第一章--流体流动答案(20220216034101)

1、100kg/m 。【0-1】1m3水中溶解0.05kmol3绪 论CO2，试求溶液中CO2的摩尔分数，水的密度为解水 1000 kg/m3C02的摩尔分数【0-2】在压力为(1)甲醇的饱和蒸气压 质量浓度解1000 3kmol/ m3180.05x 10000 05.18101325 Pa、温度为25 C条件下，甲醇在空气中到达饱和状态。Pa ; (2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数y、质量分数4899 10试求：A、浓度CA、A表示。(1)甲醇的饱和蒸气压 p A1574."pa 16.9kPa25 238.86(2)空气中甲醇的组成摩尔分数yA器5 O'167质量分数0.1

2、67 320 181A0.167 32 (10.167)29'浓度cAPa16.9 6 82 103 kmol/ m3RT8.314 298质量浓度AcAM a = 6.82 10 3 320.218 kg/m3【0-3 】1000kg的电解液中含 NaOH质量分数10%lg p a 7.19736NaCl的质量分数 10%、H2O的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶别离后的浓缩液中含NaOH 50%、NaCl 2%、H2O48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)别离的食盐量；(3)食盐别离后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的解电解液1000kgNaOH1000 X0

3、.l=100kgNaOH 1000X0.l=100kg巴01000X 0.8=800kgNaOH量保持一定。浓缩液中NaOH质量分数NaCl质量分数H2O质量分数在全过程中，溶液中NaOHt保持一定，为100kg浓缩液量为 100/0.5200kg200kg浓缩液中，水的含量为200 X0.48=96kg，故水的蒸发量为800-96=704kg浓缩液中NaCl的含量为 200X0.02=4kg，故别离的 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1.2 104 Pa。试分别求出A、B二容器中气体的绝对压力为假设干帕，

4、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 101.325+60 161.325 kPa容器 B的绝对压力pB 101.325 12 89.325 kPa【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 .31289.3 kPa出口绝对压力P出101.3157258.3 kPa进、出口的压力差p157 (12)15712169kPa或 p 258. 389. 3169 kPa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

5、合液在20 C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正辛烷的质量分数0.4 1000.4 100 0.6 11421 0.3690.6310.369从附录四查得 20 C下正庚烷的密度,684kg /m3，正辛烷的密度为2 703 kg/m3混合液的密度0.3690.631684703696kg /m3【1-4】温度20 C,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 C时，苯的密度为879 kg/m3，甲苯的密度为867 kg / m3。混合液密度m 879 0.4 86

6、7 0.6 871.8 kg / m3【1-5】有一气柜，满装时可装6000m3混合气体，混合气体各组分的体积分数为H2 N2 CO CO2 CH40.4 0.2 0.32 0.07操作压力的表压为，温度为 体的量为多少kmol。解 T 27340313K,混合气体的摩尔质量Mm 2 0.4 28 0.20.0140 C。试求：(1)混合气体在操作条件下的密度;101. 35.0.32 445106. 8 kPa(绝对压力)(2)混合气28(1)混合气体在操作条件下的密度为pMm m "RF0.07 16 0.0118.6 kg / kmol(2)混合气体V 6000m3，摩尔体积为

7、106.818.630.763 kg / m 8.314 313Mm 18.63/(,m / kmol0.763混合气体的量为m6000 0.763246 kmol18.6流体静力学【1-6】如习题 1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入假设干水后，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：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)假设将水换成四氯化碳，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P绝在水平面11'处的压力平衡，有p绝 gh

8、 大气压力p绝 101200 1000 9.81 281580 Pa(绝对压力)(2) 管子上端空间的表压P表p表p绝-大气压力=81580 10120019620 Pa(3) 管子上端空间的真空度p真p 直=-p表 =-1962019620 Pa101 3kp|iJ习题1-6附图i1槽内为四氯化碳，管中液柱高度hh'CCI4常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为CCI431594 kg /mh'1000 215941.25 m【1-7】在20 C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 13550kg /m3，当地大气压力为101kPa。

9、试求试管底部的绝对压力为多少Pa。解 水的密度水=998kg / m3p 101 103 0.12 13550 0.05 998 9.81 117.4 103Pa【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：(1)压差计读数指示液密度为1400 kg/ m； (2)A、B两个弹黄压力表的读数。解容器上部空间的压力p 29. 4kPa(表压)液体密度1250 kg/m3，指示液密度° 1400 kg /m3(1)压差计读数R=?在等压面P'1P3.

