化工原理习题解答(中文)剖析

1、化工原理习题及解答 （华南理工大学化工原理教研组编） 2004 年 6 月 流体力学与传热 第一章 流体流动 1.1 解：混合气体的平均分子量 Mn 为 Mn=My+ My+ My+ My 2co2co2o2o2N2NOH 2OH 2 =440.085+320.075+280.76+180.08 =28.86kg/kmol 该混合气体在 500，1atm 时的密度为 =0.455kg/m poT pToMm * 4 . 22 * 4 . 22 86.28 273 273 1.2 解：设备上真空表的绝对压强为 绝对压强=大气压真空度 =740100 =640mmHg =640=8.5310 N/

2、m 760 100133 . 1 5 4 设备内的表压强为 表压强=真空度 =100mmHg =（100）=1.3310 N/m 760 100133 . 1 5 4 或表压强=（1001.3310 ）=1.3310 N/m 24 1.3 解：设通过孔盖中心的 00 水平面上液体的静压强为 p，则 p 便是罐内液体作用于孔 盖上的平均压强。 根据流体静力学基本方程知 p=p +g h a 作用在孔盖外侧的是大气压强 p ，故孔盖内外两侧所受压强差为 a p=pp = p+ghgh aa a p p=9609.81(9.60.8)=8.2910 N/m 4 作用在孔盖上的静压力为 p=8.291

3、0Np 2 4 d 424 1076. 376 . 0 4 每个螺钉能承受的力为 N 32 1004. 6014. 0 4 807 . 9 400 螺钉的个数=3.7610=6.23 个 3 4 1004 . 6 1.4解：U 管压差计连接管中是气体。若以分别表示气体，水和水银的密度， HgOHg , 2 因为，故由气体高度所产生 的压强差可以忽略。由此可认为 g Hg DBcA pppp及 由静力学基本方程式知 = cA pp 222 gRgR HgOH =10009.810.05+136009.810.05 =7161N/m =7161+136009.810.4=6.0510 N/m(表压

4、) 1 gRppp HgADB 4 1.5 解：1）1，2，3 三处压强不相等，因为这三处虽在静止流体的同一水平面上，但不是 连通着的 同一种流体。 2）4，5，6 三处压强相等，因为这三处是静止的，连通这的同一种流体内，并在同 一水平面上。 3） 54 pp 即 112222 )(ghhhgpghpp HgOHBOHA 12 )(ghpp OHHgAB =（136001000）9.810.1 =88970N/m 或 =12360N/m（真空度） B p 又由于 64 pp 即 222 ghpghp HgCOHA 所以 c p 22 )(ghp OHHgA =（136001000）9.810.

5、2 =76610N/m 或24720N/m（真空度） c p 1.6 解：在串联 U 管的界面上选 2，3，4 为基准面，利用流体静力学基本原理从基准面 2 开始，写出各基准面压强的计算式，将所得的各式联解，即可求出锅炉上方水蒸气的压强 。 0 p 或 )( 2122 hhgppp Hga )( 212 hhgpp Hga 或 )( 23233 hhgppp OHa )( 23223 hhgpp OH 或 )( 4344 hhgppp Hga )( 4334 hhgpp Hg 或 )( 45240 hhgpp OH )( 45240 hhgpp oH 将以上右式各式相加，并整理得 )()()(

6、)( 4523243210 hhhhghhhhgpp OHHga 将已知值代入上式得 +136009.81（2.31.2）+（2.51.4） 760 745 0 p 10009.81（2.51.2）+（31.4） =N/m 或=/9.80710 =3.72kgf/cm 0 p 4 1.7 解：当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐。则两扩大室液面差 h 与微差压差计读数 R 的关系为 RdhD 22 44 当压差计读数 R=300mm 时，两扩大室液面差为 h=Rm D d 003 . 0 ) 60 6 (3 . 0)( 22 以分别表示水与油的密度，根据流体静力学基本原理推导出

