化工原理之流体的压力

1、 HYPERLINK 流体的压压力【1-11】容器A中的气气体表压压为60kkPa，容器B中的气气体真空空度为PPa。试分分别求出出A、B二容器器中气体体的绝对对压力为为若干帕帕，该处处环境的的大气压压力等于于标准大大气压力力。解标准大大气压力力为1011.3225kPPa容器A的的绝对压压力容器B的的绝对压压力【1-22】某设设备进、出口的的表压分分别为-122kPaa和1577kPaa，当地地大气压压力为1011.3kkPa。试求求此设备备的进、出口的的绝对压压力及进进、出的的压力差差各为多多少帕。解进口绝绝对压力力出口绝对对压力进、出口口的压力力差流体的密密度【1-33】正庚庚烷和正正辛

2、烷混混合液中中，正庚庚烷的摩摩尔分数数为0.4，试试求该混混合液在在20下的密密度。解正庚烷烷的摩尔尔质量为为，正辛辛烷的摩摩尔质量量为。将摩尔分分数换算算为质量量分数正庚烷的的质量分分数正辛烷的的质量分分数从附录四四查得220下正庚庚烷的密密度，正正辛烷的的密度为为混合液的的密度【1-44】温度度20，苯与与甲苯按按4:66的体积积比进行行混合，求求其混合合液的密密度。解 220时，苯苯的密度度为，甲甲苯的密密度为。混合液密密度【1-55】有一一气柜，满满装时可可装混合合气体，已已知混合合气体各各组分的的体积分分数为操作压力力的表压压为5.5kPPa，温度度为40。试求求：(11)混合合气体

3、在在操作条条件下的的密度；(2)混合气气体的量量为多少少。解混合气体体的摩尔尔质量(1)混混合气体体在操作作条件下下的密度度为(2)混混合气体体，摩尔尔体积为为混合气体体的量为为流体静力力学【1-66】如习习题1-6附图图所示，有有一端封封闭的管管子，装装入若干干水后，倒倒插入常常温水槽中，管管中水柱柱较水槽槽液面高高出2mm，当地地大气压压力为1101.2kkPa。试试求：(1)管管子上端端空间的的绝对压压力；(2)管管子上端端空间的的表压；(3)管子上上端空间间的真空空度；(4)若若将水换换成四氯氯化碳，管管中四氯氯化碳液液柱较槽槽的液面面高出多多少米？解管中水水柱高出出槽液面面2m，h=

4、2m水柱柱。(1)管管子上端端空间的的绝对压压力在水平面面处的压压力平衡衡，有习题1-6附图(2)管管子上端端空间的的表压(3)管管子上端端空间的的真空度度(4)槽槽内为四四氯化碳碳，管中中液柱高高度常温下四四氯化碳碳的密度度，从附附录四查查得为【1-77】在200条件下下，在试试管内先先装入112cmm高的水水银，再再在其上上面装入入5cmm高的水水。水银银的密度度为，当当地大气气压力为为。试求求试管底底部的绝绝对压力力为多少少Pa。解水的密密度【1-88】如习习题1-8附图图所示，容容器内贮贮有密度度为的液液体，液液面高度为3.2m。容器器侧壁上上有两根根测压管管线，距距容器底底的高度度分

5、别为为2m及1m，容容器上部部空间的的压力（表表压）为为29.4kPPa。试试求：(1)压差差计读数数（指示示液密度度为）；(2)A、B两个弹弹簧压力力表的读读数。解容器上上部空间间的压力力液体密度度，指示示液密度度(1)压压差计读读数R=?习题1-8附图在等压面面(2) 习题1-9附图【1-99】如习习题1-9附图图所示的的测压差差装置，其其U形压差差计的指指示液为为水银，其其他管中中皆为水水。若指指示液读读数为，试试求A、B两点的的压力差差。解等压面面由以上三三式，得得已知，习题1-10附图【1-110】常常温的水水在如习习题1-10附附图所示示的管路路中流动动，为测测量A、B两截面面间的

6、压压力差，安安装了两两个串联联的U形管压压差计，指指示液为为汞。测测压用的的连接管管中充满水。两两U形管的连连接管中中，充满满空气。若若测压前前两U形压差差计的水水银液面面为同一一高度，试试推导AA、B两点的的压力差差与液柱柱压力汁汁的读数数之间的的关系式式。解设测压压前两UU形压差差计的水水银液面面，距输输水管中中心线的的距离为为H。在等压面面处因，由上上两式求求得习题1-11附图因故【1-111】力力了排除除煤气管管中的少少量积水水，用如如习题11-111附图所所示水封封设备，使使水由煤煤气管路路上的垂垂直管排排出。已已知煤气气压力为为（表压压），试试计算水水封管插插入液面面下的深深度h最