10、2 21h gR0gP 22hR gP2.2hg R0gRg 00因g00,故R0103103P321 g29.42.212509.8156.4PaPbP3.2 2g29.41031.2 112509.8144.1103Pa1'上口p'13 21P1ph R g皆为水。 力差。解【1-9】如习题假设指示液读数为1-9附图所示的测压差装置，其R 150 mm，试求 A、U形压差计的指示液为水银，其他管中 B两点的压等压面P1PaP'1Pb11', 口H水g0.5 H Rp；习题1-9附图由以上三式，得RPa Pb R 汞g0.5 R 水g0.15m,汞 13600

11、kg / m3 ,Pb0.15 13600 9.81 0.5 0.15 1000 9.8113.64 103Pa 13.64 kPa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Pa【1-10】管的连接管中，充满空气。假设测压前两U形压差计的水银液面为同一高度，试推导两点的压力差p与液柱压力汁的读数解设测压前两 线的距离为 H。在等压面2R、R,之间的关系式。U形压差计的水银液面，距输水管中心P2Pa H2'处2R-1 R2-2_P'2 Pb HP2P '2 ,R22

12、由上两式求得水gR2汞gPaPb(RiPa PbR1 R2汞-2水 g【1-11】力了排除煤气管中的少量积水，附图所示水封设备，使水由煤气管路上的垂直管排出。已用如习题知煤气压力为 10kPa表压，试计算水封管插入液面下的 深度h最小应为假设干米。3解 h 上1.02mg 1000 9.81流量与流速【1-12】有密度为1800 kg / m3的液体，在内径为60mm的管中输送到某处。假设其流速为0.8m/s，试求该液体的体积流量m/ h、质量流量kg/ m2 s 。解1体积流量cvd2u 0.0620.844(2)质量流量CmCv2.2610 3 1800(3)质量流速=Cm =4.07=1

13、440 kgkg/s与质量流速4.07 kg / s2s)A 0 0624'2.26 1031-11m3 / s8.14 m3/h33.5mm 3.25mm，外管为60 mm 3.5 mm。内管中有密度为1150kg/m3、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0.5MPa,进、出口平均温度为0C，流量为160kg /h的气体流动。在标准状态下0 °C, 101.325 kPa，气体的密度为1.2kg / m3。试求气体和盐水的流速。解 液体内管内径【1-13】如习题1-13附图所示的套管式换热器，其内管为1150 kg /m3d内 33.5

14、3.25 2 27mm 0.027 m呱h1150液体质量流量qm 5000kg/h，体积流量qv流速qv4内5000/11503600 _ 0 02724'2.11 m/ s气体质量流量qm 160 kg/h密度体积流量流速气1.2黑以 磁如肥气体的密度与压力成正比，与温度成反比1603 /qvm/h5.921 11160/5.925.67 m/s口气36002 2-0 0530 03354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20 C的水。要求主管中水的流速约为1.0m/S，支管1与支管2中水的流量分别为20t/h与10t/h。试计

15、算主管的内径，并从无缝钢管规格表中选择适宜的管径，最后计算出主管内的流速。解 水：t 20C,33998.2kg/m 1000 kg / m主管的流量体积流量管径 d3qm qm1 qm2 20 10 30t/ h 30 10 kg/h30 103100030 m3 / h，流速u 1.0m/ sqVqm30 3600.781.00.103m 103 mm选择 108mm 4mm无缝钢管，内径为 d 100mm ,主管内水的流速30/36007(“)21.06 m/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处的流速为 0.5m/ s ,管内径为2

16、00mm，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之间所产生的水柱咼度差h为多少忽略从1到2处的压头损失解 山 0.5m / sdi 0.2m, d20.1m2d12u2 u1-0.5 (2)2m/sd22 2卫虫 _P2 U22 22 220.51.8752 2P1P2比U12p p1p2 1.8751.875 10001875 Pa18751000 9.810.191m191mm习题1-15附图习题1-16附图另一计算法P1g2U1P22U2计算液柱高度时，【1-16】在习题d22.5cm，液柱高度水的体积流量截面1处的流速hg用后一方

