流1 306 10du摩擦系数re64640 03581787摩擦损失(.)/.fl uhjkgd221000 04670 0358=0 0781 20052(2) 体积流量/.39900 99 vqlhmh因流量是原来的3 倍，故流速./um s0 0467 30 14 精品学习资料 可选

42、择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 18 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 18 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载雷诺数re1787 35360湍流对于光滑管，摩擦系数用 blasius 方程式计算.re()0250 250 31640 31640 0375360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(.)/.221000 14=0 037=0 725 20 052f

43、l uhj kgd【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)所示，套管式换热器外管为mmmm2199， 内管为mmmm1144；(2)如习题 1-29 附图 (b)所示，列管式换热器外壳内径为500mm，列管为mmmm252的管子 174 根。习题 1-29 附图解(1)套管式换热器，内管外径.10 114dm，外管内径.20201dm当量直径.210 201 0 1140 087edddm(2) 列管式换热器，外壳内径.20 5dm，换热管外径.10 025dm，根数174n根当量直径()( . )( .).().222221210 51740 02

44、5440 02910 51740 025ednddmdnd【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0 0005ed。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 19 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 19 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载习题 1-31 附图习题 1-32 附图解空气，./.

45、3635,1 147,18 8510tkgmpa s，流速/12um s。管路截面的高.ambm03 ，宽0 2。当量直径.22 0 3020 240 30 2eabdmab雷诺数.re.560 24 12 1 1471 75 10湍流1885 10ed u.,0 0005查得=0 0192120elmd摩擦损失./.22120120 019269120 242fel uhjkgd【1-31】把内径为20mm、长度为2m 的塑料管（光滑管） ，弯成倒 u 形，作为虹吸管使用。如习题1-31 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/31000kgm，

46、黏度为1mpa s。为保持稳态流动，使槽内液面恒定。要想使输液量为./mh31 7，虹吸管出口端距槽内液面的距离h需要多少米？解已知,/330 02210,=1dm lmkgmmpa s，体积流量./31 7vqmh流速. /./.221 7 36001 5040 0244vqumsd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2222uluhgdg.re.430 02 1504 10003 01 10湍流1 10du光滑管，查得.0 0235，管入口突然缩小.0 5u 形管（回弯头）.1 5.221 50410 0235051 50 6170 022 9 81hm

47、精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 20 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 20 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载【1-32】如习题 1-32 附图所示，有黏度为. 1 7mpa s、密度为/3765kgm的液体，从高位槽经直径为mmmm1144的钢管流入表压为0 16 mpa的密闭低位槽中。液体在钢管中的流速为m/1s，钢管的相对粗糙度/0 002d，管路上的阀门当量长度50eld。两液槽

48、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。,.pppauu61212（0 表压）0 1610，两槽流速0，,/ ,.120 管内流速1管径0 106zh zum sdm液体密度/.33765，黏度1 710kgmpa s雷诺数.re.430 106 1 7654 77 10湍流1 7 10du/.0002，查得0 0267d管长30160190lm，阀门50eld，高位槽的管入口0 5，低位槽管出口=1，90 弯头.0 75222ellpuhgdg.620 161019010 0267500 510 7523 97659

49、810 10629 81m精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 21 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 21 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载【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34.5m。管路为1144mmmm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/mh330，试求水从泵获得的外

50、加机械能为多少？钢管的相对粗糙度.0 002d。解水在 20时./3998 2kgm，.31 00410 pa s.,0 1061800edmllm流量/330vqmh流速/./( .)2230 36000 94480 10644vqumsd.re.430 106 09448 99829 96 101 004 10du湍流查得. 00252摩擦阻力损失./.2218000 94480 025219120 1062efll uhjkgd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./2220 9448345 9 81191530 22fuwz ghjkg【1-34

51、】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 不变的条件下， 输水管长度缩短，输水管中的水流量应增大。习题 1-33 附图精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 22 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 22 页，共 30 页 - - - - - -

52、 - - -优秀学习资料欢迎下载从 水塔 水面 至输水 管出 口之 间列伯 努 利方程，求得22fluhhdg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0 75ll在流体阻力平方区，摩擦系数恒定不变，有 ( ).( )2222220 7522ffhhlul udgdgl ul udgdg故流速的比值为.11 155075uu流量的比值为.1 155vvqq流量增加了15.5% 管路计算【1-35】用1689mmmm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. mpa15 7。已知 50时油的密度为/3890kgm，黏

53、度为181mpa s。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.,/mdmlk mqk gh0 1 51 0 06 0 0 0 0/,/./3389018160000 3600=001873 890vkg mmpa sqms习题 1-34 附图精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 23 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 23 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀

54、学习资料欢迎下载./.220 018731 060 1544vqumsd.re30 15 1 06890782层流181 10du.re646400818782因为是等直径的水平管路，其流体的压力降为.fl uphpampad2327100 101 06=890 0 0818=273 1027 3 20152油管最大承受压力为. mpa15 7加压站数.2 7 31 7 41 5 7n需设置2 级加压，每级管长为50km，每级的. /.27 3 213 65pmpa，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mmmm1084钢管，输送到车间的低位槽中，

55、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）。试求管路的输水量为多少3m / h，钢管的相对粗糙度.0 002d。解水，./.3320,998 2,=1 00410tkgmpa s由伯努利方程，得管路的摩擦阻力损失为./129 81118 fhhgjkg管 内 水 的 流速u未 知 ， 摩 擦系 数不 能 求 出 。 本 题 属于 已 知.lmdm150 、0 1、/./fdhjkg0 002、118，求与vuq的问题。/.lg.22 5123 72ffdhdlulddh.lg.320 11180 0022 511 0041015021503 70 1998 220

56、1 118./2 55 m s精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 24 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 24 页，共 30 页 - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载验算流动类型.r e.530 12 5 59 9 8 22 5 41 0 湍流1 0 0 41 0du体积流量.22336000 12 55360072 144vqd umh习题1-36 附图习题1-37 附图【1-37】如习题1-37 附图所示，温

57、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./mh31 7，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.re0 2503164（ 适 用 于.r e352 5 1010）与22fl uhd及24vqud，推导一个与及fvhqd之间的计算式。解水在./.3320时998 2,1 00410kgmpa s水的流

58、量.31 7 mh，管长及管件当量长度42lm阀门关闭时，压力表可测得水槽离压力表测压点的距离与abhh。.3380 108 1799829 8130 103 0699829 81aabbphmgphmg两水槽液面的距离.817306511abhhhm以低位槽的液面为基准面，从高位槽a 的液面到低位槽b 之间列精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 25 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 25 页，共 30 页 - - - - - -

59、 - - -优秀学习资料欢迎下载伯努利方程，得管路的摩擦损失fh与h的关系式为./5 119 8150 1 fhhgjkg对于水力光滑管，fh与vq及d之间的计算式为.0 251 754 750 241vfqhld.0 251 754 750 241vfqdlh代入已知数.( . /).0 2531 754 751 004101 736000 24142998 250 1d求得管内径为. 0 0 2 0 5dm验证re范围.re.vqdud31 74998 243600290003 141 004100 0205湍流符合计算式中规定的re范围【1-38】如习题 1-38 附图所示，水槽中的水由

60、管 c 与 d 放出，两根管的出水口位于同一水平面，阀门全开。各段管内径及管长（包括管件的当量长度）分别为ab bc bd d 502525mmmmmm20711ellmmm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，得习题 1-38 附图精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 26 页，共 30 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 26 页，共 30 页