化工原理習題及解答

華南理工大學

化工原理

鄒華生

流體力學與傳熱

第一章流體流動

1.1解：混合氣體的平均分子量Mn為

Mn=M”,2丫皿2+M。2y。2+M*2yN2+MH20yH2O

=44X0.085+32X0.075+28X0.76+18X0.08

=28.86kg/kmol

該混合氣體在500℃,latm時的密度為

Mm*To*z?28.86273

P=-----------------------=--X-----------=0.455kg/m3

22.4*722.4273

1.2解：設備上真空表的絕對壓強為

絕對壓強=大氣壓一真空度

=740-100

=640mmHg

由普產&53X/N/"

設備內的表壓強為

表壓強二一真空度

=—lOOmmllg

*泮…X…

或表壓強=一(100X1.33X102)=-l.33X104N/m2

1.3解：設通過孔蓋中心的0—0水平面上液體的靜壓強為p,則p便是罐內液體作用于孔蓋上的平均壓強。

根據流體靜力學基本方程知

P=P“+Pgh

作用在孔蓋外側的是大氣壓強p“，故孔蓋內外兩側所受壓強差為

△p=p-pa=pa+Pgh-pa=Pgh

Ap=960x9.81(9.6—0.8)=8.29xl04N/m2

作用在孔蓋上的靜壓力為

jrjr

p=ApX-d2=8.29Xio4x-x0.762=3.76xlO4N

44

每個螺釘能承受的力為

400x9.807x-x0.0142=6.04xl03^

4

螺電丁的個數=3.76XIO4404x1()3=623個

1.4解：U管壓差計連接管中是氣體。若以0H2。，「磁分別表示氣體，水和水銀的密度，因為0g

皿總，故由氣體高度所產生的壓強差可以忽略。由此可認為pA-2及PgxPD

由靜力學基本方程式知

PA-Pe^PmoSRi+PngSRz

=1000X9.81X0.05+13600X9.81X0.05

-7161N/m2

PBAPD=pA+=7161+13600X9.81X0.4=6.05XIO4N/m(表壓)

1.5解：1)1,2,3三處壓強不相等，因為這三處雖在靜止流體的同一水平面上，但不是連通著的同一

種流體。

2)4,5,6三處壓強相等，因為這三處是靜止的，連通這的同一種流體內，并在同一水平面上。

3)“4=Ps

即PA+PmoSh2=%+Pinog^i一4)+Pnsg^

:

-PB^PA-<PHS-Pmo)Sh\

=101330-(13600-1000)X9.81X0.1

=88970N/m2

2

或/?B=12360N/m(真空度)

又由于24=Pc

即PA+PH20ghz=pc+pHggh2

所以Pc=PA-(0/g—0/2o)g"2

=101330-(13600-1000)X9.81X0.2

=76610N/m2

2

或pc=24720N/m（真空度）

1.6解：在串聯U管的界面上選2,3,4為基準面，利用流體靜力學基本原理從基準面2開始，寫出各基

準面壓強的計算式，將所得的各式聯解，即可求出鍋爐上方水蒸氣的壓強Po。

h

Pl=Pl=Pa+0Hgg(%一〃2)或。2一P“=PHgg(\~卜2)

f

A=Pi=Pa-PH20g(%-h2)或23一。2=一。H2og(九一hl)

f

PA=PA=P“+0Hgg(〃3一。4)或P&-P3=pHgg(%一卜4)

Po=P4-PH20g(h一4)或P。一24=一夕"2°g(05-%)

將以上右式各式相加，并整理得

Po=Pa+0-g[(4-人2)+(〃3-人4)]一420g[(力3-%2)+(〃5-〃4)]

將己知值代入上式得

745

Po=-X1O133O+136OOX9.81[(2.3-1.2)+(2.5-1.4)]

-1000X9.81[(2.5-1.2)+(3-1.4)]