7、21, hggRpp a 221 )( 即管路中气体中的表压强 p 为 p=（998920）9.810.3+9209.810.003=257N/m（表压） 1.8 解：1）空气的质量流量 从本教材附录三查得标准状况下空气的密度为 1.293kg/m。 操作压强N/m 545 1095 . 2 10807 . 9 2100133 . 1 760 740 p 操作条件下空气的密度为 =1.293 pT pT 3 5 5 /18 . 3 100133. 1 )50273( 1095 . 2 273 mkg 空气的质量流量为 skguAws/09 . 1 18 . 3 02. 0 4 1219 2 2

8、）操作条件下空气的体积流量 smwV ss /343 . 0 18 . 3 /09 . 1 / 3 3）标准状况下空气的体积流量为 smwV ss /843. 0293. 1/09. 1/ 3 1.9 解：以下标 1 表示压强为 1atm 的情况，下标 2 表示压强为 5atm 的情况。 在两种情况下 sss www 21 TTT 21 uuu 21 由于 222111 AuAuws 21 12 21 2 4 PT pT dA 所以 2 1 2 12 1 2 )( p p d d 即mm p p dd0313 . 0 5 1 07 . 0 2 1 12 1.10 解：以高位槽液面为上游截面 1

9、1 ，连接管出口内侧为下游截面 22 ，并以截面 11为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即 f h pu gZ pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 式中0 1 Z smAVu p u s /62 . 1 033 . 0 4 3600 5 / (0 0 2 2 1 1 表压） 表压）(/980710807 . 9 1 . 0 24 2 mNp kgJhf/30 将上列数值代入柏努利方程式，并解得 mZ37 . 4 81 . 9 / )30 850 9807 2 62 . 1 ( 2 2 高位槽内的液面应比塔的进料口高 4.37m。 1.11 解：1）AA截面处水的流速 以高位

10、槽液面为上游截面 11 ，管路出口内侧为下游截面 22 ，并以地面为基 准面。在两截面间列柏努利方程式，即 f h pu gZ pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 式中mZ8 1 mZ2 2 2 2 2 21 1 5 . 65 . 6 0 uuh pp u f 将上列数值代入柏努利方程式，并解得 smu/9 . 27/681 . 9 2 由于输水管的直径相同，且水的密度可视为常数，所以 AA截面处的流速 smuA/9 . 2 2）水的流量 23 360036000.12.982/ 4 h VAumh 1.12 解：上游截面 AA ，下游截面 BB ，通过管子中心线作基准水平面。在

11、两接 间列柏努利方程式，即 ABf BB B AA A h pu gZ pu gZ , 22 22 式中 kgJh smu ZZ ABf A BA /5 . 1 /5 . 2 0 , 根据连续性方程式，对于不可压缩流体，则 22 44 BBAA dudu 所以 sm d d uu B A AB /23 . 1 ) 47 33 (5 . 2)( 22 两截面的压强差为 ) 2 ( , 22 ABf BA AB h uu pp =（ 2 22 / 5 . 8681000)5 . 1 2 23 . 1 5 . 2 mN 即=868.5/9.798=88.6mmH2O AB pp 两截面玻璃管的水面差

12、为 88.6mm。 由于 AB pp 6 . 88 所以 AB pp B 处玻璃管的水面比 A 处玻璃管的水面高。 1.13 解：水在管内流速与流量 贮槽水面为截面 11,真空表连接处为截面 22 ，并以截面 11为基准 水平面。在两截面间列柏努利方程，即 1 , 2 2 2 2 1 2 1 1 22 f h pu gZ pu gZ 式中0 1 ZmZ5 . 1 2 0 2 (0 2 2 1 , 1 u uh p f 表压） 表压）(/1047. 2100133 . 1 760 185 245 2 mNp 将上列数值代入柏努利方程式，并解得水在管内的流速为 smu/25 . 2)5 . 181

