食工原理課后習(xí)題與答案第一2章

第一章

1-1煙道氣的組成約為N275%,CO215%,025%,H205%（體

積百分?jǐn)?shù)）。試計(jì)算常壓下4001時(shí)該混合氣體的密度。

解：Mm=Miyi=0.75X28+0.15X44+0.05X32+0.05X18=30.1

m=pMm/RT=101.3X103X30.1/（8.314X103X

673）=0.545kg/m3

1-2已知成都和拉薩兩地的平均大氣壓強(qiáng)分別為0.095MPa和

0.062MPa。現(xiàn)有一果汁濃縮鍋需保持鍋內(nèi)絕對壓強(qiáng)為8.OkPa。

問這一設(shè)備若置于成都和拉薩兩地，表上讀數(shù)分別應(yīng)為多少？

解：成都pR=95-8=87kPa（真空度）

拉薩pR=62-8=54kPa（真空度）

1-3用如附圖所示的U型管壓差計(jì)測定吸附器內(nèi)氣體在A點(diǎn)處

的壓強(qiáng)以及通過吸附劑層的壓強(qiáng)降。在某氣速下測得R1為

400mmHg,R2為90mmHg,R3為40mmH20,試求上述值。

吸附制

解：pB=R3H20g+R2Hgg=0.04X1000X9.81+0.09X13600

X9.81=12399.8Pa(表)

pA=pB+RlHgg=12399.8+0.4X13600X9.81=65766.2Pa(表)

p=pA-pB=65766.2-12399.8=53366.4Pa(表)

1-4如附圖所示，傾斜微壓差計(jì)由直徑為D的貯液器和直徑為d

的傾斜管組成。若被測流體密度為

0,空氣密度為

,試導(dǎo)出用R1表示的壓強(qiáng)差計(jì)算式。如傾角為309時(shí)，若要

忽略貯液器內(nèi)的液面高度h的變化，而測量誤差又不得超過1%

時(shí)，試確定D/d比值至少應(yīng)為多少？

Da

d

R

1R1

p2phOP

解:由靜力學(xué)方程p=R(0-)g=Rlsin(0-)g=R1(0-)g/2

(1)

若忽略貯液器內(nèi)液面高度的變化，則斜管內(nèi)液位為：R'=R-h

液柱長度：Rr=R1-h/sin=Rl-2h

p'=R'(0-)g=Rr(0-)g/2=(R1/2-h)(0-)g

又D2h/4=d2R1'/4即h=Rl(d/D)2/[1+2(d/D)2]所

以p'=R1(0-)g/[2+4(d/D)2](2)

相對誤差為(p-p')/pWO.001

代入式(1)和(2)：(p-p')/p=1-1/[1+2(d/D)2]^0.001

解得:d/DWO.02237即D/d》44.7

1-5一虹吸管放于牛奶儲槽中，其位置如圖所示。儲槽和虹吸管

的直徑分別為D和d,若流動阻力忽略不計(jì)，試計(jì)算虹吸管的

流量。儲槽液面高度視為恒定。h解：pl/+u12/2+gzl=pl/+u

22/2+gz2

pl=p2,u1=0,zl=h,z2=0,u2=u

2gh=u2u2=(2gh)1/2qv=0.785d2u2=0.785d2(2gh)1/2

1-6密度為920kg/m3的椰子油由總管流入兩支管，總管尺寸為

57mmX3.5mm,兩支管尺寸分別為

38mmX2.5mm和25nlmX2.5mm。已知椰子油在總管中的流速

為0.8m/s,且38mmX2.5mm與25mmX2.5mm兩支管中流量

比為2.2。試分別求椰子油在兩支管中的體積流量、質(zhì)量流量、

流速及質(zhì)量流速。

解：qv=0.785X0.052X0.8=1.57X10-3m3/s

qv1+qv2=1.57X10-3m3/sqv1/qv2=2.2

qv2=1.57X10-3/3.2=4.91X10-4m3/sqv1=2.2qv2=1.079

X10-3m3/s

qm2=qv2=920X4.91X10-4=0.452kg/sqml=qv1=920X

1.079X10-3=0.993kg/s

u2=qv2/0.785d22=4.91X10-4/(0.785X0.022)=1.564m/s

ul=qv1/0.785d12=1.079X10-3/(0.785X0.0332)=1.262m/s

w2=u2=920X1.564=1438.6kg/(m2.s)wl=u1=920X

1.262=1161kg/(m2.s)