17、法简便。1-16hI 2g2 2U2 U12gg222g互 0.191m2 9.81附图所示的水平管路中，1m。假设忽略压头损失，试计算收缩截面10 3 m3 / s，qV 2.5l/s 2.53U1qV4d12 5 100 052水的流量为1.274 m / s2.5L / s。管内径 dt 5cm ,2处的静压头。42d1 U1d2在截面1与2之间列伯努利方程，截面2处的流速U2P1g0.050.025 忽略能量损失。2P1U1g 2g匕121.27410.0251.2745.1m/s21g0.05""22h22U20.0255.1 22 9.812 9.81截面2处的

18、静压头 h20.218m水柱负值表示该处表压为负值，处于真空状态。【1-17】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽， 下面的出水管直径为 57mm 3.5mm。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3 m / h ?解 出水阀全关闭时，压力表读数 能反映出水槽的水面距出水管的高度3u P 表 30.4 10 hg103 9.81阀门开启后，压力表读数从水槽外表至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速30. 4kPa表压 h习题1-17附图P23.1m20.3kPa表压U22P2U2+ +g2gHf乙

19、 h 3.1m, Hf0.5m水柱水的流量33120.3 10103 9.81u23.23m/ s2竺 0.52 9.81d0.05m103m3/s 22.8 m3/hqVd2u20.052 3.23 6.3444【1-18】假设用压力表测得输送水、油密度为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？880kg / m3、98% 硫酸(密度为 1830kg/m3)解 从伯努利方程得知，等直径水平管的压头损失比与压力降 p的关系为Hf 。g=p49103水g10009.81=p491031油g8809.81p49103硫酸g18309.814.9

20、9m水柱5.68m油柱2.73m硫酸柱H f油H f硫酸=H f水【1-19】如习题 1-19附图所示，有在管路中流动的机械能损失为欲使水的流量增加 解管径d高位槽输水系统，管径为2hf 4.5 u_ (u为管内流速)。试求水的流量为多少20%，应将高位槽水面升高多少米？0.05 m ,57mm 3.5mm。水m3/ h。2hf 4.5 2(1)以流出口截面处水平线为基准面,Z15m, Z20,2机械能损失0,u2?2m/ s流4.22 8.29习题1-19附图2qVd U24(2)4q'v20.051 0.2z；g223(u '2)3 :10 m/ s 29.83 m3/h5

21、.061.2u21.2 4.22m/sU 2(1 75)2qv 1.2qv23_ 9.812.18 m附图所示，用离心泵输送水槽中的常 2.5mm，管的下端位于水面以下2m ,28仝。2g7.18 m高位槽应升高 7.18 5【1-20】 如习题1-20 温水。泵的吸入管为并装有底阀与拦污网,2 2'处的真空度为,32mm该处的局部压头损失为假设截面2u。2g123m /h ；吸入口 1 1'截面的表压。0.032 0.0025 20.027 mm ,水密度由1 1'截面至2 2'截面的压头损失为试求：吸入管中水的流量，解 管内径d1000 kg /m3截面2

22、2'处的表压 p239.2kPa，水槽外表 p,0表压0'至22', 11'为基准面，Z。2,Z2压头损失Hf 8Z。2PoUog 2g39.2 1035m,u°0,U22 2竺+丄U_= 82 2g2U22g2gZ2P2g2U210009.81U22 9.811.43m / s水的流量qv1'至2d42',乙2U23600 -450乙gP1Z2(0.027)2 1.43 3600P2g51000 9.8110 4 103|Pi2U2Hf2U22 9.812.95 m3/ h1 u；339.2 1011000 9.812Pa 10.4k

23、Pa(表压)1.4322 9.81【1-21】温度的关系。解水空气当温度为 20 C及20 C1.005 10 3 Pa s18.1 10 6 Pa s流体的黏度60 C时，从附录查得水与空气的黏度各为多少？说明黏度与水温度升高，黏度减小；空气温度升60 C0.469 10 3Pa s20.1 10 6Pa s高，黏度增大。雷诺数与流体流动类型【1-22】25 C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 C,水的黏度u 2m /sduRe 30.8937 10 Pa s，密度997kg / m3，管内径 d 0.05m，流速流动类型;解0.05

