1、100kg/m ?！?-1】1m3水中溶解0.05kmol3緒 論CO2，試求溶液中CO2的摩爾分數，水的密度為解水 1000 kg/m3C02的摩爾分數【0-2】在壓力為(1)甲醇的飽和蒸氣壓 質量濃度解1000 3kmol/ m3180.05x 10000 05.18101325 Pa、溫度為25 C條件下，甲醇在空氣中到達飽和狀態。Pa ; (2)空氣中甲醇的組成，以摩爾分數y、質量分數4899 10試求：A、濃度CA、A表示。(1)甲醇的飽和蒸氣壓 p A1574."pa 16.9kPa25 238.86(2)空氣中甲醇的組成摩爾分數yA器5 O'167質量分數0.1

2、67 320 181A0.167 32 (10.167)29'濃度cAPa16.9 6 82 103 kmol/ m3RT8.314 298質量濃度AcAM a = 6.82 10 3 320.218 kg/m3【0-3 】1000kg的電解液中含 NaOH質量分數10%lg p a 7.19736NaCl的質量分數 10%、H2O的質量分數80%，用真空蒸發器濃縮，食鹽結晶別離后的濃縮液中含NaOH 50%、NaCl 2%、H2O48%，均為質量分數。試求：(1)水分蒸發量；(2)別離的食鹽量；(3)食鹽別離后的濃縮液量。在全過程中，溶液中的解電解液1000kgNaOH1000 X0

3、.l=100kgNaOH 1000X0.l=100kg巴01000X 0.8=800kgNaOH量保持一定。濃縮液中NaOH質量分數NaCl質量分數H2O質量分數在全過程中，溶液中NaOHt保持一定，為100kg濃縮液量為 100/0.5200kg200kg濃縮液中，水的含量為200 X0.48=96kg，故水的蒸發量為800-96=704kg濃縮液中NaCl的含量為 200X0.02=4kg，故別離的 NaCl量為100-4=96kg第一章流體流動流體的壓力【1-1】容器A中的氣體表壓為60kPa，容器B中的氣體真空度為1.2 104 Pa。試分別求出A、B二容器中氣體的絕對壓力為假設干帕，

4、該處環境的大氣壓力等于標準大氣壓力。解容器 A 的絕對壓力Pa 101.325+60 161.325 kPa容器 B的絕對壓力pB 101.325 12 89.325 kPa【1-2】某設備進、出口的表壓分別為-12kPa和157kPa，當地大氣壓力為101.3kPa。試求此設備的進、出口的絕對壓力及進、出的壓力差各為多少帕。解進口絕對壓力P進101 .31289.3 kPa出口絕對壓力P出101.3157258.3 kPa進、出口的壓力差p157 (12)15712169kPa或 p 258. 389. 3169 kPa流體的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩爾分數為，試求該混

5、合液在20 C下的密度。解 正庚烷的摩爾質量為100kg / kmol，正辛烷的摩爾質量為114kg / kmol。將摩爾分數換算為質量分數正庚烷的質量分數正辛烷的質量分數0.4 1000.4 100 0.6 11421 0.3690.6310.369從附錄四查得 20 C下正庚烷的密度,684kg /m3，正辛烷的密度為2 703 kg/m3混合液的密度0.3690.631684703696kg /m3【1-4】溫度20 C,苯與甲苯按4:6的體積比進行混合，求其混合液的密度。解 20 C時，苯的密度為879 kg/m3，甲苯的密度為867 kg / m3。混合液密度m 879 0.4 86

6、7 0.6 871.8 kg / m3【1-5】有一氣柜，滿裝時可裝6000m3混合氣體，混合氣體各組分的體積分數為H2 N2 CO CO2 CH40.4 0.2 0.32 0.07操作壓力的表壓為，溫度為 體的量為多少kmol。解 T 27340313K,混合氣體的摩爾質量Mm 2 0.4 28 0.20.0140 C。試求：(1)混合氣體在操作條件下的密度;101. 35.0.32 445106. 8 kPa(絕對壓力)(2)混合氣28(1)混合氣體在操作條件下的密度為pMm m "RF0.07 16 0.0118.6 kg / kmol(2)混合氣體V 6000m3，摩爾體積為