1-7用一長度為0.35m的漸縮管將輸水管路由內(nèi)徑100mm縮至

30mmo當(dāng)管內(nèi)水流量為0.52m3/h,溫

度為i(rc時(shí)，問：(1)在該漸縮管段中能否發(fā)生流型轉(zhuǎn)變；(2)

管內(nèi)由層流轉(zhuǎn)為過渡流的截面距漸縮管大端距離為多少？

解：ul=qvl/0.785d12=0.52/(3600X0.785X

0.12)=0.0184m/sRel=dlul/=0.1X0.0184X

1000/0.0013077=1407<2000

u2=qvl/0.785d22=0.52/(3600X0.785X0.032)=0.20d45m/s

Re2=d2u2/=0.03X0.2045X1000/0.0013077=4691>4000故

可以發(fā)生轉(zhuǎn)變

當(dāng)Re=2000時(shí),ud=2000X0.0013077/1000=0.0026154

ud2=qv/0.785=0.52/(3600X0.785)=1.84X10-4

兩式相除d=1.84X10-4/0.0026154=0.07035m

由比例關(guān)系(0.1-0.03)：0.35=(0.1-0.07035)：xx

=(0.1-0.07035)XO.35/(0.1-0.03)=0.148m

1-8直徑為1.0m的稀奶油高位槽底部有一排出孔，其孔徑為

15mmo當(dāng)以2.0m3/h的固定流量向高位

槽加稀奶油的同時(shí)底部排出孔也在向外排出奶油。若小孔的流量

系數(shù)Cd為0.62(Cd為孔口實(shí)際流量與理想流量之比)，試

求達(dá)到出奶油與進(jìn)奶油流量相等時(shí)高位槽的液位及所需的時(shí)間。

(假設(shè)高位槽最初是空的)

解：設(shè)任一時(shí)刻槽內(nèi)液位為h,則由柏努利方程得：

理論流速uth=(2gh)1/2實(shí)際流速：u=C0(2gh)1/2

流量：qv=d2u/4=0.785X0.0152X0.62X(2X9.81X

h)1/2=4.85X10-4h1/2

代入qv=2/3600m3/s,H=[2/(3600X4.85X

10-4)]2=1.312m

由物料衡算qv,in-qv,out=dV/d=0.785D2dh/d

dd1785.01085.4360022

4hhx=x——

4"y=hl/2,貝！]dh=2ydy,當(dāng)h=H時(shí)，y=Hl/2=l.145m

□

□

+

X

145

.1

145

.1

4

4

d

6.178

7.077

291

.2

)

077

.7

178

.6(

178

.6

2

10

6.178

7.077

d

10

2

y

y

y

y

y

e

□

□=

+

145

.1

145

.1

145

.1

4

145

.1

4s

2486

]

)

178

.6

077

.7

ln(

178

.6

291

.2

178

.6

2

[

10

]