24、2 9971.12 1054000 为湍流0.8937 103(1)温度为20 C、流量为4L / s的水，在 57mm 3.5mm的直管中流动，试判断 4.4cm2 / s的油，试判断流动类型。【1-23】(2)在相同的条件下，水改为运动黏度为(1)流速雷诺数雷诺数d 0.05m, q 4 10 3m3 /s，1.005 10 3 Pa s, 998.2kg / m3qv4 1032038/2.038 m / s2 2 4d7 (°.05)Re dU 0.05 2.038 998.21.01 1054000为湍流1.005 104.4cm2 / s 4.4 10 4 m2 / sR

25、e dU 0.05 翠8 232 2000为层流v4.4 10 420 C的水 在219mm 6mm的直管内流动。试求：(1)管中水的流量由小变大，【1-24】当到达多少种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？解 (1)水，20 C,998.2kg/m3,1.005 10 3 Pa s, d 0.207mm3 / s时，能保证开始转为稳定湍流；(2)假设管内改为运动黏度为0.14cm2 / s的某Redu40000.207 u 998.21.005 103u 0.01945m/s体量流量qVd2u42(2)0.14cm / s 0.142-0.207410 4m2 / s0.0194

26、5 6.54 10 4m3/sRedu20000.207u0.14 10u 0.135m / s【1-25】如习题B的摩擦损失hf读数R计算摩擦损失解管内流体流动的摩擦阻力损失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。假设流体密度为，指示液密度为0，压差计读数为hf的计算式。从截面A到截面B列伯努利方程，截面A为基准面,那么得匕 Hg 鱼hfp Pa PbHpghf液柱压差计1-1为等压面RPAPaPbPbRogH g由式(1)与式2得hfA到截面R。试推导出用此式即为用U擦损失的计算式。【1-26】如习题垂直管，其中有温度为形管压差计测量流体在两截面之间流动的摩1-26附图所

27、示，有57mm 3.5mm的水平管与20 C的水流动，流速为3m/s。在截面习题1-25附图与截面B处各安装一个弹簧压力表，两截面的距离为 的相对粗糙度 /d 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，那么两个直管的液柱压力计的读数R是否相同？指示液为汞，其密度为流速313600 kg / m。解管内径 d 0.05m，水的温度t=20 C密度998.2 kg/m3，黏度 1.004 10 3 Pa s ,u 3m / s雷诺数Re屯0.05 3 998.231.004 1051.49 10 湍管壁相对粗糙度-0.0

28、04 d0.0293查得摩擦系数这两个直管的摩擦阻力损失相同，为I u2hf0.0293 0.05A6m，管壁93习题1-26附图15.8 J / kg(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gZAPa2Ua gZBPb2UrB hf2因 Za Zb，Ua Ub，故得Pa Pbhf 998.2 15.8 15770Pa 15.77kPa垂直管在A、B两截面间列伯努利方程，以截面 A为基准面，Za 0,Zb L 6m, Ua UbPa 一 gZPb h=gZBhfPaPbgZBhf998.2 9.81 6998.2 15.874530 Pa 74.53 kPa上述计算结果说明，

29、垂直管的pA pB大于水平管的pA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Pa Pb hf另从U形管压差计等压面处力的平衡，求得Pa R g Pb R 汞 gPb。这是因为流体在垂直管中R PaPbg(汞)由式a与式(b)，求得(b)hfg(汞)998.2 15.89.81 (13600 998.2)0.1276m 汞柱127.6mm 汞柱(c)R相同。有了读数R值，就可【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垂直管与前面相同，由伯努利方程得Pa PbgL hf另从u形管压差计等压面处力的平衡，求得

30、Pa R g Pb L g R 汞 gPa Pb L gg(汞)由式c与式d，求得hfg(汞)从上述推导可知，垂直管与水平管的液柱压差计的读数以分别用式b及式d求得水平管及垂直管的(pA pB)。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 hf成正比，即 R hf。hf与流体流速 u的平方成正又知道，在粗糙管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失 比，hf u2。

31、由上述分析可知 R u2因此 星知R'R uu【1-28】水的温度为 10 C,流量为 330L/ h，在直径 57mm 3.5mm、长为100m的直管中流动。此管为光滑管。 其摩擦损失。(1)试计算此管路的摩擦损失;(2)假设流量增加到9901/ h，试计算解 水在 10 C时的密度999.7kg/m3，黏度 1.306 10 3 Pa s, d 0.05m, l 100m，光滑管。(1) 体积流量q 330L/h 0.33m/ h、击qV0 33流速 uV.0.0467 m/s3600 _d23600 _ 0 05244雷诺数 Re吒005 00467 9".7 1787