7、小应应为若干干米。解流量与流流速【1-112】有密度度为的液液体，在在内径为为60mmm的管管中输送送到某处处。若其其流速为为，试求求该液体体的体积积流量、质量流流量与质质量流速速。解(1) 体积积流量(2) 质量流流量(3) 质量流流速【1-113】如如习题11-133附图所示示的套管管式换热热器，其其内管为为，外管管为。内内管中有有密度为为、流量量为的冷冷冻盐水水流动。内内、外管管之间的的环隙有有绝对压压力为，进进、出口口平均温温度为，流量量为的气气体流动动。在标标准状态态下，气气体的密密度为。试试求气体体和盐水水的流速速。解液体内管内径径液体质量量流量，体体积流量量流速气体质量量流量密度

8、体积流量量流速习题1-13附附图习题题1-114附图图【1-114】如如习题11-144附图所示，从从一主管管向两支支管输送送20的水。要要求主管管中水的的流速约约为，支支管1与支管管2中水的的流量分分别为。试试计算主主管的内内径，并并从无缝缝钢管规规格表中中选择合合适的管管径，最最后计算算出主管管内的流流速。解主管的流流量体积流量量，流速速管径选择无缝缝钢管，内内径为，主管内水水的流速速连续性方方程与伯伯努利方方程【1-115】常常温的水水在如习习题1-15附附图所示示的管路路中流动动。在截面面1处的流流速为，管管内径为为2000mm，截截面2处的管管内径为为1000mm。由由于水的的压力，

9、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）?解习题1-15附图 习题1-16附图另一计算算法计算液柱柱高度时时，用后后一方法法简便。【1-116】在在习题11-166附图所所示的水水平管路路中，水水的流量量为。已已知管内内径, ，液柱柱高度。若若忽略压压头损失失，试计计算收缩缩截面22处的静静压头。解水的体体积流量量，截面1处处的流速速截面2处处的流速速在截面11与2之间列列伯努利利方程，忽忽略能量量损失。截面2处处的静压压头水柱柱习题1-17附图负值表示示该处表表压为负负值，处处于真空空状态。【1-117】如如习题11-177附图所

10、所示的常常温下操操作的水水槽，下下面的出出水管直直径为。当当出水阀阀全关闭闭时，压压力表读读数为330.44kPaa。而阀阀门开启启后，压压力表读读数降至至20.3kPPa。设设压力表表之前管管路中的的压头损损失为00.5mm水柱，试试求水的的流量为为多少?解出水阀阀全关闭闭时，压压力表读读数300. 44kPaa（表压压）能反反映出水水槽的水水面距出出水管的的高度h阀门开启启后，压压力表读读数（表表压）从水槽表表面至压压力表处处的管截截面列出出伯努利利方程，以以求出水水管的流流速水的流量量【1-118】若若用压力力表测得得输送水水、油（密密度为）、98%硫酸(密度为为)的某段段水平等等直径管

11、管路的压压力降均均为499kPaa。试问问三者的的压头损损失的数数值是否否相等？各为多多少米液液柱？解从伯努努利方程程得知，等等直径水水平管的的压头损损失与压压力降的的关系为为。习题1-19附图【1-119】如如习题11-199附图所所示，有有一高位位槽输水水系统，管管径为。已已知水在在管路中中流动的的机械能能损失为为(u为管内内流速)。试求求水的流流量为多多少。欲欲使水的的流量增增加200%，应应将高位位槽水面面升高多多少米？解管径，机械能损损失(1) 以流出出口截面面处水平平线为基基准面，水的流量量(2) 习题1-20附图高位槽应应升高【1-220】如习题题1-220附图图所示，用用离心泵

12、泵输送水水槽中的的常温水水。泵的的吸入管管为，管管的下端端位于水水面以下下2m，并并装有底底阀与拦拦污网，该该处的局局部压头头损失为为。若截截面处的真空空度为339.22kPaa，由截面面至截面面的压头头损失为为。试求求：(11)吸入入管中水水的流量量，；(2)吸入口口截面的的表压。解管内径径，水密密度截面处的的表压，水水槽表面面（表压压）(1) 从为基准准面，压头损失失水的流量量(2) 从流体的黏黏度【1-221】当当温度为为20及60时，从从附录查查得水与与空气的的黏度各各为多少少？说明明黏度与与温度的的关系。解 200 660水空气水温度升升高，黏黏度减小小；空气气温度升升高，黏黏度增大

13、。雷诺数与与流体流流动类型型【1-222】 255的水在在内径为为50mmm的直直管中流流动，流流速为22m/ss。试求求雷诺数数，并判判断其流流动类型型。解 225，水的的黏度，密密度，管管内径，流速【1-223】 (1)温温度为220、流量量为的水水，在的的直管中中流动，试试判断流流动类型型；(22)在相相同的条条件下，水水改为运运动黏度度为的油油，试判判断流动动类型。解 (1) 流速雷诺数(2) 雷诺数【1-224】 200的水在在的直管管内流动动。试求求：(11)管中中水的流流量由小小变大，当当达到多多少时，能能保证开开始转为为稳定湍湍流；(2)若若管内改改为运动动黏度为为的某种种液体