=364400N/m2

42

或/?0=364400/9.807X10=3.72kgf7cm

1.7解：當管路內氣體壓強等于大氣壓強時，兩擴大室的液面平齊。則兩擴大室液面差Ah與微差壓差計

讀數R的關系為

-D2\h=-d2R

44

當壓差計讀數R=300mm時，兩擴大室液面差為

Ah=R（#=0.3舄>=0.003加

以0，0分別表示水與油的密度，根據流體靜力學基本原理推導出

p-p0=3-Pi）gR+Pzgkh

即管路中氣體中的表壓強P為

p=（998-920）X9.81X0.3+920X9.81X0.003=257N/m2（表壓）

1.8解：1）空氣的質量流量

從本教材附錄三查得標準狀況下空氣的密度為1.2931<助靖。

740

操作壓強,=——xl.0133xl05+2x9.807xl04=2.95x105N/m:

760

操作條件下空氣的密度為

,T'p273x2.95x1()5,

p=p'—=\.293X---------------------=3o.18kg面3

Tp'(273+50)1.0133xl0s

空氣的質量流量為

2

ws=uAp=9x121x^x0.02x3.18=1.09左g/s

2）操作條件下空氣的體積流量]

3

Vs=ws/p=1.09/3.18=0.343m/s

3）標準狀況下空氣的體積流量為

v'=wjp'=1.09/1.293=0.843療/s

1.9解：以下標1表示壓強為latm的情況，下標2表示壓強為5atm的情況。

在兩種情況下W,"=ws2=ws

Ti=T2=T

=u2=u

由于嗎="24222

所以（生尸=包=為

d[22Pl

即d2=41=097=0.0313mm

1.10以高位槽液面為上游截面i—r,連接管出口內側為下游截面2—2"并以截面i—r為基準水平

面。在兩截面間列柏努利方程式，即

22

gZi+^=gZ2+^+^hf

2P2P

式中Z,=0

/a0

PlP0（表壓）

u2=Vs/A=---------------=1.62777/s

3600x—x0.0332

4

4

p2=0.1x9.807xIO=9807N/12（表壓）

Z%=301/粒

將上列數值代入柏努利方程式，并解得

,1.62_9807.._

Z,—(-----1------F30)/9.81=—4.37/77

2850

高位槽內的液面應比塔的進料口高4.37m。

1.11解：1)A——A，截面處水的流速

以高位槽液面為上游截面1——1’,管路出口內側為下游截面2——2\并以地面為基準面。在兩截面

間列柏努利方程式，即

2p2p

式中Zj=SmZ2=2m

〃［才0

P\=P2

Z6/—6.5w2=6.5”：

將上列數值代入柏努利方程式，并解得

u?=J9.81x6/7=2.9m/s

由于輸水管的直徑相同，且水的密度可視為常數，所以A——A，截面處的流速=2.9〃?/s

2)水的流量

V.=3600/〃=3600X-X0.12X2.9=82W3/h

4

1.12解：上游截面A——A，，下游截面B——B"通過管子中心線作基準水平面。在兩接間列柏努利方程

式，即

SZA+-y-+—=gZ+-y-+—+hf,AB

2p2Bp

Z/==0

式中uA=2.5m/5

￡hf.AB=\5Jikg

根據連續性方程式，對于不可壓縮流體，則

兀口2兀口?

UA

d.33)

u=〃/(—"9=2.5(—)=1.23w/s

所以8R八(47

兩截面的壓強差為

2_2

PB-PA=(""2"一￡/)。

oc2_i232

=（'-1.5）x1000=868.57V/m2

即PB-PA=868.5/9.798=88.6mmH2O

兩截面玻璃管的水面差為88.6mm?

由于pB=88.6+pA

所以PB>PA

B處玻璃管的水面比A處玻璃管的水面高。

1.13解：水在管內流速與流量

貯槽水面為截面1——1',真空表連接處為截面2——2\并以截面1——1'為基準水平面。在兩截面間

列柏努利方程，即

22

gZ1+++”gZ2+事2+功J

2p22J”