32、层流1.306 10 36464摩擦系数一0.0358Re 178722摩擦损失hf 1 匕 0.0358(00467) =0.0781 J / kgf d 20.052(2) 体积流量qV 990L /h 0.99 m/ h雷诺数Re1787 35360 湍流对于光滑管，摩擦系数用Blasius方程式计算0.31640.31640 250 25°.037Re.(5360).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2 2hf1 u =0.037 100 (0.14) =0.725 J / kg因流量是原来的 3倍，故流速 u 0.0467 30.1

33、4 m/s1 d 20.052【1-29】试求以下换热器的管间隙空间的当量直径：(1)如习题1-29附图 所示，套管式换热器外 管为 219mm 9mm，内管为 114mm 4mm ; (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 25mm 2mm的管子174根。|内甘Z1 97外売hT71Fiut丿罢曽式搀扑腺式換馆器|习题1-29附图解(1)套管式换热器，内管外径d!0.114m，外管内径d2 0.201m当量直径de d2 d1 0.201 0.114 0.087m(2)列管式换热器，外壳内径d2 0.5m，换热管外径 d1 0.025m，根数n 17

34、4根当量直径de【1-30】常压下2 2(d2 nd1 )4 -(d2 nd1)35 C的空气，以(0.5)2174 (0.025)20.5 174 0.02512m/s的流速流经0.0291m120m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，设解空气,a 0.3m,宽 b35C ,1.147kg/m3,18.85 10 6Pa0.0005。des，流速u 12m/s。管路截面的高当量直径雷诺数0.2m。deRe2ab 2 0.3 0.20.24ma b0.3 0.2込竺12号7 175 10518.85 10 6'湍流0.0005,查得 =0.

35、0192, l 120mde摩擦损失hfl u2de 22120 120.0192691J / kg0.242【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1000kg / m3，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1.7m3/h，虹吸管出口端距槽内液面的距离h需要多少米？解 d 0.02m, l 2m,103kg/m3, =1mPa s，体积流量 qV 1.7m3 / h任、击qV1 7/ 3600流速 u 31.50

36、4m/s2d2 0 0244'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2g2g光滑管，查得U形管回弯头Redu0.02 1.504 10001033.01 104 湍流0.0235，管入口突然缩小0.51.5习题1-31附图20020.5 1.5 1.5040.617m2 9.81习题1-32附图【1-32】如习题 1-32附图所示，有黏度为 1.7mPa s、密度为765kg / m3的液体，从高位 槽经直径为114mm 4mm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1m/s，钢管的相对粗糙度/d 0.002，管路上的阀门当

37、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。Pi 0表压,p2 0.16 106Pa，两槽流速 5 u2 0 ,Z1 H ,Z2 0,管内流速 u 1m/s,管径 d 0.106m液体密度765kg/ m3,黏度 1.7 10 3 Pa s雷诺数Redu0.106 1 7651.7 10 34.77 104 湍流/d 0.002,查得0.0267管长丨30160190m，阀门bd-50，咼位槽的管入口0.5，低位槽管出口=1 , 90°弯头0.75HP2l le2 ugd2g0.16 10

38、61900.026712500.5 10.7523.9m765 9.810.1062 9.81【1-33】如习题1-33附图所示，用离心泵从河边的吸水站将20 C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114mm 4mm的钢管，管长 1800m，包括全部管路长度及管件的当量长度。假设泵的流量为 30m3/h，试求水从泵获得的外加机械能为多少？钢管的相对粗糙度d解水在20 C时0.002。998.2kg/m3，1.004 10 3 Pa shfd 0.106m, 流量流速Reduqvl le 1800m30 m3 / hqv0.10630/36000.9448 m /s-(0.1

39、06)20.9448 998.2查得 摩1.004 1030.0252 擦20.02529.96 104 湍流1800d 2以河水水面为基准面， 间列伯努利方程。力0-94482191J/kg习题1-33附图外加机械能0.106从河水水面至水塔处的水管出口之hf 34.5 9.81 0-94482191530 J / kg【1-34】如习题1-34附图所示，在水塔的输水管设计过程中，假设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

