1、化工原理習題計算1.水平串聯的兩直管1、2,管徑d=d/2,管道1長為100m,已知流體在管道1中的雷諾數(Re)=1800,今測得某流體流經管道1的壓強降為0.64(m液柱)，流經管道2的壓強降為0.064(m液柱)，試計算管道2的長度(設局部阻力可略去)。答案*d=d/2u=4uRe/Re=dup/科/(dup)=1/2Re=900入=64/Re=0.0356入2=0.071p/Ap=X2(l/d)(u/2)p/X1(l/d)(u/2)p=2(l/2d)(u/4)/(100/d)u=l/(16X100).l=16X100X0.064/0.64=160m2.水在管內流動，截面1處管內徑為0.

2、2m,流速為0.5m.sT由J水的壓強產生水柱高1m;截面2處管內徑為0.1m。若忽略水由1至2處的阻力損失，試計算截面1、2處產生的水柱高度差h為多少m?答案*歹U1-1、2-2間列柏努利方程式：Z+u/2g+p/pg=Z+u/2g+p/pg+hfp-p=pg(u/2g-u/2g)=p(u/2-u/2)u/u=d/du=0.5x(0.2/0.1)=2m.su代入；L；p-p=p(2-0.5/2)=1876N.m,-1p-p=Pghh=(p-p)/Pg=1875/(10009.81)=0.191m3.一輸油管，原輸送p=900kg.m=125cp的另一油品。若兩種油品在管內均為層流流動，且維持

3、輸油管兩端由流動阻力所引起的壓強降-4pf不變,流型為層流，則輸送的油量（質量流量m）有何變化？（用示)答案*64/Ril/d)(u/2)=64/R(l/d)(u/2)u/(dpu)u=u/(dpu)uuu/p=uu/pu/u=1p/1p=1.35880/1.25900=1.056輸油量比原來增加5.6%=135cp的油品，現改輸送p=880kg.m!L4.某流體在管內作層流流動，若體積流量不變，而輸送管路的管徑增加一倍，求因摩擦損失而引起的壓力降有何變化？答案*根據泊氏方程：-p=32u6/d以及:(兀/4)du=(兀/4)d已知：d=2d管為。38x2.5mm的銅管，已知料液在管中的流速為

4、因擴大生產，須再建一套同樣的系統，所用輸液管直徑不變，而要求的輸液量須增加30%,問新系統所設的高位槽的液面需要比原系統增高多少？答案*u0up=p于是gZ=gZ+2hfg(Z-Z)=2hf=20.6u/2u=2g(Z-Z)/20.6=(2X9.81X6/20.6)=2.39m.sZ:=Z+20.6u/2g=5+20.6(1.3X2.39)/(2X9.81)=15.14m增高為：Z1-Z=15.14-11=4.14m6如圖所示的管路系統中，有一直徑為438x2.5mm、長為30m的水平直管段AB,并裝有孔徑為16.4mm的標準孔板流量計來測量流量，流量系數Co=0.63。流體流經孔板永久壓強降

5、為3.5X10N.m!AB段的摩擦系數可取為0.024。試計算：液體流經AB管段的壓強差；若泵的軸功率為500W,效率為60%,則AB管段所消耗的功率為泵的有效功率的百分率。u=Vs則：u/u=d/d=(2d)/d原工況：-4p=32ul/d現工況：-4p=32ul/d-=l=lu=u/4將上述各項代入并比較：=4即：u=ud=2d/4現/原:Ap/Ap=32X(1/4)uXp32XuXwXl/d=1/16Xl/(2d)/因摩擦而引起的壓降只有原來的1/165.某廠如圖所示的輸液系統將某種料液由敞口高位槽A輸送至一敞口攪拌反應槽B中，輸液um.s，系統的Nhf=20.6u/2J.kg,5M答案

6、*在A-B之間列柏方程(管中心線為基準面):gZ+u/2+p/P=gZ+u/2+p/p+Ehp-p=pEh=pXLu/2d+p孑Lu=C2gR(p-p)/p=0.632X9.81X0,6(13600-867)/867=8.284m.su=(16.4/33)X8.284=2.046m.s.pA-pB=0.024X(30/0.033)X(2.046/2)X867+3.5X10=74590N.mNe=W.W=(74590/867)(兀/4)dup=86(0.785X0.033X2.046X867)=130w有效功率百分數=130/(500X0.6)X100%=43.3%7.某油品在89X4mm的無縫

7、鋼管中流動。在A和B的截面處分別測得壓強P二15.2X10N.mP二14,8X10N.m.守音產油1；滴道；已知：A.B間長為40m,其間還有2個90臂頭每個彎頭1刃與量長度1=35d),P油=820kg.mI科油=121cp。答案*A-B間列柏努利方程：Z一口/2g+P/pg=Z+口/2g+P/pg+匯H(P P)/pg-(Z Z)=H=X(1+1；/dXU/2g(15.2-14.8)X10/(820X9,81)-1=64/(dup/科)X(l+l)/dXU/2g=64/(dp;X11一1/dXu/2gu=(3.973X2X9,81X(0.081)X820/(64X121X10X45,67)

8、=1.186m.sdup/=0.081X1.186X820/(121X10=651v2000V=Au=0.785(0.081)X1.186=6.11X10m,s二22m.hL1校驗：R8圖示為水泵進水管的裝置。管子尺寸為457x3,5mm；管的下端位于儲水池水面下2m,并裝有底閥及濾網，該處之局部阻力壓頭損失為12U/(2g);截面22處的真空度為4m水柱；由11至22截面的沿程壓頭損失為9匚/(2g)。試求：(1)進水管的流量為多少m.h；(2)進水口11處的表壓為若1N.m答案*列水面與2-2截面列柏努利方程：(1)Z一口Z2g+PZpg=Z-u/2g+PZpg+EHZ二0jU=0,P二0