6.178

7.077

d

291

.2

d

178

.6

2

[

lOy

y

y

y

y

1-9用壓縮空氣將密度為1081kg/m3的蔗糖溶液從密閉容器中

送至高位槽，如附圖所示。要求每批的壓送量為1.2m3,20分鐘

壓完，管路能量損失為25J/kg,管內(nèi)徑為30mm,密閉容器與高

位槽兩液面差為16mo求壓縮空氣的壓強(qiáng)為多少Pa（表壓）？

A

1

6

m

壓縮空氣

解：pl/+ul2/2+gzl=p2/+u22/2+gz2+hf

ul=0,zl=0,p2=0,z2=16m,hf=25J/kg

u2=l.2/（20X60X0.785X0.032）=1.415m/s

pl=（1.4152/2+9.81X16+25）X1081=1.987X104Pa

1-10敞口高位槽中的葡萄酒（密度為985kg/m3）經(jīng)38mmX2.5mm

的不銹鋼導(dǎo)管流入蒸儲鍋，如圖所示。高位槽液面距地面8m,

導(dǎo)管進(jìn)蒸儲鍋處距地面3m,蒸儲鍋內(nèi)真空度為8kPa。在本題特

定條件下，管路摩擦損失可按hf=6.5u2J/kg（不包括導(dǎo)管出口

的局中阻力）計(jì)算，u為葡萄酒在管內(nèi)的流速m/s。試計(jì)算：（1）

導(dǎo)管A—A截面處葡萄酒的流速；（2）導(dǎo)管內(nèi)葡萄酒的流量。

解：pl/+ul2/2+gzl=p2/+u22/2+gz2+hf

pl=0,ul=0,zl=8m,p2=-8kPa,z2=3m,u2=u

8X9,8l=-8000/985+u2/2+3X9.81+6.5u2

m/s

86

.2

7

985

8000

81

.9

5

x

uqv=0.785X0.0332X2.86=2.443X10-3m3/s

1-11如附圖所示，水從離地面18m處用273mmX5mm,長351n（包

括局部阻力損失的當(dāng)量長度）的管道連接到離地面10m處，并測

得高低兩處壓強(qiáng)分別為345kPa和415kPa（表壓）。試確定：（1）

水的流動方向；（2）若管路摩擦系數(shù)取0.026,管路中水的流

量為多少？

P348kPa

解：

ul=u2pl/+gz1=348X103/1000+18X9.81=524.58J/kg

p2/+gz2=415X103/1000+10X9.81=513.U/kg

u12/2+524.58=u22/2+513.1+0.026X(35/0.263)Xu2/2

m/s578.235026.

0263.02)1.51358.524(=xxx-=uqv=0.785X0.2632X

2.578=0.14m3/s

1-12如圖所示，槽內(nèi)水位維持不變，槽底部與內(nèi)徑為50mm的

鋼管聯(lián)結(jié)，管路中B處裝有一U型管壓差計(jì)。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)讀

數(shù)R=350nnnHg,h=1200mm。(1)閥門部分開啟時(shí)，測得R

=250mm,h=1250mm,

若AB段能量損失為10J/kg,問管內(nèi)流量為多少m3/h?(2)

閥門全開時(shí)，若AB段與BC段的能量損

失分別按hfAB=1.6u2J/kg,hfAC=7u2J/kg計(jì)算(不包

括管出口阻力），u為管內(nèi)流速。問B點(diǎn)處（壓

差計(jì)處）的壓強(qiáng)為多少？

解：

閥門全關(guān)時(shí)：

p0=RHgg=0.35X13600X9.81=4.67X104Pa（表）

HH20g=4.67X104+hH20g=4.67X104+1.2X1000X9.81

=5.847X104PaH=5.847X104/（1000X9.81）=5.96m

閥門部分開時(shí)：

pA/+uA2/2+gzA=pB/+uB2/2+gzB+hfAB

pA=0,uA=0,zA=H=5.96m,hfAB=10J/kg,

zB=0,uB=u

pB=0.25X13600X9.81+1.25X1000X9.81=4.562X104Pa

（表）

5.96X9.81=4.562X104/1000+u2/2+10

u=2.388m/sqvh=0.785X0.052X2.388X3600=16.87m3/h閥

門全開時(shí)：pA/+uA2/2+gzA=pC/+uC2/2+gzC+hfAB+h

fBC

zC=0,pC=0,uC=u

5.96X9.81=u2/2+l.6u2+7u2

u=2.535m/s

pB/+uB2/2+gzB=pC/+uC2/2+gzC+hfBC

zB=zC,pC=0,uB=uC

pB=1000X7X2.5352=2.249X104Pa（表）

1-13如圖所示的一冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)，鹽水循環(huán)量為30m3/h

時(shí)，鹽水流經(jīng)換熱器A的阻力損失為50J/kg,流經(jīng)換熱器B的

阻力損失為60J/kg,管路中流動的阻力損失為30J/kg。管路系

統(tǒng)采用同直徑管子，鹽水密度為U00kg/m3（忽略泵進(jìn)、出口的

高差）,試計(jì)算：（1）若泵的效率為68%,泵的軸功率為多少

kW?（2）若泵出口壓強(qiáng)為0.26MPa（表壓）,泵入口壓力表讀

數(shù)為多少Pa?