40、短，输水管中的水流量应增大。从水塔水面至输水管出口之间列伯努利方程，求得2H Hf丄丄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的关系为在流体阻力平方区，摩擦系数恒定不变，有l'0.75l习题1-34附图H 'f H f2 2'l'(u') d 2g d 2g2 20.75l (u')丄±d 2gd 2g故流速的比值为流量的比值为qz1.155qV流量增加了15.5%管路计算【1-35】用168 mm 9mm的钢管输送流量为60000 kg / h的原油，管长为 100km，油管最大承受压

41、力为15.7MPa。50 C时油的密度为890kg /m3，黏度为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 d 0.15m, l 100 km, qm 60000 kg / h3890kg /m , 181mPa s60000/36003qV=0.01873 m /s8900 018731.06m /s0 1524'°15 16 890782 层流qVud24duRe 181 1064640.0818Re 782因为是等直径的水平管路，其流体的压力降为32100 10 1.067=2.73 10 Pa22

42、i =890 0.0818 d 2油管最大承受压力为15.7MPa加压站数n 273 1 7415.7需设置2级加压，每级管长为受压力。【1-36】如习题1-36附图所示，hf0.1550km ,每级的 p 27.3/220 C的水，从水塔用 12m，管路长度为 m3/ h，钢管的相对粗糙度温度为到车间的低位槽中，低位槽与水塔的液面差为度。试求管路的输水量为多少解 水，t 20C,998.2kg/m3, =1.004 10 3Pas由伯努利方程，得管路的摩擦阻力损失为hf Hg 12 9.81118管内水的流速u未知，摩擦系数 不能求出。/ d 0.002、hf 118J / kg，求 u与q

43、V 的问题。27.3 MPa13.65MPa，低于油管最大承108mm 4mm钢管，输送150m包括管件的当量长0.002。J / kg此题属于丨150md 0.1m、u 2 J _ lgV l3.7d/d 2.51,2d'hf!2 0 1 1182一.一.lg1500.0023 72.51 1.004 10 31500 1 998 22 01 1182.55 m / s验算流动类型Redu01 2.55 瞥2 2.54 105 湍流1.004 10体积流量qv23u 36000.12.55 3600 72.1m> h4£Km,j£习题1-36附图习题1-37

44、附图【1-37】如习题1-37附图所示，温度为 20 C的水，从高位槽 A输送到低位槽 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 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。此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B,两水80kPa 与2管的摩擦系数计算式03164适用于2.5 103 Re 105丨与 hf J-U及u 竺，推导Re0f d 2 h一个hf与qv及d之间的计算式。解 水在 20C时998.2kg/m1.004 10 3 P

45、a s水的流量1.7m3/ h，管长及管件当量长度I 42m阀门关闭时，压力表可测得水槽离压力表测压点的距离Ha与H b。HaPa801038.17mg998.29.81Pb30103HbB3.06mg998.29.81H Ha Hb8.173.065.11m两水槽液面的距离A的液面到低位槽 B之间列伯努利方程，得管路以低位槽的液面为基准面，从高位槽 的摩擦损失hf与H的关系式为hf对于水力光滑管,Hg 5.11 9.8150.1 J / kghf与qv及d之间的计算式为hf0.241ld4750.24110.251 75qv.,4.75d°.251 75qv.hf代入数d4.750

46、241 421.004 10 3998.20251 75(1.7/3600)1.50.1求得管内径为验证Re范围0.0205m1 7 4 998 2 00 3.14 1.004 10 3符合 计算式中规定的Re范围【1-38】 如习题1-38附图所示， 两根管的出水口位于同一水平面，阀门全开。 括管件的当量长度分别为qvd290000 0205水槽中的水由管 各段管内径及管长湍流C与D放出,包AB50mmBC25mmBD25mmdI I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LttLI20m7m11m习题1-38附图2h虹2gH fABH fBCBC管的压头损失H fBC2u D2g(I Ie)BCdBCH fABH fBDaBD管的压头损失hfBD(l le)dBD2u C2?2e)BD U Dbc将式b与式c代入式a，得e) BCdBDUcI1(lle)BDdBCuD 1(lle)BCdBC111 0.03 (