13、 . 9 1000 1047 . 2 ( 4 水的流量为 skguAws/92 . 7 1000071 . 0 4 2 2 2）泵的有效功率 贮槽水面为上游截面 11 ，排水管与喷头连接处为下游截面 33 ，仍以截面 11为基准水平面。在两截面间列柏努利方程，即 2,1 , 2 2 2 2 1 2 1 1 22 ffe hh pu gZW pu gZ 式中 （表压）0 0 0 1 1 1 p u Z 表压）(/10807 . 9 /2 14 24 2 2 2 mNp smu mZ 222 2,1 , 12102uuuhh ff 将上列数值代入柏努利方程式，并解得 kgJWe/ 4 . 2852

14、 5 . 12 1000 10807 . 9 1481 . 9 2 4 泵的有效功率为 kWWwWN see 26 . 2 226092 . 7 4 . 285 2.14 解：本题属于不稳定流动，槽内液面下降 1m 时所需要的时间，可通过微分时间 内的物料衡式与瞬间柏努利方程式求解。 在 d 时间内对系统作物料衡算。设 F为瞬时进料率，D为瞬时出料率，dA为在 d 时间内的积累量，则在 d 时间内的物料衡算试为 FdDd=dA 又设在 d 时间内，槽内液面下降 dh，液体在管内瞬间流速为 u。 式中F=0 D=ud 2 0 4 dhDAd 2 4 则上式变为 dhDudd 2 0 44 或 u

15、 dh d D d 2 0 ）（ 式 （a）中瞬时液面高度 h（以排液管中心线为基准）与瞬时流速 u 的关系，可由瞬间 的柏努利方程式获得。 在瞬间液面 11与管子出口外侧截面 22间柏努利方程式，并通过截面 2 2的中心作基准水平面，得 f h pu gZ pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 式中 hZ 1 0 2 Z 2 21 21 20 0 0 uh pp uu f 将上列数值代入上式，并简化为 9.81h=20 2 u 即 hu7 . 0 以上式 b 代入式 a，得 h dh h dh d D d 7 . 0 ) 032 . 0 2 ( 7 . 0 )( 22 0 =55

16、80 h dh 在下列边界条件下积分上式，即 2 1 0 mh mh 1 2 2 1 1 20 2 1 2 1 5580 h h h dh d 解得 =55802 1 212 2 1 h h hh =55802hs284 . 1 4632)12( 1.15 解：1）泵的轴功率 在循环管路中任选某截面为 11 ，并兼为截面 22 （意即流体由截面 1 1出发，完成一个流动循环 后达到截面 22 ） 。在两截面间列柏努利方程式，得 fe h pu gZW pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 因截面 11与截面 22重合，所以 21 21 1 ZZ pp uu 则上式可简化为 kgJh

17、hhW BAfABffe / 1 . 14749 1 . 98 , 流体的质量流量为 skgVw ss /113600/110036 泵的轴功率为 kWWwWN se 31 . 2 23127 . 0/11 1 . 147/ 2）B 处压强表的读数 在两压强表所在的位置截面 A 与截面 B 之间列柏努利方程式，并通过截面 A 中心做基 准水平面，得 ABf BB B AA A h pu gZ pu gZ , 22 22 式中0 A ZmZB7 kgJh mNp uu ABf A BA / 1 . 98 (/1045 . 2 10807 . 9 5 . 2 , 254 表压） 将以上数据代入柏努

18、利方程式，解得 （表压） 245 /102 . 61100) 1 .98781 . 9 (1045 . 2 mNpB B 处压强表的读数为 2 4 4 /63 . 0 1087 . 9 102 . 6 cmkgpB 1.16 解：1）用 SI 单位计算 从本教材附录十七中查得 70%醋酸在 20时， 3 /1069mkg 23 /105 . 2msN d=1.5cm=0.015m smu/882 . 0 1069015. 0 4 60 10 2 则=5657 属于湍流 2 105 . 2 1069882 . 0 015 . 0 du Re 2）用物理单位计算 5657 025 . 0 069

19、. 1 2 . 885 . 1 / 2 . 88 5 . 1 )/(025 . 0 /069 . 1 3 e R scmu cmd scmg cmg 1.17 解：1）雷诺准数 属于滞流1488 1000 8 8501014 . 0 du Re 2）局部速度等于平均速度处与管轴的距离 根据式 138 与式 139，即 )( 4 22 rR l p u f r 2 8 R l p u f 当局部速度等于平均速度u时，则 r u 222 2 1 RrR 所以 r=0.707R=0.7077=4.95mm 局部速度等于平均速度处与管轴的距离为 4.95mm 处。 3）上游截面为 11 ，下游截面为