7、106.818.630.763 kg / m 8.314 313Mm 18.63/(,m / kmol0.763混合氣體的量為m6000 0.763246 kmol18.6流體靜力學【1-6】如習題 1-6附圖所示，有一端封閉的管子，裝入假設干水后，倒插入常溫水槽中，管中水柱較水槽液面高出2m,當地大氣壓力為101.2kPa。試求：管子上端空間的絕對壓力；(2)管子上端空間的表壓；(3)管子上端空間的真空度；(4)假設將水換成四氯化碳，管中四氯化碳液柱較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) 管子上端空間的絕對壓力P絕在水平面11'處的壓力平衡，有p絕 gh

8、 大氣壓力p絕 101200 1000 9.81 281580 Pa(絕對壓力)(2) 管子上端空間的表壓P表p表p絕-大氣壓力=81580 10120019620 Pa(3) 管子上端空間的真空度p真p 直=-p表 =-1962019620 Pa101 3kp|iJ習題1-6附圖i1槽內為四氯化碳，管中液柱高度hh'CCI4常溫下四氯化碳的密度，從附錄四查得為CCI431594 kg /mh'1000 215941.25 m【1-7】在20 C條件下,在試管內先裝入12cm高的水銀,再在其上面裝入5cm高的水。水銀的密度為 13550kg /m3，當地大氣壓力為101kPa。

9、試求試管底部的絕對壓力為多少Pa。解 水的密度水=998kg / m3p 101 103 0.12 13550 0.05 998 9.81 117.4 103Pa【1-8】如習題1-8附圖所示，容器內貯有密度為 1250kg/m3的液體，液面高度為。容器側壁上有兩根測壓管線，距容器底的高度分別為2m及1m，容器上部空間的壓力表壓為。試求：(1)壓差計讀數指示液密度為1400 kg/ m； (2)A、B兩個彈黃壓力表的讀數。解容器上部空間的壓力p 29. 4kPa(表壓)液體密度1250 kg/m3，指示液密度° 1400 kg /m3(1)壓差計讀數R=?在等壓面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皆為水。 力差。解【1-9】如習題假設指示液讀數為1-9附圖所示的測壓差裝置，其R 150 mm，試求 A、U形壓差計的指示液為水銀，其他管中 B兩點的壓等壓面P1PaP'1Pb11', 口H水g0.5 H Rp；習題1-9附圖由以上三式，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常溫的水在如習題1-10附圖所示的管路中流動，為測量 A、B兩截面間的壓力差，安裝了兩個串聯的U形管壓差計，指示液為汞。測壓用的連接管中充滿水。兩U形Pa【1-10】管的連接管中，充滿空氣。假設測壓前兩U形壓差計的水銀液面為同一高度，試推導兩點的壓力差p與液柱壓力汁的讀數解設測壓前兩 線的距離為 H。在等壓面2R、R,之間的關系式。U形壓差計的水銀液面，距輸水管中心P2Pa H2'處2R-1 R2-2_P'2 Pb HP2P '2 ,R22

12、由上兩式求得水gR2汞gPaPb(RiPa PbR1 R2汞-2水 g【1-11】力了排除煤氣管中的少量積水，附圖所示水封設備，使水由煤氣管路上的垂直管排出。已用如習題知煤氣壓力為 10kPa表壓，試計算水封管插入液面下的 深度h最小應為假設干米。3解 h 上1.02mg 1000 9.81流量與流速【1-12】有密度為1800 kg / m3的液體，在內徑為60mm的管中輸送到某處。假設其流速為0.8m/s，試求該液體的體積流量m/ h、質量流量kg/ m2 s 。解1體積流量cvd2u 0.0620.844(2)質量流量CmCv2.2610 3 1800(3)質量流速=Cm =4.07=1

13、440 kgkg/s與質量流速4.07 kg / s2s)A 0 0624'2.26 1031-11m3 / s8.14 m3/h33.5mm 3.25mm，外管為60 mm 3.5 mm。內管中有密度為1150kg/m3、流量為5000kg /h的冷凍鹽水流動。內、外管之間的環隙有絕對壓力為0.5MPa,進、出口平均溫度為0C，流量為160kg /h的氣體流動。在標準狀態下0 °C, 101.325 kPa，氣體的密度為1.2kg / m3。試求氣體和鹽水的流速。解 液體內管內徑【1-13】如習題1-13附圖所示的套管式換熱器，其內管為1150 kg /m3d內 33.5