式中ZI=0Z2=1.5w

Pi=0（表壓）

=2/

w2?0

1QC

5

p2=-^xl.0133xl0=—2.47表壓）

將上列數值代入柏努利方程式，并解得水在管內的流速為

〃(247x10一9.81x1.5)2.5=2m/s

V1000

水的流量為

Ws=z源P=2X(X0.0712X1OOO=7.92kg/s

2)泵的有效功率

貯槽水面為上游截面1——V,排水管與噴頭連接處為下游截面3——3"仍以截面11'為基準水

平面。在兩截面間列柏努利方程，即

22

gZ[+寸+言+匕=gZ2+/+夕+￡hf,i+Z〃/，2

式中

Zj=0Z2=14m

?0u2=2m1s

Pl=0（表壓）P2=9.807X104N/〃J（表壓）

i+Z"/2=+10i/2=\2u~

將上列數值代入柏努利方程式，并解得

W,=9.81X14+9-807X10-+12.5X22=285.4〃館

?1000

泵的有效功率為

N”匕嗎=285.4x7.92=2260%=2.26也

2.14解：本題屬于不穩定流動，槽內液面下降1m時所需要的時間，可通過微分時間內的物料衡式與

瞬間柏努利方程式求解。

在d0時間內對系統作物料衡算。設F，為瞬時進料率，D，為瞬時出料率，dA，為在d0時間內的積累量,

則在d0時間內的物料衡算試為

F'd0-D'dO=dA'

又設在d。時間內，槽內液面下降dh,液體在管內瞬間流速為u。

式中F'=0

D，=~W

dA'^-D-dh

4

則上式變為

jr

--d.udO=-D2dh

4°4

或^=-（—）2—

d°u

式（a）中瞬時液面高度h（以排液管中心線為基準）與瞬時流速u的關系，可由瞬間的柏努利方程

式獲得。

在瞬間液面1——1'與管子出口外側截面2——2,間柏努利方程式，并通過截面2——2,的中心作基準

水平面，得

22

g4+.八gZz+宇立+協

2p2p

式中Zx=hZ2=0

?l?0u2=0

P\=Pl

=20“2

將上列數值代入上式，并簡化為

9.81h=20i/2

即u=0.7戰

以上式b代入式a,得

d0=-(D\2dh=_(2.dh

J，0.7更(Q032)0.7口

dh

=-5580

4h

在下列邊界條件下積分上式，即

4=0%=2m

%=。力2=1m

電-5580j喘

解得0=-5580X2［匹_跖￡:；

=5580X2(V2-VT)=4632s=1.284。

1.15解：1）泵的軸功率

在循環管路中任選某截面為1——1',并兼為截面2——2,（意即流體由截面1——「出發，完成

一個流動循環后達到截面2——2D。在兩截面間列柏努利方程式，得

22

gza爭^力"g小事?工與

因截面1——1'與截面2——2,重合，所以

ux—u

Pi=P2

Z]=Z2

則上式可簡化為

%=￡%=￡hf,AB+X=98.1+49=147.U/kg

流體的質量流量為

Ws=匕P=36x1100/3600=11彷/s

泵的軸功率為

N=匕叱/〃=147.1xl1/0.7=2312%a2.31左％

2）B處壓強表的讀數

在兩壓強表所在的位置截面A與截面B之間列柏努利方程式，并通過截面A中心做基準水平面，得

22

gZ-9+JgZB卷+S/B

2P2P

式中ZA=0ZB=7m

UA=八

4

pA=2.5X9.807X10=2.45、1（）5乂/加2（表壓）

￡hMB=98.1J/kg

將以上數據代入柏努利方程式，解得

PB=2.45X105-<9.81X7+98.1）X1100=6.2X1047///M2（表壓）

B處壓強表的讀數為

6.2xl04-2

PR=---------=0.63奴/CM

%9.87xlO46

1.16解：1）用SI單位計算

從本教材附錄十七中查得70%醋酸在20℃時p=1069奴/加，〃=2.5x\0-3N-s/m2

d=1.5cm=0.015m

u=------------------=0.882/77/5

60x-x0.0152X1069

4

0.015x0.882x1069

則凡=5657屬于湍流

2.5乂10一2

2）用物理單位計算

p-1.069g/COT3

〃=0.025g/（cm-s）

d=\.5cm

u=88.2CM?/s

L5x88.2xl.069

R?==5657

0.025

1.17解：1）雷諾準數

dup0.014x1x850岸工右

RD=——=-----------=1488屬于滯流

e〃8

1000

2）局部速度等于平均速度處與管軸的距離

根據式1---38與式1---39,即

〃”答面，）

"2

當局部速度叫等于平均速度〃時，則

2

所以i=0.707R=0.707X7=4.95mm

局部速度等于平均速度處與管軸的距離為4.95mm處。

3)上游截面為1——V,下游截面為2——2\對于直徑相同的水平管段，p\_p2='pf

根據哈根一泊葉公式,即

32〃/〃

△Pf

d2

則液體流經管長為

(Pi-PzM(1.5—1.3)9.807xlO4x0.014?