解：

(1)We=50+60+30=140J/kgqm=30X1100/3600=9.17kg/sP=W

eqm/=140X9.17/0.68=1.89X103W

(2)在泵出入口間列柏努利方程：

P入/+We=p出/

p入=1100X(0.26X106/1100-140)=1.06X105Pa

1-14要求以均勻的速度向果汁蒸發(fā)濃縮釜中進(jìn)料。現(xiàn)裝設(shè)一高

位槽，使料液自動流入釜中(如附圖所示)。高位槽內(nèi)的液面保

持距槽底1.5m的高度不變，釜內(nèi)的操作壓強(qiáng)為0.OIMPa(真空

度)，釜的進(jìn)料量須維持在每小時(shí)為12nl3,則高位槽的液面要

高出釜的進(jìn)料口多少米才能達(dá)到要求？已知料液的密度為

1050kg/m3,粘度為3.5cP,連接管為57mmX3.5mm的鋼管，其

長度為[(x-L5)+3]m,管道上的管件有180。回彎管一個，截止

閥(按1/2開計(jì))一個及90°彎頭一個。

解：pl/+ul2/2+gzl=p2/+u22/2+gz2+hf

pl=0,ul=0,zl=x,p2=-10kPa,z2=0,u2=u=12/(3600X0.785

XO.052）=1.7m/s

Re=du/=0.05X1.7X1050/0.0035=2.55X104

取=0.2mm,/d=0.004,=0.027；入=0.5,截止閥=9.5,彎頭=0.75,

回彎管=1.5

hf=[0.027X（x+1.5）/0.05+0.5+0.75+9.5+1.5]X

1.72/2=0.78x+18.872

9.81x=-10000/1050+l.72/2+0.78x+18.872x=l.2m

1-15如附圖所示，擬安裝一倒U型管壓差計(jì)測量L管段的阻力

損失。管內(nèi)流體密度=900kg/m3,粘度=1.5X10-3Pa.s；指示劑

為空氣0=1.2kg/m3；管內(nèi)徑d=50mm,管壁絕對粗糙度=0.3mm。

試推導(dǎo)：（1）管路條件（L,d,）和流速u一定時(shí)，傾角與

兩測點(diǎn)靜壓差p的關(guān)系以及與R讀數(shù)的關(guān)系；（2）當(dāng)流速為

2m/s,L=lm時(shí)，R讀數(shù)的預(yù)測值。

R

2

z12

L

lz2

1

d

解：pl/+ul2/2+gzl=p2/+u22/2+gz2+hf

ul=u2,z2=zl+Lsinhf=(L/d)u2/2p/=gLsin+(L/d)u2/2

對倒U形壓差計(jì)pl-gLsin-p2=R(-g

)g=R(-g)g+gLsin

當(dāng)u=2m/s時(shí)Re=2X0.05X900/0.0015=6X

104/d=0.3/50=0.006=0.023

p=950(gLsin+0.023X(1/0.05)X22/2=950gLsin+874

由950gLsin+874=R(950-1.2)X9.81+950gLsin

R=874/[(950-1.2)X9.81]=0.094m

1T6水由水箱A經(jīng)一導(dǎo)管路流入敞口貯槽B中，各部分的相對

位置如圖所示。水箱液面上方壓強(qiáng)為

0.02MPa(表壓)，導(dǎo)管為108mmX4mm的鋼管，管路中裝有一閘

閥，轉(zhuǎn)彎處均為90。標(biāo)準(zhǔn)彎頭。試

計(jì)算：(1)閘閥全開時(shí)水的流量(設(shè)直管阻力可忽略不計(jì))；

(2)閘閥1/2開時(shí)水的流量(設(shè)直管阻

力可忽略不計(jì))；(3)若此系統(tǒng)其它條件不變，僅輸水管增長

200m,此系統(tǒng)阻力為若干？

解：(1)pl/+ul2/2+gzl=p2/+u22/2+gz2+hf

p1=2X104

Pa,u1=0,zl=4m,p2=0,u2=0,z2=1.5m,

入口=0.5,出口=1,閘閥=0.17,彎頭=0.75,hf=(0.5+1+0.17+3