14、，为为保持层层流流动动，管中中最大平平均流速速应为多多少？解 (1)水水，200，体量流量量(2) 管内流体体流动的的摩擦阻阻力损失失习题1-25附图【1-225】如习习题1-225附图所所示，用用U形管液液柱压差差计测量量等直径径管路从从截面A到截面B的摩擦擦损失。若若流体密密度为，指指示液密密度为，压压差计读读数为RR。试推推导出用用读数R计算摩摩擦损失失的计算算式。解从截面面A到截面B列伯努努利方程程，截面面A为基准准面，则则得液柱压差差计1-1为等压压面由式得此式即为为用U形管压压差计测测量流体体在两截截面之间间流动的的摩擦损损失的计计算式。【1-226】如习习题1-226附图所所示，

15、有有的水平平管与垂垂直管，其其中有温温度为20的水流流动，流流速为。在在截面A与截面B处各安安装一个个弹簧压压力表，两两截面的的距离为为6m，管壁壁的相对对粗糙度度。试问问这两个个直管上上的两个个弹簧压压力表读读数的差差值是否否相同？如果不不同，试试说明其其原因。习题1-26附图如果用液液柱压差差计测量量压力差差，则两两个直管管的液柱柱压力计计的读数数R是否相相同？指指示液为为汞，其其密度为为。解已知管管内径，水水的温度度t=220密度，黏黏度，流流速雷诺数湍湍流管壁相对对粗糙度度查得摩擦擦系数这两个直直管的摩摩擦阻力力损失相相同，为为(1)弹弹簧压力力表读数数之差值值水平管管在A、BB两截面

16、面列伯努努利方程程因，故得得垂直管管在A、BB两截面面间列伯伯努利方方程，以以截面AA为基准准面，上述计算算结果表表明，垂垂直管的的大于水水平管的的。这是是因为流流体在垂垂直管中中从下向向上流动动时，位位能增大大而静压压能减小小。(2)UU形管液液柱压差差计的读读数R水平管管与前面面相同，由由伯努利利方程得得另从U形形管压差差计等压压面处力力的平衡衡，求得得由式与式式，求得得垂直管管与前面面相同，由由伯努利利方程得得另从U形形管压差差计等压压面处力力的平衡衡，求得得由式，求求得从上述推推导可知知，垂直直管与水水平管的的液柱压压差计的的读数R相同。有有了读数R值，就就可以分分别用式式求得水水平管

17、及及垂直管管的。【1-227】有一一输送水水的等直直径（内内径为dd）垂直直管路，在在相距HH高度的两两截面间间安装一一U形管液液柱压差差计。当当管内水水的流速速为时，测测得压差差计中水水银指示示液读数数为R。当流流速由增增大到时时，试求求压差计计中水银银指示液液读数是是R的多少少倍。设设管内水水的流动动处于粗粗糙管完完全湍流流区。解从习题题2-225与习题2-228可知，U形管液液柱压差差计的读读数R与两截截面间流流体流动动的摩擦擦损失成成正比，即即。又知道，在在粗糙管管完全湍湍流区为为阻力平平方区，即即摩擦损损失与流流体流速速的平方方成正比比，。由上述分分析可知知因此【1-228】水的的温

18、度为为10，流量量为，在在直径、长为1000m的直管管中流动动。此管管为光滑滑管。(1)试计算算此管路路的摩擦擦损失；(2)若流量量增加到到，试计计算其摩摩擦损失失。解水在110时的密密度，黏黏度，光光滑管。(1)体体积流量量流速雷诺数摩擦系数数摩擦损失失(2)体体积流量量因流量是是原来的的3倍，故故流速雷诺数湍湍流对于光滑滑管，摩摩擦系数数用Blaasiuus方程程式计算算也可以从从摩擦系系数与雷雷诺数Re的关联联图上光光滑管曲曲线上查查得，。摩擦损失失【1-229】试求求下列换换热器的的管间隙隙空间的的当量直直径：(1)如习题1-229附图(a)所示，套套管式换换热器外外管为，内内管为；(

19、2)如习题1-229附图(b)所示，列列管式换换热器外外壳内径径为5000mm，列管管为的管管子1744根。习题1-29附图解 (1)套管式式换热器器，内管管外径，外外管内径当量直径径(2)列列管式换换热器，外外壳内径径，换热热管外径径，根数数根当量直径径【1-330】常压压下35的空气气，以12mm/s的流速速流经1200m长的水水平管。管管路截面面为长方方形，高高3000mm，宽200mm，试求求空气流流动的摩摩擦损失失，设。解空气，流流速。管管路截面面的高。当量直径径雷诺数摩擦损失失【1-331】把内内径为20mmm、长度度为2m的塑料料管（光光滑管），弯成倒U形，作为虹吸管使用。如习题