14、3.25 2 27mm 0.027 m呱h1150液體質量流量qm 5000kg/h，體積流量qv流速qv4內5000/11503600 _ 0 02724'2.11 m/ s氣體質量流量qm 160 kg/h密度體積流量流速氣1.2黑以 磁如肥氣體的密度與壓力成正比，與溫度成反比1603 /qvm/h5.921 11160/5.925.67 m/s口氣36002 2-0 0530 03354習題1-13附圖習題1-14附圖【1-14】如習題1-14附圖所示，從一主管向兩支管輸送20 C的水。要求主管中水的流速約為1.0m/S，支管1與支管2中水的流量分別為20t/h與10t/h。試計

15、算主管的內徑，并從無縫鋼管規格表中選擇適宜的管徑，最后計算出主管內的流速。解 水：t 20C,33998.2kg/m 1000 kg / m主管的流量體積流量管徑 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選擇 108mm 4mm無縫鋼管，內徑為 d 100mm ,主管內水的流速30/36007(“)21.06 m/s連續性方程與伯努利方程【1-15】常溫的水在如習題1-15附圖所示的管路中流動。在截面1處的流速為 0.5m/ s ,管內徑為2

16、00mm，截面2處的管內徑為 100mm。由于水的壓力，截面1處產生 1m高的水柱。試計算在截面 1與2之間所產生的水柱咼度差h為多少忽略從1到2處的壓頭損失解 山 0.5m / sdi 0.2m, d20.1m2d12u2 u1-0.5 (2)2m/sd22 2衛蟲 _P2 U22 22 220.51.8752 2P1P2比U12p p1p2 1.8751.875 10001875 Pa18751000 9.810.191m191mm習題1-15附圖習題1-16附圖另一計算法P1g2U1P22U2計算液柱高度時，【1-16】在習題d22.5cm，液柱高度水的體積流量截面1處的流速hg用后一方

17、法簡便。1-16hI 2g2 2U2 U12gg222g互 0.191m2 9.81附圖所示的水平管路中，1m。假設忽略壓頭損失，試計算收縮截面10 3 m3 / s，qV 2.5l/s 2.53U1qV4d12 5 100 052水的流量為1.274 m / s2.5L / s。管內徑 dt 5cm ,2處的靜壓頭。42d1 U1d2在截面1與2之間列伯努利方程，截面2處的流速U2P1g0.050.025 忽略能量損失。2P1U1g 2g匕121.27410.0251.2745.1m/s21g0.05""22h22U20.0255.1 22 9.812 9.81截面2處的

18、靜壓頭 h20.218m水柱負值表示該處表壓為負值，處于真空狀態?！?-17】如習題1-17附圖所示的常溫下操作的水槽， 下面的出水管直徑為 57mm 3.5mm。當出水閥全關閉時， 壓力表讀數為。而閥門開啟后，壓力表讀數降至。設壓力 表之前管路中的壓頭損失為水柱，試求水的流量為多少3 m / h ?解 出水閥全關閉時，壓力表讀數 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閥門開啟后，壓力表讀數從水槽外表至壓力表處的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速30. 4kPa表壓 h習題1-17附圖P23.1m20.3kPa表壓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】假設用壓力表測得輸送水、油密度為的某段水平等直徑管路的壓力降均為49kPa。試問三者的壓頭損失的數值是否相等？各為多少米液柱？880kg / m3、98% 硫酸(密度為 1830kg/m3)解 從伯努利方程得知，等直徑水平管的壓頭損失比與壓力降 p的關系為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】如習題 1-19附圖所示，有在管路中流動的機械能損失為欲使水的流量增加 解管徑d高位槽輸水系統，管徑為2hf 4.5 u_ (u為管內流速)。試求水的流量為多少20%，應將高位槽水面升高多少米？0.05 m ,57mm 3.5mm。水m3/ h。2hf 4.5 2(1)以流出口截面處水平線為基準面,Z15m, Z20,2機械能損失0,u2?2m/ s流4.22 8.29習題1-19附圖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附圖所示，用離心泵輸送水槽中的常 2.5mm，管的下端位于水面以下2m ,28仝。2g7.18 m高位槽應升高 7.18 5【1-20】 如習題1-20 溫水。泵的吸入管為并裝有底閥與攔污網,2 2'處的真空度為,32mm該處的局部壓頭損失為假設截面2u。2g123m /h ；吸入口 1 1'截面的表壓。0.032 0.0025 20.027 mm ,水密度由1 1'截面至2 2'截面的壓頭損失為試求：吸入管中水的流量，解 管內徑d1000 kg /m3截面2