=15w

32即32x8xl

1000

1.18解：1)1kg水流經兩截血的能量損失

在截面1——「和截面為2——2,間列柏努利方程式，并通過管軸作基準水平面，得

gZ'4+7+^gz-號4+初

式中Z1=22=0

%__________10800_________

%=2.95mls

403600X-X0.0362X1000

4

10800

=1.36m/5

u2

3600x-x0.0532xlOOO

4

???P\-Pi=pgR

P二=9.81x0.1=0.981J/kg

P

將以上各數值代入柏努利方程式，解得

「2952-1362

Z〃/=0.981+2=0981+3.43=4.411/kg

2)bpf=/?，//,=1000x4.41=441ONj

1.19解：根據哈根一泊葉公式，即

分別用下標1和2表示原來與改變管徑后的情況，兩種情況下流體的粘度及管長沒有變化，則

△pf\U2/d1、2

------二---(---)

\p「uxd>

由題知兩種情況下直徑比為

d\Id?=2

又由于唳1=，S2

即*=(H_)2=22=4

u}d2

所以也^=4x22=16

由此說明，管徑減少至原有直徑的1/2時，在液體的輸送量，物性及管長相同情況下，因流動阻力而產生

的能量損失為原來的16倍。

1.20根據直管阻力的通式，即

分別用下標1和2表示流量改變前與改變后的情況，由題知在兩種情況下管長與管徑均不變化，則

4/2=42(〃2)2

〃/121ux

根據柏拉修斯公式，即

_0.3164

4―?0.25

兩種情況下摩擦系數之比為

_（R9l）0.25

了一短

山于流量增至原有的2倍，即

%=2瞑

則史」

u22

兩種情況下液體的粘度，密度不變，所以

于是%于0.25=0.84

4

故也=0.84x22=3.36

1.21解：煙囪底端為上游截面1——r,頂端內側為下游截面2——21并以截面1——「為基準水平面，在

兩截面間列柏努利方程式，即

22

gZ|+$+—gZ2+?+區+Z儲

2p2p

Z1=0

式中?

Z2=30/77

/a〃2（煙囪截面相同，煙道氣壓強變化不大）

由于煙道氣壓強變化不大，煙道氣的密度可按1atm及400C計算，即

pM1.0133x1()5x30

3

P==0.534彷/m

RT8.316xl03(273+400)

以“表示大氣的密度，P,“與0“2分別表示煙囪底端與頂端大氣壓強，則

2

Pi=_5x9.798=pt-497V/TM

因煙囪頂端內側壓強等于同高度處的大氣壓強，故

Z

Pl=Pal=Pa\-PS2

標準狀況下空氣的密度為L293kg/m3,所以latm,20℃時空氣的密度為

273

“=1.293x=1.2kg/m3

273+20

3

于是p2=p(il-1.2x9.81x30=pul-353N/m

將以上各值代入柏努利方程式，解得

(?-49)-(p,-5)__

2％=Aa3398ix30

0.543

560-294=266J/kg

i17

其中d,=4xx1.09m

e2x(1+1.2)

煙道氣的流速為

266x1.09x2,

u=--------------------=19.7m/s

0.05x30

煙道氣的流量為

wh-3600“Zp=3600x19.7x1.2x1x0.543

=46210飯/〃

1.22解：在反應器液面1——r與管路出口內側截面2——2,間列柏努利方程式，并以截面1——r為基準

水平面，得

22

rP\-P)

gZl+—+——+匕=gZ2+~T+^+

2p2p

Z1=0

式中

Z2=15m

w,?0

明2xl04/

〃2H----:——=--------------------------------=lA3m/s

-d2p3600x-x0.0682xl073

44

5

A=_122X1.O133X1O=—2.67x104%/小(表壓)

p2=0(表壓)