X0.75)Xu2/2=1.96u2

20000/1000+4X9.81=1.5X9.81+1.96u2u=4.766m/s

qv=0.785X0.12X4.766=0.0374m3/s

(2)閘閥'=4.5hf=(0.5+1+4.5+3X0.75)Xu2/2=4.125u2

20000/1000+4X9.81=1.5X9.81+4.125u2u=3.285m/s

qv=0.785X0.12X3.285=0.0258m3

/s

(3)hf=(p1-p2)/+(u12-u22)/2+g(z1-z2)

=20000/1000+0+9.81X2.5=44.53J/kg

1-17如附圖所示某含有少量可溶物質(zhì)的空氣，在放空前需經(jīng)一

填料吸收塔進(jìn)行凈化。已知鼓風(fēng)機(jī)入

口處空氣溫度為50℃,壓強(qiáng)為30nlmH20(表壓)，流量為2200m

3/ho輸氣管與放空管的內(nèi)徑均為200nlm,

管長與管件、閥門的當(dāng)量長度之和為50m(不包括進(jìn)、出塔及

管出口阻力)，放空口與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口的垂直距離為20m,空氣

通過塔內(nèi)填料層的壓降約為200mmH20,管壁絕對粗糙度可取

為0.15mm,大氣壓為0.IMPa。求鼓風(fēng)機(jī)的有效功率。

溶液

溶劑放空

氣

體50℃

氣體

解：如圖界面p1/m+u12/2+gz1+We=p2/

m+u22/2+gz2+hfpm=1X105+30X9.81/2^1X105

Pam=pmM/RT=1X105X29/(8314X323)=1.081kg/m3

p1=294.3Pa,u1=0,z1=0,p2=0,u2=0,z2=20m

u=2000/(3600X0.785X0,22)=17.69m/s=1.96X10-5Pa.s

Re=du/=0.2X17.69X1.081/(1.96X10-5)=1.95X105

/d=0.15/200=7.5X10-4=0.02

hf=(0.02X50/0.2+0.5+1)X17.692/2+200X9.81/1.081

=2832J/kg

294.3/1.081+We=20X9.81+2832

2’11'

2

We=2756J/kg

qm=2200Xl.081/3600=0.661kg/s

P=Weqm=1820W

1-18用60mmX3.5mm鋼管從敞口高位槽中引水至一常壓吸收塔

內(nèi)。高位槽液面與水噴頭出口高差

10m,管路流量最大可達(dá)15m3/h。現(xiàn)需將流量增加到25m3/h,試

求：(1)管路不變，在管路中增加一

臺泵，該泵的功率；(2)管路布局不變，換新的管子，管子的

直徑。以上計(jì)算中摩擦系數(shù)可視為不

變。

解：

(1)原來pl/m+ul2/2+gzl=p2/m+u22/2+gz2+L/d)u2/2pl=p2,

ul=0,zl=10m,u2=0,z2=0,

u=15/(3600X0.785X0.0532)=1.89m/s10X9.81=(L/d)X

1.892/2

L/d=54.95

后來pl/m+ul2/2+gzl+We=p2/m+u22/2+gz2+L/d)u'2/2

pl=p2,ul=0,zl=10m,u2=0,z2=0,u'=25/(3600X0.785X

0.0532)=3.15m/sWe=-10X9.81+54.95X3.152/2=174.4/kgq

m=25X1000/3600=6.94kg/s

P=6.94X174.4=1211W

(2)pl/m+ul2/2+gzl=p2/m+u22/2+gz2+L/dw)u"2/2

u"=25/(3600X0.785Xd2)=8.846X10-3/d”2

10X9.81=54.95X(0.053/d”)X(8.846X10-3/d”2)2/2d”