20、22 ，对于直径相同的水平管段， f ppp 21 根据哈根泊叶公式，即 2 32 d lu pf 则液体流经管长为 m u dpp l15 1 1000 8 32 014 . 0 10807 . 9 )3 . 15 . 1 ( 32 )( 242 21 1.18 解：1）1kg 水流经两截面的能量损失 在截面 11和截面为 22间列柏努利方程式，并通过管轴作基准水平面，得 fe h pu gZW pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 式中 0 21 ZZ sm A w u S /95 . 2 1000036 . 0 4 3600 10800 2 1 1 smu/36 . 1 10

21、00053 . 0 4 3600 10800 2 2 kgJ pp gRpp /981 . 0 1 . 081 . 9 21 21 将以上各数值代入柏努利方程式，解得 kgJhf/41 . 4 43 . 3 981 . 0 2 36 . 1 95 . 2 981 . 0 22 2） 2 /441041 . 4 1000mNhp ff 1.19 解：根据哈根泊叶公式，即 2 32 d lu pf 分别用下标 1 和 2 表示原来与改变管径后的情况，两种情况下流体的粘度及管长没有变 化，则 2 2 1 1 2 2 2 1 )( d d u u p p f f 由题知两种情况下直径比为 1624 4

22、2)( 2/ 2 2 1 22 2 1 1 2 21 21 f f SS p p d d u u VV dd 所以 即 又由于 由此说明，管径减少至原有直径的 1/2 时，在液体的输送量，物性及管长相同情况下，因流 动阻力而产生的能量损失为原来的 16 倍。 1.20 根据直管阻力的通式，即 2 2 u d l hf 分别用下标 1 和 2 表示流量改变前与改变后的情况，由题知在两种情况下管长与管径均 不变化，则 2 1 22 1 2 )( 1 u u h h f f 根据柏拉修斯公式，即 25 . 0 3164. 0 e R 两种情况下摩擦系数之比为 25 . 0 2 1 1 2 )( e

23、e R R 由于流量增至原有的 2 倍，即 12 2 SS VV 则 2 1 2 1 u u 两种情况下液体的粘度，密度不变，所以 =1/2 2 1 e e R R 于是 84 . 0 ) 2 1 ( 25 . 0 1 2 故36 . 3 284 . 0 2 1 2 f f h h 1.21 解：烟囱底端为上游截面 11 ，顶端内侧为下游截面 22,并以截面 1 1为基准水平面，在两截面间列柏努利方程式，即 f h pu gZ pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 式中 mZ Z 30 0 2 1 烟囱截面相同，烟道气压强变化不大）( 21 uu 由于烟道气压强变化不大，烟道气的密

24、度可按 1atm 及 400计算，即 3 3 5 /534 . 0 )400273(10316. 8 30100133. 1 mkg RT pM 2 111 21 /49798 . 9 5mNppp pp a aa 端大气压强，则分别表示烟囱底端与顶与表示大气的密度，以 因烟囱顶端内侧压强等于同高度处的大气压强，故 2122 gZppp aa 标准状况下空气的密度为 1.293kg/m，所以 1atm，20时空气的密度为 3 /2 . 1 20273 273 293 . 1 mkg 于是 3 112 /3533081 . 9 2 . 1mNppp aa 将以上各值代入柏努利方程式，解得 2 J

25、/kg266294-560 3081 . 9 543 . 0 )353()49( 2 11 u d l h pp h e f aa f 其中 mde09 . 1 )2 . 11 (2 2 . 11 4 烟道气的流速为 smu/ 7 . 19 3005 . 0 209 . 1 266 烟道气的流量为 hkg uAwh /46210 543 . 0 12 . 1 7 . 1936003600 1.22 解：在反应器液面 11与管路出口内侧截面 22 间列柏努利方程式,并以 截面 11为基准水平面，得 fe h pu gZW pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 式中 mZ Z 15 0