將上列數值代入柏努利方程式，并整理得

2.67xlO41.432。

底U7=----------+9n.0811x1l5c+-----+〉h

e10732乙/f

=173+Z〃，

其中+

%=O068xl.43xl073=]66xi05

〃0.63xlO-3

-=—=0.0044

d68

根據口6與￡值，由［本教材圖1——24查得摩擦系數4=0.03,并由圖1——26查得各管件，閥門的

d

當量長度分別為

閘閥（全開）?0.43X2=0.86m

標準彎頭：2.2X5=llm

p...小__50+0.86+111.43_.cT/1

所r以2〃/=(0.03x-------------F0.5+4)----=32.5J/kg

0.0682

于是匕=173+32.5=205.51/俯

泵的軸功率為

2W(D205.5X2X104

N=---e---s---------------------=1631*1.63物

〃3600x0.7

1.23解：以鼓風機進口壓差計連接處為上游截面1——r,防空管口內側為下游截面2——2，,過截面1—

一r的中心作基準水平面。在兩截面間列柏努利方程式，即

gZ|+?+?自+Z%

Z.=0

式中

Z2=20m

Pi=30x9.798=294N/加？（表壓）

P2=0（表壓）

3600“）/

%=u2=--------------------=20Am/s

3600x-x0.252

4

由于氣體在系統內壓強變化不大，故氣體的密度可按latm,50℃計算，即

p=-x-273-=1.094版/陰3

22.4273+50

將以上數值代入柏努利方程式，并整理得

294

W=Yhf+9.81x20------=\hf-72.5

乙f1.094乙1

其中X〃/-〃躇+磔

小=<'一7’+:進塔+前悌）與

latm,50℃下空氣的粘度n=l.96x10-5N.S/m2

0.25x20.4x1.094

2.85X105

此1.96x10-

￡=11^=0.0006

d250

山本教材圖1——24查得X=0.019

所以X4病=（0.019趣+1+0.5）號一=1103J/版

V，,200x9.798,“一，，

*磔=-7^=1791」保

則=1103+1791=2894

風機作的有效功為

%=2894—72.5。28221/超

氣體的質量流量為

w,=3600X1.094/3600=1.094飯/s

鼓風機的有效功率為

N=eW,we.s=2822x1.094=3087%=3.0泌%

1.24解：1）閘閥部分開啟時水的流量

在貯槽水面1——1'及側壓點處截面2——2,間列柏努利方程式，并通過截面2——2,的中心作基準

水平面，得

22

gZ\+~+~=gZ2+~T~+~+^^/,1-2

2P2p

式中P\=0（表壓）

2

p2=pHggR-PH20gh=13600x9.81x0.4-1000x9.81x1.4=396307V//M

u}?0

Z1=0

z2可通過閘閥全開時的數據求取，當閘閥全關時，水靜止不動，根據流體靜力學基本方程知

PH20g(Z\+h)=PHggR(b)

式中h=1.5m

R=0.6m

將已知數值代入b,解得

13600x0.6

-1.5=6.66m

1000

Z”—=(4+7C)、=(0.025X>0.5)、=2.13〃2

將以上各值代入式a,即

u139630c2

9.81X6.66=——+-----+2.13〃-

21000

解得u=3.13m/s

水的流量為

V.=3600x=3600x-x0.12x3.13=88.5/n3//?

44

2）閘閥全開時測壓點處的壓強

在截面1——「與管路出口內側截面3——3,間列柏努利方程式，并通過管子中心線作基準水平而，得

22

SZ\+-Y+—=gZ2+-y+—+X/?/.l-3⑹

2p2p

式中Z,=6.66機

Z2=0

uxx0

P】=「2

J/J+萬\"2

Z〃八i_3=(x-y-+久)萬

35u2

=[0.025(yy+15)+0.5]y

=4.81u2

將以上數據代入c,即

9.81x6.66=—+4.81U2

2

解得u=3.51m/s

再在截面1——1，與截面2——2,間列柏努利方程式，基準水平面同前，得

22

gZ\+~+~=gZ2+~^~+~+(d)

2p2p

式中Z]=6.66m

Z2=0

Wj?0

u2?3.51m/s

Pi=0(表壓)

Z〃人2=Q5+4)g=(0.025X院+0.5)誓=26.2J/飯

將以上數值代入式d,即

3.512p…

9.81X6.66=------1----2—|-26.2

21000

解得P2=32970

1.25解：在管道進口外側（氣柜內）截面1——「與管子出口外側（設備內）截面2——2,間列柏努利方

程式，并通過管子中心線作基準水平面，得

2

4U'qPl

gZ1-1-----------1--------gZ+—+2-^-+

2P22P

式中Z|=Z2=0

W]?0

w2?0

Pi=62x9.798=607.5N/〃?2(表壓)

p2=0俵壓)