=0.075m

1-19距某植物油罐A液面2.5m深處用一根油管向油箱B放油,

連接A、B的油管為45nlmX2.5mm

不銹鋼管，長度20m,油出口距油箱B液面0.5m,如附圖所示。

該植物油的二930kg/m3,=40mPa.so

試求兩液面高度穩(wěn)定不變時(shí)，流經(jīng)管道的流量。

解：pl/m+ul2/2+gzl+We=p2/m+u22/2+gz2+hf

pl=p2,ul=0,zl=2.5m,u2=0,z2=0.5m

2.5X9.81=0.5X9.81+(X20/0.04+1+0.5)Xu2/2

設(shè)為層流，忽略進(jìn)出口損失。貝卜=64/Re

19.62=(64/du)X(L/d)Xu2/2=32uL/d2,

u=19.62X0.042X930/(32X0.04X20)=1.14m/s

Re=du/=19.62X0.04X930/0.04=1060<2000

qv=0.785X0.042X1.14=1.43X10-3m3/s

1-20為調(diào)節(jié)加熱器出口空氣的溫度，在空氣加熱器的進(jìn)出口并

聯(lián)一旁路（附圖）。已知鼓風(fēng)機(jī)出口壓強(qiáng)為0.02MPa（表），溫

度為25℃,流量為340m3/h,空氣通過換熱器的壓降為0.01MPao

若旁路管長6m,管路上標(biāo)準(zhǔn)彎頭兩個，截止閥一個（按1/2開

計(jì))，試確定當(dāng)旁路通過最大氣量為總氣量的15%時(shí)，所用管子

的規(guī)格。

加熱器

解：旁路的流量qv=340X0.15/3600=0.0142m3/s

彎頭=0.75,調(diào)節(jié)閥=9.5,=1.96X10-5Pa.s,pm=0.02X106+1

X105=1.2X105Pa

m=1.2X105X29/(8314X323)=1.296kg/sp=

m(

L/d+)X(qv/0.785d2)2/2

hf=p/m=(L/d+)Xu2/2

0.01X106=1.296X(6/d+2X0.75+9.5)X0.01422/(2X0.7852

Xd4)=l.272X10-3/d5+2.332

X10-3/d5

取=0.2mm,

試差得：d=0.0473m,/d=0.00423,=0.0322,u=8.085m/s,Re=2.53

X104

1-21溫度為2(TC的空氣以2000m3/h的流量通過194mmX6mm的

鋼管管路ABC于C處進(jìn)入一常壓設(shè)備，如附圖所示。現(xiàn)因生產(chǎn)情

況變動，C處的設(shè)備要求送風(fēng)量減少為1200m3/h。另需在管道上

的B

處接出一支管BD,要求從此支管按每小時(shí)800m

AB

3的流量分氣，于D處進(jìn)入另一常壓設(shè)備。設(shè)管道BC間和BD

間各管段局部阻力系數(shù)之和分別為7及4,試計(jì)算BD分氣支管

的直徑。

解：pB/+uB2/2+gzB

=pC/+uC2/2+gzC+hfBC=pD/+uD2/2+gzD+hfBD

pC=pD,zC=zD,uC=1200/(3600X0.785X0.1822)=12.82m/s

hfBC=7X12.822/2=575.2J/kguD=800/(3600X0.785X

d2)=0.2831/d2

hfBD=4X(0.283l/d2)2/2=0.1603/d4

12.822/2+575.2=657.4=(0.2831/d2)2/2+0.1603/d4=0.2004/d

4

d=0.132m

1-22?擬用泵將葡萄酒由貯槽通過內(nèi)徑為50mm的光滑銅管送至

白蘭地蒸儲鍋。貯槽液面高出地面3m,管子進(jìn)蒸僧鍋處高出地

面10m。泵出口管路上有一調(diào)節(jié)閥，管路總長801n(包括除調(diào)節(jié)