26、 2 1 表压） 表压） (0 (/1067 . 2 100133 . 1 760 200 /43 . 1 1073068 . 0 4 3600 102 4 0 2 245 1 2 4 2 2 1 p mNp sm d w u u s 将上列数值代入柏努利方程式，并整理得 f fe h hW 173 2 43 . 1 1581 . 9 1073 1067 . 2 24 其中 2 )(u d ll h e f 5 3 1066 . 1 1063. 0 107343 . 1 068 . 0 du Re 0044. 0 68 3 . 0 d 根据 Re 与值，由本教材图 124 查得摩擦系数，并由图

27、 126 查得各 d 03. 0 管件，阀门的当量长度分别为 闸阀（全开）0.432=0.86m 标准弯头2.25=11m 所以kgJhf/ 5 . 32 2 43 . 1 )45 . 0 068 . 0 1186 . 0 50 03. 0( 2 于是kgJWe/ 5 . 205 5 . 32173 泵的轴功率为 kWW W N se 63 . 1 1631 7 . 03600 102 5 . 205 4 1.23 解：以鼓风机进口压差计连接处为上游截面 11 ，防空管口内侧为下游截面 2 2,过截面 11的中心作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即 fe h pu gZW pu gZ 2

28、 2 2 2 1 2 1 1 22 式中 mZ Z 20 0 2 1 smuu p mNp / 4 . 20 25 . 0 4 3600 3600 (0 (/294798 . 9 30 2 21 2 2 1 表压） 表压） 由于气体在系统内压强变化不大，故气体的密度可按 1atm，50计算，即 3 /094 . 1 50273 273 4 . 22 29 mkg 将以上数值代入柏努利方程式，并整理得 5 . 72 094 . 1 294 2081 . 9 ffe hhW 其中 填 管 f f f hhh = 管f h 2 2 u d ll e ）（ 出塔进塔 1atm，50下空气的粘度 =1.

29、96 25 /10msN 5 5 1085. 2 1096 . 1 094 . 1 4 . 2025. 0 du Re 0006 . 0 250 15 . 0 d 由本教材图 124 查得 =0.019 所以kgJhf/1103 2 4 . 20 )5 . 01 25 . 0 50 019 . 0 ( 2 管 kgJhf/1791 094 . 1 798 . 9 200 填 则 289417911103 f h 风机作的有效功为 kgJWe/2822 5 . 722894 气体的质量流量为 skgws/094 . 1 3600/094 . 1 3600 鼓风机的有效功率为 kWWwWN see

30、 09 . 3 3087094 . 1 2822 1.24 解：1）闸阀部分开启时水的流量 在贮槽水面 11及侧压点处截面 22间列柏努利方程式，并通过截面 2 2的中心作基准水平面，得 （a） 21 , 2 2 2 2 1 2 1 1 22 f h pu gZ pu gZ 式中表压）(0 1 p 2 22 /396304 . 181 . 9 10004 . 081 . 9 13600mNghgRp OHHg 0 0 1 1 Z u 可通过闸阀全开时的数据求取，当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方 2 Z 程知 （b）gRhZg HgOH )( 12 式中 h=1.5m R=0.6m

31、 将已知数值代入 b，解得 2 22 2_1 , 1 13. 2 2 )5 . 0 1 . 0 15 025 . 0 ( 2 )( 66 . 6 5 . 1 1000 6 . 013600 u uu d l h mZ cf 将以上各值代入式 a，即 9.816.66= 2 2 13 . 2 1000 39630 2 u u 解得 u=3.13m/s 水的流量为 hmudVh/ 5 . 8813 . 3 12 . 0 4 3600 4 3600 32 2）闸阀全开时测压点处的压强 在截面 11与管路出口内侧截面 33间列柏努利方程式，并通过管子中心线 作基准水平面，得 （c） 31 , 2 2