將以上數值代入上式，并簡化得

2%=鬻=8皿/紜

其中小/=〃1+今5+(￡+￡)與

因乙/da15,￡=0.54=1，所以

Z(—+15)——+1.5——=810

422

上式中A為u的函數，故要采用試差法求解。設煤氣的流速為20m/s,則由流量公式計算出管子的內

徑為

1000

*=0.42lw

3600x-x20

4

選用<|>426X6mm的鋼板卷管，管的內徑d=426-2X6=414mmo

管內的實際流速為

10000

u=-----------------=20.6m/s

3600x萬x0.4142

4

_dup0.414x20.6x0.75.,-

R0=—=----------=4.26x1055

〃0.015x10-3

-=0.2/414=0.00048

d

根據Re與￡值，查本教材圖1——24,得入=0.018,

d

將u與入代入式a的等號左側，得

SO18(577^+15)+L5X^―=7446//粒<810J/版

即區〉z為

說明“426X6mm的鋼板卷鋼合用。

1.26解：本題屬于并聯管路，以下標1表示主管，下標2表示支管。并聯管路的流動規律為

=Z〃/2

Vs=%+%

支管的能量損失為

式中4=0.03

,2+W?e2=10加

d2=0.053

272

%=--------3---------=0.343加/s

3600x-x0.0532

4

將以上各數值代入式C,得

yhf2=0.03XX=0.333J/kg

主管的能量損失為

.2

=Z〃/2=4yy=0-333

0.333x0.3x2

所以〃i=2.36mIs

V0.018x2

主管流量為

匕“=3600x-x0.32x2.36=601w3//?

4

總流量為

3

Vh=601+2.72?603.7m//?

1.27解：當BD支管的閥門關閉時，BC支管的最大排水量

在高位槽水面1——1'與BC支管出口內側截面C——C間列柏努利方程式，并以截面CC為基

準水平面，得

22

."1P\.乜cPc十1

Sz\+-+一=gZc+?+—+2〃/

2p2p

式中Z|=lbwZc=0

M1*0

Pl=Pe

UL

所以"+Z4,=9.81x11=107.9(a)

Z+Z'/,sc⑹

「I+>/M2

CQ〃2

=(0.03x----+o.5)3=23.15心(C)

0.0382

2

Z"=(003等=5.86嘖⑹

"UAB=(—")2%

九(e)

2,3242

??UAB=(彘)"BC

將式e代入式c,得

，4A=23.15x0.5〃\=11.58〃〉(f)

J,/1DoCoC

將式f,d代入式b,得

Z%=11.58,息+5.86嘖=17.44唯

v=

cUBC,并以Z〃/值代入式必解得

wBC=2.45m/s

23

VBC=3600x^0.032x2.45=7.1w//?

2)當所有閥門全開說，兩支管的排水量

根據分支管路的流動規律，則

22

Z

§c+玄+5+Zhf,Bc=gZ。+半+登+ZhfBD

兩支管出口均在同一水平面上，下游截面列于兩支管出口外側，于是上式可以簡化為

Z"fie=Zhf,BD(a)

Zhf,Bc=(%~~r*+Osc=(003X二+1)--=6.36M

\A4U.UJ4乙

2

Z儲回=(4熱+%c第=(269.24+0.5)嗑

U.U2。2

將Zhf.Bc，Zhf,BD值代入式a，得

6.36〃嘉=(269.2/1+0.5)w^D(b)

分支管路的主管與支管的流量關系為

「AB=「BC+

dAB=dBC"BC+dBD"BD

0.0382〃=0.0322〃“+0.0262〃

/IDoCDlJ

將上式整理后得

Z

uAB=0.708/BC+0.469wfi￡)(c)

在截面1——「與c——c，間列柏努利方程式，并以截面c—c，為基準水平面，得

7WI2P\

gZ|+』+」=gZc+%七91

2P

式中Z1=llmZc=0

u]?0uc=0

Pl=Pc

上式可簡化為

+Z%=107.9

前已計算出=23.15心，Z"8c=6.36〃1

所以23.15〃%+6.36M=107.9(d)