閥以外的所有局部阻力的當(dāng)量長度)。葡萄酒的密度為

985kg/m3,粘度為1.5mPa.s。試求：(1)在閥1/2開度和全開

兩種情況下，流動處于阻力平方區(qū)時(shí)管路特性方程；(2)流量

為15nl3/h時(shí)，兩種情況下管路所需的壓頭及功率。

解：(1)閥全開時(shí)=6.4

HL=p/g+u2/2g+z+(L/d+z)u2/2g=p/g+z+8(L/d

+z)qv2/2d4

g

=0+(10-3)+(80/0.05+6.4)qv2/(0.7852X0.054X2X

9.81)=7+2.1174X107qv2+8.47X104qv2

閥半開=9.5

HL=7+(80/0.05+9.5)qv2/(0.7852X0.054X2X

9.81)=7+2.1174X107qv2+1.257X105qv2

(2)當(dāng)qv=15/3600=4.167X10-3m3/s時(shí)，

閥全開u=4.167X10-3/(0.785X0.052)=2.12m/s

Re=2.12X0.05X985/0.0015=6.96X104=0.3164/Re

0.25=0.0195

HL=7+2.1174X107X0.0195X(4.167X10-3)2+8.47X104X

(4.167X10-3)2=15.64m

P=15.64X4.167X10-3X9.81X985=630W

閥半開

HL=7+2.1174X107X0.0195X(4.167X10-3)2+1.257X105X

(4.167X10-3)2=16.35m

P=16.35X4.167X10-3X9.81X985=658W

1-23壓強(qiáng)為0.35MPa(表壓),溫度為25℃的天然氣(以甲烷

計(jì))經(jīng)過長100m(包括局部阻力的當(dāng)量長度)25mmX3mm的

水平鋼管后，要求壓強(qiáng)保持0.05MPa(表壓)。如視為等溫流

動，天然氣的粘度為O.OllcP,鋼管的絕對粗糙度取為0.15mm,

大氣壓強(qiáng)為0.IMPao求天然氣的質(zhì)量流量。

解：pm=3X105Pam=3X105X16/(8314X298)=1.937kg/m

3

p1-p2=(0.35-0.05)X106=3X105Paln(p1/p

2)=ln(0.35/0.05)=1.946

p1-p2=w2[ln(p1/p2)+L/2d]/m3X105=w

2(1.946+100/0.038)/1.937

試差得：u=8.565m/sw=16.6m/sRe=8.565X0.019X

1.937/0.000011=2.87X104/d=0.15/19=0.00079=0.026qm

=16.6X0.785X0.0192=4.7X10-3kg/s

1-24(TC的冷空氣在直徑為600nlm的管內(nèi)流動，將畢托管插入

管的中心位置，以水為指示液，讀數(shù)為4mm,試求冷空氣的流

量。

解：管中心流速為最大流速umaxumax=[2gR(a-)/]0.5

0℃水a(chǎn)=999.9kg/m30℃空氣=1.293kg/m3,=1.72X

10~3Pa.s

umax=[2X9.81X(999.9-1.293)X0.004/1.293]0.5=7.79m/s

Remax=dumax/=0.6X7.79X1.293/(1.72X10-3)=351365(湍

流)

由Remax與u/umax關(guān)聯(lián)圖查得：u=0.85umax=0.85X

7.79=6.62m/s

qv=d2u/4=0.785X0.62X6.62=1.87m3/s=6732m3/h

1-25用一轉(zhuǎn)子流量計(jì)測定溫度為6(TC,壓強(qiáng)為0.3MPa的二氧

化碳?xì)怏w的流量。該轉(zhuǎn)子流量計(jì)上的

刻度是由20C、0.IMPa空氣標(biāo)定的，轉(zhuǎn)子材料為鋁材。當(dāng)轉(zhuǎn)子

流量計(jì)上讀數(shù)為5m3/h時(shí)，二氧化碳

的實(shí)際流量應(yīng)為多少？若將轉(zhuǎn)子換為同形狀、同大小的不銹鋼轉(zhuǎn)