22、2'處的表壓 p239.2kPa，水槽外表 p,0表壓0'至22', 11'為基準面，Z。2,Z2壓頭損失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(表壓)1.4322 9.81【1-21】溫度的關系。解水空氣當溫度為 20 C及20 C1.005 10 3 Pa s18.1 10 6 Pa s流體的黏度60 C時，從附錄查得水與空氣的黏度各為多少？說明黏度與水溫度升高，黏度減??；空氣溫度升60 C0.469 10 3Pa s20.1 10 6Pa s高，黏度增大。雷諾數與流體流動類型【1-22】25 C的水在內徑為50mm的直管中流動，流速為2m/s。試求雷諾數，并判斷其流動類型。解 25 C,水的黏度u 2m /sduRe 30.8937 10 Pa s，密度997kg / m3，管內徑 d 0.05m，流速流動類型;解0.05

24、2 9971.12 1054000 為湍流0.8937 103(1)溫度為20 C、流量為4L / s的水，在 57mm 3.5mm的直管中流動，試判斷 4.4cm2 / s的油，試判斷流動類型?！?-23】(2)在相同的條件下，水改為運動黏度為(1)流速雷諾數雷諾數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為湍流1.005 104.4cm2 / s 4.4 10 4 m2 / sR

25、e dU 0.05 翠8 232 2000為層流v4.4 10 420 C的水 在219mm 6mm的直管內流動。試求：(1)管中水的流量由小變大，【1-24】當到達多少種液體，為保持層流流動，管中最大平均流速應為多少？解 (1)水，20 C,998.2kg/m3,1.005 10 3 Pa s, d 0.207mm3 / s時，能保證開始轉為穩定湍流；(2)假設管內改為運動黏度為0.14cm2 / s的某Redu40000.207 u 998.21.005 103u 0.01945m/s體量流量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】如習題B的摩擦損失hf讀數R計算摩擦損失解管內流體流動的摩擦阻力損失1-25附圖所示，用U形管液柱壓差計測量等直徑管路從截面。假設流體密度為，指示液密度為0，壓差計讀數為hf的計算式。從截面A到截面B列伯努利方程，截面A為基準面,那么得匕 Hg 魚hfp Pa PbHpghf液柱壓差計1-1為等壓面RPAPaPbPbRogH g由式(1)與式2得hfA到截面R。試推導出用此式即為用U擦損失的計算式?！?-26】如習題垂直管，其中有溫度為形管壓差計測量流體在兩截面之間流動的摩1-26附圖所

27、示，有57mm 3.5mm的水平管與20 C的水流動，流速為3m/s。在截面習題1-25附圖與截面B處各安裝一個彈簧壓力表，兩截面的距離為 的相對粗糙度 /d 0.004。試問這兩個直管上的兩 個彈簧壓力表讀數的差值是否相同？如果不同，試 說明其原因。如果用液柱壓差計測量壓力差，那么兩個直管的液柱壓力計的讀數R是否相同？指示液為汞，其密度為流速313600 kg / m。解管內徑 d 0.05m，水的溫度t=20 C密度998.2 kg/m3，黏度 1.004 10 3 Pa s ,u 3m / s雷諾數Re屯0.05 3 998.231.004 1051.49 10 湍管壁相對粗糙度-0.0