32、2 2 1 2 1 1 22 f h pu gZ pu gZ 式中mZ66 . 6 1 21 1 2 0 0 pp u Z 2 2 2 3_1 , u81 . 4 2 5 . 0)15 1 . 0 35 (025 . 0 2 )( u u d ll h c e f 将以上数据代入 c，即 9.81 2 2 u81 . 4 2 66 . 6 u 解得 u=3.51 m/s 再在截面 11与截面 22间列柏努利方程式，基准水平面同前，得 （d） 21 , 2 2 2 2 1 2 1 1 22 f h pu gZ pu gZ 式中mZ66 . 6 1 表压）(0 /51 . 3 0 0 1 2 1

33、2 p smu u Z kgJ u d l h cf /2 .26 2 51 . 3 ) 5 . 0 1 . 0 15 025 . 0 ( 2 )( 22 2_1 , 将以上数值代入式 d，即 9.816.66= 2 . 26 10002 51 . 3 2 2 p 解得32970 2 p 1.25 解：在管道进口外侧（气柜内）截面 11与管子出口外侧（设备内）截面 2 2间列柏努利方程式，并通过管子中心线作基准水平面，得 f h pu gZ pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 式中0 21 ZZ 表压） 表压） (0 (/ 5 . 607798 . 9 62 0 0 2 2 1

34、2 1 p mNp u u 将以上数值代入上式，并简化得 kgJhf/810 75 . 0 5 . 607 其中 2 )( 2 )( 22 uu d l d l h ec e f 因所以, 1, 5 . 0,15/ ece dl 810 2 5 . 1 2 15 40 22 uu d ）（ 上式中 为 u 的函数，故要采用试差法求解。设煤气的流速为 20m/s，则由流量公式 计算出管子的内径为 md421 . 0 20 4 3600 1000 选用 4266mm 的钢板卷管，管的内径 d=426-26=414mm。 管内的实际流速为 00048 . 0 414/2 . 0 1026 . 4 1

35、0015 . 0 75 . 0 6 . 20414 . 0 / 6 . 20 414 . 0 4 3600 10000 5 3 2 d du R smu e 根据 Re 与值，查本教材图 124，得 =0.018， d 将 u 与 代入式 a 的等号左侧，得 f h p kgJkgJ 1 22 /810/ 6 . 744 2 6 . 20 5 . 1 2 6 . 20 )15 414 . 0 40 (018 . 0 即 说明 4266mm 的钢板卷钢合用。 1.26 解：本题属于并联管路，以下标 1 表示主管，下标 2 表示支管。并联管路的流动规律 为 21 21 SSs ff VVV hh

36、支管的能量损失为 2 2 2 2 2 2 22 u d ll h e f 式中 03 . 0 2 smu d mll e /343 . 0 053 . 0 4 3600 72 . 2 053 . 0 10 2 2 2 22 将以上各数值代入式 C，得 kgJhf/333 . 0 2 343 . 0 053 . 0 10 03 . 0 2 2 主管的能量损失为 333 . 0 2 2 1 1 1 121 u d l hh ff 所以smu/36 . 2 2018 . 0 23 . 0333 . 0 1 主管流量为 hmVh/60136 . 2 3 . 0 4 3600 32 1 总流量为 hmV

37、h/ 7 . 60372 . 2 601 3 1.27 解：当 BD 支管的阀门关闭时，BC 支管的最大排水量 在高位槽水面 11与 BC 支管出口内侧截面 CC 间列柏努利方程式，并以 截面 CC为基准水平面，得 f cc c h pu gZ pu gZ 22 2 1 2 1 1 式中0 11 1 C ZmZ c pp u 1 1 0 所以（a） 9 . 1071181 . 9 2 2 f c h u （b） BCfABff hhh , (C) 15.23 2 )5 . 0 038 . 0 58 03 . 0 ( 2 )( 2 2 2 , AB AB AB C e ABf u u u d l