9、,Z二3m,P/Pg=-4mHOEH二121/2g+91/2g=211/2g=2111Z2g21U/2gIu/2g=22U/2g=4-3=1m* U=(2X9.81/22)=0.94m.s. V=3600X0.785(0.05)X0.94=6.64m.h(2)進水口11處的表壓P為5290（mm）,當水流量為2（L.s）時，水銀壓差計上讀數為400（mm）。求：此時的入位是多少？在同樣條件下測定。1/2鍍鋅管（管內徑為16.25mm）的入值；當管內流速5.80m.s時,試估計測得的入值應比入面還是低？為什么？水的粘度科=1cp,密度p=1000kg.m答案*水流量為0.002m3.s在（）1管

10、u=0.002/（兀/4）X0.027=3.493m.sRe=3.493X0.027X1000/10牝94300p=(13.6-1.0)X400X9.8149440Pp=入(l/d)(u/2)p入=49440X0.027X2/(5.29X3.49X1000)=0.0414在()(1/2)”管中d=16.25mm,u=5.8m.sRe=0.01625X5.8X1000/1094250=Re1在湍流區：入(Re,/d),若兩管絕對粗糙度接近，則e/d入10精微塔C塔頂列管式冷凝器D殼方的冷凝液體經AB管線流至塔頂，管路系統的部分參數如附圖所示。已知管徑為422x2mm,AB管路總長與所有局部阻力（

11、包括進、出口）的當量長度之和為25mo操作條件下液體的密度為1000kg.m,粘度為25cp。冷凝器殼方各處壓強近似相等。求液體每小時的體積流量。摩擦系數可按下式計算：層流時，入=64/Re;湍流時，入=0.3164/Re3-3截面為大槽距水面2m深處的大槽截面,3-3及1-1截面間的柏努利方程式2=p=Z=0p/pg=2p20u=0.94msH/1000g+0.94/2g+12X0.94p=13.88X10/pg=12u/2g/2g9在實驗室流體沿程阻力測定裝置上，對P=13.88KP=1.415m水41鍍鋅管（內徑27mm）,進行測試，測壓點間距答案*在A、B兩截面間列柏方程(以通過B的水

12、平面為基準面):gZA+(uA/2)+(pA/p)=gZB+(uB/2)+(pB/p)+2hfABpA=0.43X13600X9.81=5.737X10N.mpB=0.45X13600X9.81=6X10N.m設流動為層流，貝U入=64/Re=64(dup)ShfAB=入(l+2le)/d(u/2)=64科/(dup)(l+Ele)/d(u/2)=61.73u將有關數代入柏方程求解：9.81X6+(5.737X10/1000)=(6X10/1000)+61.73uu=0.911m.sVh=0.991X(兀/4)X0.018X3600=0.834m.h驗算：Re=0.018X0.911X1000

13、/(25X10)=6562100(層流)11有二個敞口水槽，其底部用一水管相連，水從一水槽經水管流入另一水槽，水管內徑0.1m,管長100m,管路中有兩個90彎頭，一個全開球閥，如將球閥拆除，而管長及液面差H等其他條件均保持不變，試問管路中的流量能增加百分之幾？設摩擦系數入為常數，入=0.023,90。彎頭阻力系數E=0.75,全開球閥阻力系數=6.4o答案*拆除球閥之前，管內流速為u1,取1-1與2-2截面列柏式:p=0Au=0AZ=HgH=2hfShf=入(l/d)+E(u1/2)=入(l/d)+290+t球+t縮小+t擴大(u1/2)=0.023(100/0.1)+2X0.75+6.4+

14、0.5+1.0(u1/2)=16.2u1拆除球之后，管內流速為u22hf=入(l/d)+2190+小+大)(u2/2)=0.023(100/0.1)+2X0.75+0.5+1.0)(u2/2)=13u2H不變，(u2/u1)=16.2/13=1.246流量V關系為：V2=1.116V112.如圖所示：水以一定流速自下向上流動，在U形壓差計中測得讀數h=100mm,二測壓孔間距為1m,求：(1)流體由2-2截面流至1-1截面的能量損失h為多少m水柱？(2)2-2與1-1截面間靜壓差AP為多少m水柱？(3)若流體作反向流動，則U形壓差計讀數h為多大？答案*(1)列2-2與1-1截面柏努利方程式得：

15、P/pg=P/pg+l+h即(P P)/pg=h+1列00等壓面靜力學方程式得：(PBP)/pg=h(pp)/p+1比較式與式得：h=h(pp)/p=0.1X12.6=1.26mHO(2)(PBP)/p3=h+1=1.26+1=2.26mHO(3)若反向流動，采用類似方法可得(P P)/pg=h1”,(P P)/pg=h(pBP)/P-1即1：hp-p)/p*hhh=h=100mm13水從蓄水箱，經過一水管流出，如附圖所示。假如，Z二12m,Z二Z二6.5m,d二20mm,d二10mm,水流經d管段的汛力損失為2mHO,流經d管段的陽力損失為1mHO,求：(1、管嘴出口處的流速ut(2)接近管口22截i計處的流速LI及不強P；因拆除球閥前后Shf=