在式b,C,d中，及丸均為未知數，而2又為〃8Z)的函數，

可米用試差法求解。設〃8。=145切/s,則

0.026x1.45x1000

凡=%=37700

丁

1000

-=0.15/26=0.0058

d

根據Re與三值查本教材1——24,得入=0.034,將人與內。值代入式b，即

d

6.36嘖=(269.2x0.034+0.5)1.452

角吊得w5C=1.79m/s

將〃6°,的值代入式C，解得

zJR=0.708X1.79+0.469X1.45=1.95m/s

AD

將〃EC，“加值代入式d等號左側，即

23.15X1.952+6.36X1.792=108.4

計算結果與式d等號右側數值基本相符(108.4^107.9),所設“B。可以接受，故兩支管的排水量分別

為

23

VBC=3600x^x0.032x1.79=5.18w//?

23

VBD=3600x(x0.026x1.45=2.77/M/h

1.28解：已知孔板孔徑4)=16.4/M/H及管徑4=33/ww,則

,0.0164、2

=(------)=0.247

0.033

設凡〉R",查本教材圖1-----30查出。（）=0.626

由本教材附錄十七查得20℃甲苯的密度為866kg/m3,粘度為0.6X10-3N*s/m2。甲苯在孔板處的流速

為

2gR(Pa-P)

=c0

VP

12x9.81x0.6(13600-866)

0.626J-------------------------

866

=8.24/77/5

甲苯的流量為

九7

wh=36000〃04。2=3600x8.24x—x0.0164*■x866=5421kg/h

4

檢驗Re數

164

罐內流速多=(^/x8.24=2.04m/s

33

d[U、p0.033x2.04x866

R—------=------------------>R"

e〃0.6x1O-3

原假設正確。

第二章流體輸送機械

1.解：取。=100〃//。，由圖2-12讀得

4=18.5機，N=6.7,r)=76%

結果與讀出的〃=76%相近.

2.解：據管路特性曲線方程2-18有

AP

〃=AZ+——+/(Q)

Pg

本題中：AZ=20w

陽肉=0

‘8/+『丫Q丫

f(Q)屋卜600J

J―懸)

=6.55X10-422

于是可列出管路特性方程為:

H=20+6.55xl0T02。

3.解：（1）決定管徑：一般吸入管內的經濟流速q=1?1.3M/S,壓出管內的經濟流速。?=1.3?1.8/w/s,

已知0=80m7〃，于是

'40、24x80

4

吸入管直徑&：、3600。1萬，3600x(1-1

=0.168?0.147機

\_

"2=(^^^『=°"48~0」25%

壓出管直徑人：

今選用6"管（內徑156機機）作為吸入管；5〃管（內徑131相加）作為壓出管。

故管內實際流速分別為：

80

q=/v1.163W/5

3600x0.785(0.156)'

80

d=----------------7-------=1.65Ms

3600x0.785(0.131)2

并查得管壁絕對粗糙度￡=0.046機機

（2）水泵應供給的壓頭計算：

（a）吸水管中的壓頭損失：

雷諾數：Re=也1.163x0.156

=1.814x105

o1.007xIO-6

￡0046

相對糙度：豆=吆巴=0.0003

&156

沿程阻力系數：2=0.018（查莫迪圖）

各種局部阻力的當量長度：吸水閥乙=420,90°彎頭二=40,錐形漸縮過渡接管人=3。故汲

d、d]d、

水管中的壓頭損失共為:

h.=2—+Y—4-=0.018-^-+(420+40+3)

1,1(4412g10.156'1

=0.668加(水柱)

（b）壓出管的壓頭損失計算:

c0.131x1.65一/,八5

Re=----------=2.16xl05

1.007x10-6

￡0.046

?0.00035

不一131

4=0.018

各種局部阻力的當量長度為：閘閥乙=135,90°彎頭人=40,錐形漸擴管人=3。出口/Jd=l,

ddd

故壓出管的壓頭損失共為：

"78"16s2

h.=0.018----+（7+135+6x40+3+1）———

L0,13112X9.81

（c）泵需要產生的壓頭：

"=（九+〃2）+久“

=（3+30）+（0.668+2.45）=36.27m（水柱）

（3）考慮有一定的余裕以防意外，將壓頭和流量分別加大10%,即

0=1.1x80=88//〃

//=1.1x36.27=40/M（水柱）

（4）根據。=88m7