38、l h （d） 2 2 , 86 . 5 2 ) 032 . 0 5 . 12 03 . 0 ( BC BC BCf u u h （e） 242 2 ) 38 32 ( )( BCAB bc AB BC AB uu u d d u 将式 e 代入式 c，得 （f） 22 , 58.115 . 015.23 BCBCABf uuh 将式 f，d 代入式 b，得 222 44.1786 . 5 58.11 BCBCBCf uuuh ，解得值代入式，并以ahuv fBCc =2.45m/s BC u hmVBC/1 . 745 . 2 032 . 0 4 3600 32 2)当所有阀门全开说，两支管

39、的排水量 根据分支管路的流动规律，则 BDf DD DBCf cc c h pu gZh pu gZ , 2 , 2 22 两支管出口均在同一水平面上，下游截面列于两支管出口外侧，于是上式可以简化为 （a） BDfBCf hh , 2 D 2 D D, 2 22 , )5 . 0 2 . 269( 2 ) 1 026 . 0 14 ( 36 . 6 2 ) 1 032 . 0 5 . 12 03 . 0 ( 2 )( B B BCBf BC BCBC BCe e BCf u u h u uu d ll h 将 ，得值代入式ah,h BDf,BCf, （b） 22 )5 . 0 2 . 269(

40、36 . 6 BDBC uu 分支管路的主管与支管的流量关系为 BDBCAB BDBDBCBCABAB BDBCAB uuu ududud VVV 222 222 026 . 0 032 . 0 038 . 0 将上式整理后得 （c） BDBCAB uuu469 . 0 708 . 0 在截面 11与 cc间列柏努利方程式，并以截面 cc为基准水平面， 得 f cc c h pu gZ pu gZ 22 2 1 2 1 1 式中0 Z 11 C1 mZ c pp u 1 c1 0u 0 上式可简化为 9 . 107 ,BCfABff hhh 前已计算出 2 , 2 , 36 . 6 ,15.2

41、3 BCBCfABABf uhuh 所以（d） 9 . 10736 . 6 15.23 22 BCAB uu 在式 b，c，d 中，的函数，又为均为未知数，而及 BDBDBCAB uuuu, 则可采用试差法求解。设,/45 . 1 smuBD du Re37700 1000 1 100045 . 1 026 . 0 0058 . 0 26/15 . 0 d 根据 Re 与值查本教材 124，得 =0.034，将 与值代入式 b，即 d BD u 22 45. 1 )5 . 0034 . 0 2 . 269(36 . 6 BC u 解得=1.79m/s BC u 将，的值代入式 c，解得 BD

42、u BC u =0.7081.79+0.4691.45=1.95m/s AB u 将，值代入式 d 等号左侧，即 BC u AB u 23.151.95+6.361.79=108.4 计算结果与式 d 等号右侧数值基本相符（108.4107.9） ，所设可以接受，故两支管 BD u 的排水量分别为 hmV hmV BD BC /77 . 2 45 . 1 026 . 0 4 3600 /18 . 5 79 . 1 032 . 0 4 3600 32 32 1.28 解：已知孔板孔径及管径mmd 4 . 16 0 则,33 1 mmd 247 . 0 ) 033 . 0 0164 . 0 ()(

43、 22 1 0 1 0 d d A A 设626 . 0 301, 0 CRR ece 查出查本教材图 由本教材附录十七查得 20甲苯的密度为 866kg/m，粘度为 0.610N*s/m。甲苯 3 在孔板处的流速为 sm gR cu A /24 . 8 866 )866-13600(6 . 081 . 9 2 626 . 0 )(2 00 甲苯的流量为 hkgAuwh/54278660164 . 0 4 24 . 8 360036000 2 00 检验 Re 数 罐内流速smu/04 . 2 24 . 8 ) 33 4 . 16 ( 2 1 ece R ud R 4 3 11 1072 .