20、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，黏度为。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需要多少米？解已知，体体积流量量流速从液槽的的液面至至虹吸管管出口截截面之间间列伯努努利方程程式，以以虹吸管管出口截截面为基基准面光滑管，查查得，管管入口突突然缩小小U形管（回回弯头）习题1-31附图 习题1-32附图【1-332】如习习题1-332附图所所示，有有黏度为为、密度度为的液液体，从从高位槽槽经直径径为的钢钢管流入入表压为为的密闭闭低位槽槽中。液液体在钢钢管中的的流速为为，钢管管的相对对粗糙度度，管路路上的

21、阀阀门当量量长度。两两液槽的的液面保保持不变变，试求求两槽液液面的垂垂直距离离H。解在高位位槽液面面至低位位槽液面面之间列列伯努利利方程计计算H，以低位槽槽液面为为基准面面。，液体密度度雷诺数管长，阀阀门，高高位槽的的管入口口，低位位槽管出出口，90弯头习题1-33附图【1-333】如习题1-333附图所所示，用用离心泵泵从河边边的吸水水站将20的河水水送至水水塔。水水塔进水水口到河河水水面面的垂直直高度为为34.5m。管路路为的钢管，管管长18000m，包括括全部管管路长度度及管件件的当量量长度。若若泵的流流量为，试试求水从从泵获得得的外加加机械能能为多少少？钢管管的相对对粗糙度度。解水在2

22、20时，流量流速湍流查得摩擦阻力力损失以河水水水面为基基准面，从从河水水水面至水水塔处的的水管出出口之间间列伯努努利方程程。外加机械械能【1-334】如习习题1-334附图所所示，在在水塔的的输水管管设计过过程中，若若输水管管长度由由最初方方案缩短短25%，水塔塔高度不不变，试试求水的的流量将将如何变变化？变变化了百百分之几几？水在在管中的的流动在在阻力平平方区，且且输水管管较长，可可以忽略略局部摩摩擦阻力力损失及及动压头头。解在水塔塔高度H不变的的条件下下，输水水管长度度缩短，输输水管中中的水流流量应增增大。从水塔水水面至输输水管出出口之间间列伯努努利方程程，求得得习题1-34附图因水塔高高

23、度H不变，故故管路的的压头损损失不变变。管长缩短短后的长长度与原原来长度度的关系系为在流体阻阻力平方方区，摩摩擦系数数恒定不不变，有有故流速的的比值为为流量的比比值为流量增加加了15.5%管路计算算【1-335】用的钢钢管输送送流量为为的原油油，管长长为，油油管最大大承受压压力为。已已知50时油的的密度为为，黏度度为。假假设输油油管水平平铺设，其其局部摩摩擦阻力力损失忽忽略不计计，试问问为完成成输油任任务，中中途需设设置几个个加压站站？解因为是等等直径的的水平管管路，其其流体的的压力降降为油管最大大承受压压力为加压站数数需设置22级加压压，每级级管长为为50kkm，每级的的，低于于油管最最大承

24、受受压力。【1-336】如习习题1-336附图所所示，温温度为20的水，从从水塔用用钢管，输输送到车车间的低低位槽中中，低位位槽与水水塔的液液面差为为12m，管路路长度为为1500m（包括括管件的的当量长长度）。试试求管路路的输水水量为多多少，钢钢管的相相对粗糙糙度。解水，由伯努利利方程，得得管路的的摩擦阻阻力损失失为管内水的的流速未未知，摩摩擦系数数不能求求出。本本题属于于已知、，求的问问题。验算流动动类型体积流量量习题1-36附图习题1-337附图【1-337】如习习题1-337附图所所示，温温度为20的水，从从高位槽槽A输送到到低位槽槽B，两水水槽的液液位保持持恒定。当阀门关闭时水不流动

25、，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，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。本题是计计算光滑滑管的管管径问题题。虽然然可以用用试差法法计算，但但不方便便。最好好是用光光滑管的的摩擦系系数计算算式（适适用于）与与及，推导导一个之之间的计计算式。解水在水的流量量，管长长及管件件当量长长度阀门关闭闭时，压压力表可可测得水水槽离压压力表测测压点的的距离。两水槽液液面的距距离以低位槽槽的液面面为基准准面，从从高位槽槽A的液面面到低位位槽B之间列列伯努利利方程，得得管路的的摩擦损损失与的关系系式为对于水力力光滑管管，与及之间的的计算式式为代入已知知数习题1-38附图求得管内内径为验证范围围湍流符合计算算式中规定的范围【1-338】如习题1-338附图