28、04 d0.0293查得摩擦系數這兩個直管的摩擦阻力損失相同，為I u2hf0.0293 0.05A6m，管壁93習題1-26附圖15.8 J / kg(1)彈簧壓力表讀數之差值水平管在A、B兩截面列伯努利方程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兩截面間列伯努利方程，以截面 A為基準面，Za 0,Zb L 6m, Ua UbPa 一 gZPb h=gZBhfPaPbgZBhf998.2 9.81 6998.2 15.874530 Pa 74.53 kPa上述計算結果說明，

29、垂直管的pA pB大于水平管的pA從下向上流動時，位能增大而靜壓能減小。(2)U形管液柱壓差計的讀數R水平管與前面相同，由伯努利方程得Pa Pb hf另從U形管壓差計等壓面處力的平衡，求得Pa R g Pb R 汞 gPb。這是因為流體在垂直管中R PaPbg(汞)由式a與式(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。有了讀數R值，就可【1-27】有一輸送水的等直徑內徑為d垂直管路，在相距H高度的兩截面間安裝一垂直管與前面相同，由伯努利方程得Pa PbgL hf另從u形管壓差計等壓面處力的平衡，求得

30、Pa R g Pb L g R 汞 gPa Pb L gg(汞)由式c與式d，求得hfg(汞)從上述推導可知，垂直管與水平管的液柱壓差計的讀數以分別用式b及式d求得水平管及垂直管的(pA pB)。U形管液柱壓差計。當管內水的流速為u時，測得壓差計中水銀指示液讀數為R。當流速由u增大到u'時，試求壓差計中水銀指示液讀數R'是R的多少倍。設管內水的流動處于粗糙管完全湍流區。解從習題2-25與習題2-28可知，U形管液柱壓差計的讀數R與兩截面間流體流動的摩擦損失 hf成正比，即 R hf。hf與流體流速 u的平方成正又知道，在粗糙管完全湍流區為阻力平方區，即摩擦損失 比，hf u2。

31、由上述分析可知 R u2因此 星知R'R uu【1-28】水的溫度為 10 C,流量為 330L/ h，在直徑 57mm 3.5mm、長為100m的直管中流動。此管為光滑管。 其摩擦損失。(1)試計算此管路的摩擦損失;(2)假設流量增加到9901/ h，試計算解 水在 10 C時的密度999.7kg/m3，黏度 1.306 10 3 Pa s, d 0.05m, l 100m，光滑管。(1) 體積流量q 330L/h 0.33m/ h、擊qV0 33流速 uV.0.0467 m/s3600 _d23600 _ 0 05244雷諾數 Re吒005 00467 9".7 1787

32、層流1.306 10 36464摩擦系數一0.0358Re 178722摩擦損失hf 1 匕 0.0358(00467) =0.0781 J / kgf d 20.052(2) 體積流量qV 990L /h 0.99 m/ h雷諾數Re1787 35360 湍流對于光滑管，摩擦系數用Blasius方程式計算0.31640.31640 250 25°.037Re.(5360).也可以從摩擦系數與雷諾數Re的關聯圖上光滑管曲線上查得，0.037。摩擦損失2 2hf1 u =0.037 100 (0.14) =0.725 J / kg因流量是原來的 3倍，故流速 u 0.0467 30.1

33、4 m/s1 d 20.052【1-29】試求以下換熱器的管間隙空間的當量直徑：(1)如習題1-29附圖 所示，套管式換熱器外 管為 219mm 9mm，內管為 114mm 4mm ; (2)如習題1-29附圖(b)所示，列管式 換熱器外殼內徑為 500mm，列管為 25mm 2mm的管子174根。|內甘Z1 97外売hT71Fiut丿罷曽式攙撲腺式換館器|習題1-29附圖解(1)套管式換熱器，內管外徑d!0.114m，外管內徑d2 0.201m當量直徑de d2 d1 0.201 0.114 0.087m(2)列管式換熱器，外殼內徑d2 0.5m，換熱管外徑 d1 0.025m，根數n 17

34、4根當量直徑de【1-30】常壓下2 2(d2 nd1 )4 -(d2 nd1)35 C的空氣，以(0.5)2174 (0.025)20.5 174 0.02512m/s的流速流經0.0291m120m長的水平管。管路截面為長方形，高300mm，寬200mm，試求空氣流動的摩擦損失，設解空氣,a 0.3m,寬 b35C ,1.147kg/m3,18.85 10 6Pa0.0005。des，流速u 12m/s。管路截面的高當量直徑雷諾數0.2m。deRe2ab 2 0.3 0.20.24ma b0.3 0.2込竺12號7 175 10518.85 10 6'湍流0.0005,查得 =0.