44、9 106 . 0 86604 . 2 033 . 0 原假设正确。 第二章 流体输送机械 1. 解：取，由图 2 12 读得hmQ 3 100 ，mH 5 . 187 . 6N%76 核算效率 % 2 . 75 10007 . 6 81 . 9 9000 5 . 18 3600 100 N gQH 结果与读出的相近。%76 2解：据管路特性曲线方程 2 18 有 Qf g P ZH 本题中：mZ20 0gP 24 2 52 2 52 1055 . 6 360015 . 0 60200 03 . 0 8 3600 8 )( Q Q g Q d ll g Qf e 于是可列出管路特性方程为： 。

45、 24 1055 . 6 20QH 3解：（1）决定管径：一般吸入管内的经济流速，压出管内的经济流速sm3 . 11 1 ，已知，于是sm8 . 13 . 1 1 hmQ 3 80 吸入管直径： 1 d m Q d 147 . 0 168. 0 3 . 113600 804 3600 4 2 1 1 1 压出管直径： 2 d md125 . 0 148 . 0 8 . 13 . 13600 804 2 1 2 今选用管（内径）作为吸入管；管（内径）作为压出管。 6 mm156 5 mm131 故管内实际流速分别为： sm163 . 1 156 . 0 785 . 0 3600 80 2 1 s

46、m65 . 1 131 . 0 785 . 0 3600 80 2 1 并查得管壁绝对粗糙度mm046 . 0 （2）水泵应供给的压头计算： （a）吸水管中的压头损失： 雷诺数： 5 6 11 10814 . 1 10007 . 1 156 . 0 163. 1 Re d 相对糙度：0003 . 0 156 046 . 0 1 d 沿程阻力系数： （查莫迪图）018. 0 各种局部阻力的当量长度：吸水阀，弯头，锥形渐缩过渡接管420 1 d le 9040 1 d le 。故汲水管中的压头损失共为：3 1 d le 柱柱668 . 0 81 . 9 2 163 . 1 340420 156 .

47、 0 14 018 . 0 2 2 2 1 11 1 m gd l d l h e w （b）压出管的压头损失计算： 5 6 1016 . 2 10007 . 1 65 . 1 131 . 0 Re 00035 . 0 131 046 . 0 2 d 018. 0 各种局部阻力的当量长度为：闸阀，弯头，锥形渐扩管。出口135 d le 9040 d le 3 d le ，故压出管的压头损失共为：1dle 81 . 9 2 65 . 1 134061357 131 . 0 78 018 . 0 2 2 w h （c）泵需要产生的压头： )(27.3645 . 2 668. 0303 21 水柱m

48、 hhhH w （3）考虑有一定的余裕以防意外，将压头和流量分别加大 10%，即 hmQ 3 88801 . 1 （水柱）mH4027.361 . 1 （4）根据，（水柱） ，在 B 型离心泵性能选择图中分别作线相交得hmQ 3 88mH40 出：4B-54 型（即旧型号 4BA-8） ，的离心泵较为接近要求，故初步选定泵 4B-542900n 型离心泵。 （5）为了最后检验选用的泵型是否合用，必须定出水泵在管道系统中工作点，然后根 据工作点的工况分析来作出决定。为此需要进行下述工作： 仿照上述水力计算过程，任意给定几个流量值，分别算出水泵应该供给管道的压头值。 计算结果如下： 流量 Q（）h

49、m3 05080100130 总压头（水柱） mH 3334.2836.2738.1141.64 这就是管道特性曲线对应值。然后将此管道特性曲线与 4BA-8 型离心泵的性能同绘在 一张图上（图 7-28） 。得出水泵工作点 A。从工作点 A 查出实际流量，压头hmQ 3 102 （水柱） 。都比要求的值高，能满足生产需要。并且工作点的与最高mH82.38% 8 . 68 效率的接近。虽然流量比要求值大，但轴功率 N 从图中看出增加较小。故可决%70 max 定采用。 安装高度的核算： 1 h 当时，吸水管内流速为：hmQ 3 102 sm483 . 1 80 163 . 1 102 1 5 6 11 103 . 2 10007 . 1 156 . 0 483 . 1 Re d 已知，查得0003 . 0 d 018 . 0 mhw118 . 1 81 . 9 2 483 . 1 463 156 . 0 14 018 . 0 2 1 根据该泵性能参数知，允许吸上真空高度（水柱）mhs5 . 4 由（7-29）式，可算出该泵的最大允许几何安装高度： mh g hh ws 327 . 3 118. 1 81 . 9 2 483 .