子，在此讀數(shù)下二氧化碳的流量又為多少？(鋁與不銹鋼的密度

分別為fl=2670kg/m3,f2=7900kg/m3)

解：空氣：=1.2kg/m3CO2：=3X105X44/(8314X

333)=4.768kg/m3

鋁轉(zhuǎn)子：/hm5.2)

2.12670(768.4)768.42670(2.153*=-x-xx=vq不銹鋼轉(zhuǎn)子：

/hm5.2)

2.17900(768.4)768.47900(2.153f=-x-xx=vq

1-26用離心泵將敞口貯槽中的大豆油(密度為940kg/m3,粘

度為40cp)送住一精制設(shè)備中，如附

圖所示。設(shè)備內(nèi)壓強(qiáng)保持0.OIMPa(表壓)，貯槽液面與設(shè)備

入口之間的垂直距離為10m,管路為57mmX4mm的鋼管

(=0.2mm),管道總長60m(包括除孔板流量計(jì)在外的所有局

部阻力的當(dāng)量長度)。管路上裝有孔徑d0=16mm的孔板流量計(jì)。

今測得連接孔板的指示劑為水銀的U型管差壓計(jì)的讀數(shù)R

=250mm,孔板阻力可取所測得壓差的80%。試求泵消耗的軸功

率，泵的效率取為65%。

解：A0/Al=(d0/d1)2=0.107查得：C0=0.6/s

m108.9940

)94013600(25.081.92016.0785.06.0)(2342i

00-x=-xxxxxx=-=p

PPgRACqv

u=9.8X10-4/(0.785X0.0492)=0.52m/s

Re=0.52X0.049X940/0.04=598.7=64/Re=0.107

孔板壓差gR(i-)=9.81X0.25X(13600-940)=31048Pa孔板阻

力31048X0.8/940=26.42J/kg

hf=0.107X(60/0.049)X0.522/2+26.42=44.14J/kg

We=gz+p/+u2/2+hf=10X9.81+0.01X

106/940+0.522/2+44.14=153J/kg

qm=qvX9.8X104X940=0.9212kg/s

Pe=WeXqm

P=Pe/n=0.9212X153/0.65=217W

若已知C0,

則

21001100)(2□□口口□

□=-=dduugRCu主管流速PPP

1-27某油田用300mmX15mm的鋼管，將原油送到煉油廠。管

路總長160km,送油量為240000kg/h,

油管允許承受的最大壓強(qiáng)為6.OMPa(表)。已知原油粘度為187

X10-3Pa.s,密度890kg/m3,忽略兩

地高差和局部阻力損失，試求中途需要多少個泵站？

解：u=240000/(890X3600X0.785X0.272)=1.31m/s

Re=1.31X0.27X890/0.187=1682為層流=64/Re=0.03805

L=d2p/32u=0.272X6X106/(32X0.187X1.31)=5.58X104m

160X103/(5.58X104)=2.86應(yīng)用3個泵站

1-28在用水測定離心泵的性能中，當(dāng)排水量為12m3/h時(shí)，泵

的出口壓力表讀數(shù)為0.38MPa,泵入口

真空讀數(shù)為200mmHg,軸功率為2.3kW。壓力表和真空表兩測

壓點(diǎn)的垂直距離為0.4mo吸入管和壓出管的內(nèi)徑分別為68mm

和41mmo兩測點(diǎn)間管路阻力損失可忽略不計(jì)。大氣壓強(qiáng)為

0.IMPao試計(jì)算該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。

解：u1=12/(3600X0.785X0.0682)=0.918m/su2=12/(3600

XO.785X0.0412)=2.526m/s

H=[0.38X106/(1000X9,81)+200X105/(760X1000X

9.81)]+0.4+(2.5262-0.9182)/(2X9.81)=42.Im

PL=42.1X12X1000X9.81/3600=1376.7W

=1376.7/2300=59.8%

1-29某廠根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)購回一臺離心水泵，泵的銘牌上標(biāo)著：q

v=12.5m3/h、H