35、0192, l 120mde摩擦損失hfl u2de 22120 120.0192691J / kg0.242【1-31】把內徑為 20mm、長度為2m的塑料管光滑管，彎成倒 U形，作為虹吸管 使用。如習題 1-31附圖所示，當管內充滿液體，一端插入液槽中，另一端就會使槽中的液 體自動流出。液體密度為1000kg / m3，黏度為1mPa s。為保持穩態流動，使槽內液面恒定。要想使輸液量為1.7m3/h，虹吸管出口端距槽內液面的距離h需要多少米？解 d 0.02m, l 2m,103kg/m3, =1mPa s，體積流量 qV 1.7m3 / h任、擊qV1 7/ 3600流速 u 31.50

36、4m/s2d2 0 0244'從液槽的液面至虹吸管出口截面之間列伯努利方程式，以虹吸管出口截面為基準面2g2g光滑管，查得U形管回彎頭Redu0.02 1.504 10001033.01 104 湍流0.0235，管入口突然縮小0.51.5習題1-31附圖20020.5 1.5 1.5040.617m2 9.81習題1-32附圖【1-32】如習題 1-32附圖所示，有黏度為 1.7mPa s、密度為765kg / m3的液體，從高位 槽經直徑為114mm 4mm的鋼管流入表壓為0.16 MPa的密閉低位槽中。液體在鋼管中的流速為1m/s，鋼管的相對粗糙度/d 0.002，管路上的閥門當

37、量長度le 50d。兩液槽的液面保持不變，試求兩槽液面的垂直距離H。解在高位槽液面至低位槽液面之間列伯努利方程計算H，以低位槽液面為基準面。Pi 0表壓,p2 0.16 106Pa，兩槽流速 5 u2 0 ,Z1 H ,Z2 0,管內流速 u 1m/s,管徑 d 0.106m液體密度765kg/ m3,黏度 1.7 10 3 Pa s雷諾數Redu0.106 1 7651.7 10 34.77 104 湍流/d 0.002,查得0.0267管長丨30160190m，閥門bd-50，咼位槽的管入口0.5，低位槽管出口=1 , 90°彎頭0.75HP2l le2 ugd2g0.16 10

38、61900.026712500.5 10.7523.9m765 9.810.1062 9.81【1-33】如習題1-33附圖所示，用離心泵從河邊的吸水站將20 C的河水送至水塔。水塔進水口到河水水面的垂直高度為。管路為114mm 4mm的鋼管，管長 1800m，包括全部管路長度及管件的當量長度。假設泵的流量為 30m3/h，試求水從泵獲得的外加機械能為多少？鋼管的相對粗糙度d解水在20 C時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以河水水面為基準面， 間列伯努利方程。力0-94482191J/kg習題1-33附圖外加機械能0.106從河水水面至水塔處的水管出口之hf 34.5 9.81 0-94482191530 J / kg【1-34】如習題1-34附圖所示，在水塔的輸水管設計過程中，假設輸水管長度由最初方案縮短 25%，水塔高度不變，試求水的流量將如何變化？變化了百分之幾？水在管中的 流動在阻力平方區，且輸水管較長，可以忽略局部摩擦阻力損失及動壓頭。解 在水塔高度 H不變的條件下，輸水管長度縮

40、短，輸水管中的水流量應增大。從水塔水面至輸水管出口之間列伯努利方程，求得2H Hf丄丄d 2g因水塔高度H不變，故管路的壓頭損失不變。 管長縮短后的長度l'與原來長度l的關系為在流體阻力平方區，摩擦系數恒定不變，有l'0.75l習題1-34附圖H 'f H f2 2'l'(u') d 2g d 2g2 20.75l (u')丄±d 2gd 2g故流速的比值為流量的比值為qz1.155qV流量增加了15.5%管路計算【1-35】用168 mm 9mm的鋼管輸送流量為60000 kg / h的原油，管長為 100km，油管最大承受壓

41、力為15.7MPa。50 C時油的密度為890kg /m3，黏度為181mPa s。假設輸油管水平鋪設，其局部摩擦阻力損失忽略不計，試問為完成輸油任務，中途需設置幾個加壓站? 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 層流qVud24duRe 181 1064640.0818Re 782因為是等直徑的水平管路，其流體的壓力降為32100 10 1.067=2.73 10 Pa22

42、i =890 0.0818 d 2油管最大承受壓力為15.7MPa加壓站數n 273 1 7415.7需設置2級加壓，每級管長為受壓力?！?-36】如習題1-36附圖所示，hf0.1550km ,每級的 p 27.3/220 C的水，從水塔用 12m，管路長度為 m3/ h，鋼管的相對粗糙度溫度為到車間的低位槽中，低位槽與水塔的液面差為度。試求管路的輸水量為多少解 水，t 20C,998.2kg/m3, =1.004 10 3Pas由伯努利方程，得管路的摩擦阻力損失為hf Hg 12 9.81118管內水的流速u未知，摩擦系數 不能求出。/ d 0.002、hf 118J / kg，求 u與q

43、V 的問題。27.3 MPa13.65MPa，低于油管最大承108mm 4mm鋼管，輸送150m包括管件的當量長0.002。J / kg此題屬于丨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驗算流動類型Redu01 2.55 瞥2 2.54 105 湍流1.004 10體積流量qv23u 36000.12.55 3600 72.1m> h4£Km,j£習題1-36附圖習題1-37

44、附圖【1-37】如習題1-37附圖所示，溫度為 20 C的水，從高位槽 A輸送到低位槽 槽的液位保持恒定。當閥門關閉時水不流動，閥前與閥后的壓力表讀數分別為 30kPa。當管路上的閥門在一定的開度下，水的流量為1.7m3/h，試計算所需的管徑。輸水管的長度及管件的當量長度共為42m，管子為光滑管。此題是計算光滑管的管徑問題。雖然可以用試差法計算，但不方便。最好是用光滑B,兩水80kPa 與2管的摩擦系數計算式03164適用于2.5 103 Re 105丨與 hf J-U及u 竺，推導Re0f d 2 h一個hf與qv及d之間的計算式。解 水在 20C時998.2kg/m1.004 10 3 P

45、a s水的流量1.7m3/ h，管長及管件當量長度I 42m閥門關閉時，壓力表可測得水槽離壓力表測壓點的距離Ha與H b。HaPa801038.17mg998.29.81Pb30103HbB3.06mg998.29.81H Ha Hb8.173.065.11m兩水槽液面的距離A的液面到低位槽 B之間列伯努利方程，得管路以低位槽的液面為基準面，從高位槽 的摩擦損失hf與H的關系式為hf對于水力光滑管,Hg 5.11 9.8150.1 J / kghf與qv及d之間的計算式為hf0.241ld4750.24110.251 75qv.,4.75d°.251 75qv.hf代入數d4.750

46、241 421.004 10 3998.20251 75(1.7/3600)1.50.1求得管內徑為驗證Re范圍0.0205m1 7 4 998 2 00 3.14 1.004 10 3符合 計算式中規定的Re范圍【1-38】 如習題1-38附圖所示， 兩根管的出水口位于同一水平面，閥門全開。 括管件的當量長度分別為qvd290000 0205水槽中的水由管 各段管內徑及管長湍流C與D放出,包AB50mmBC25mmBD25mmdI I試求閥門全開時，管C與管D的流量之比值，摩擦系數均取 0.03。 解從水槽的水面至出水口之間列伯努利方程，以出水口的水平面為基準面，得LttLI20m7m11m習題1-38附圖2h虹2gH fABH fBCBC管的壓頭損失H fBC2u D2g(I Ie)BCdBCH fABH fBDaBD管的壓頭損失hfBD(l le)dBD2u C2?2e)BD U Dbc將式b與式c代入式a，得e) BCdBDUcI1(lle)BDdBCuD 1(lle)BCdBC111 0.03 (