第一章习题与作业.docx

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第一章习题与作业

1、某流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布是型曲线，其管中心最大流速为平均流速的倍，摩擦系数λ与Re的关系为。

2、水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小后，水流量将，摩擦系数，管道总阻力损失。

3．277K的水粘度为1cP，在内径为20mm的管内作稳定连续层流时的最大流速为m*s－1。

4.产生流体阻力的根本原因是。

5．由实验可确定直管摩擦系数λ与Re的关系。

层流区，摩擦系数λ与管壁的无关，λ与Re的关系为。

而阻力平方区，摩擦系数λ与无关，仅与有关。

6．牛顿粘性定律的表达式为，动力粘度（简称为粘度）μ的SI单位为，运动粘度γ的SI单位为。

7．如图U形管压差计测得:

。

a.AB间的阻力损失b.AB间的压强差

c.AB间的位头差加阻力损失d.AB间位头差

8．如右图管中充满水,U形差压计的读数为零,则_____。

2

12

1

（A）管内流体肯定处于静止状态;

（B）管内流体肯定从1流向2;

（C）管内流体肯定从2流向1;

（D）以上三种答案都不对。

9．如图1所示，液体在等径倾斜管中稳定流动，则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数Ｒ的关系式为_______。

10．如图三根等径管（其内径d1=d2=d3）内的流量相同,二测压点间距离相同。

du→dd

123456

（1）记ΔP1=P1-P2,ΔP2=P3-P4,ΔP3=P5-P6,则_______。

（2）差压计读数R1、R2、R3间关系为_________。

11、如图所示，液体分别从两容器中流出，液面保持不变，排出管径相同。

问

（1）图a中1-1′和2－2’截面的ul>u2还是ul=u2？

为什么？

（2）图a、b中Z3>Z4,其它条件不变，忽略阻力损失，则出口处的速度u3与u4哪个大？

为什么？

（3）图a、b中Z2＝Z4，则截面2－2’处的速度与u4哪个大？

为什么？

12.在本题附图所示的列管换热器内，冷溶液与热苯溶液交换热量。

换热器的外壳内径600mm，壳内装有269根Ф的热交换列管束。

215m3/h的热苯在管束内流过，从95oC被冷却到25oC，ε＝.试求

（1）苯在管束流过时因克服摩擦阻力引起的压降

（2）管束外溶液5×104kg/h，ρ＝810kg/m3，求管束外流动的流型。

13.用泵将密度1100kg/m3、粘度－3Pa*s的溶液从贮槽送至表压的密闭高位槽。

管子直径为Ф108*4mm、直管长度70m、各管件的当量长度之和为100m（不包括进口与出口阻力）。

ε＝，输送量为50m3/h，两槽液面恒定，其间垂直距离为20m，今用η＝65％、N轴＝的库存离心泵，问该泵能否完成任务？

14．用泵将敞口贮槽中的溶液送往10m高的容器中去，容器表压强为。

泵的吸入管路为Ф57mm×的无缝钢管，长6m，管路中泵进口处有一个止逆底阀，一个90。

弯头。

压出管路为Ф48mm×4mm无缝钢管，管长25m，装有闸阀（全开）一个，90。

弯头10个。

操作温度下溶液ρ＝900kg/m3，μ＝*s。

求流量为×10－3m3/s时需向单位重量（每牛顿）液体补加的能量。

（ε＝）

1．包括所有局部阻力当量长度）,当阀a全关,阀b打开时,压力表PB的读数为×104Pa。

假设阻力系数λ均为,水的密度为1000kg/m3。

（1）试计算B管道（CB段）的流速;

（2）若维持阀b的开度不变,逐渐打开阀a,直到CB、CD两管中流速相等,此时B管的流速又为多少?

[ф50,LOC=45,LCB=15,a关b开时PB=×104Pa,λ=,ρ=1000kg/m3．求（１）uCB;

（2）a打一至uCB=uCD,此时的uCB＝？

]

如下图所示,用管路连接水槽A、B、C。

已知管径都为Φ32×,点O至槽A、B、C的管长分别为6m、3m、5m（包括进出口、弯头及三通管件的局部当量长度）,三槽水面维持恒定:

支管OC上有一闸阀K,全开时的阻力系数为,管的摩擦因数估计为,流体为常温水。

试求:

（1）闸阀的局部阻力系数为多少时OB管段的流速为零?

当闸阀全开时各管段内水的流向和流量。

[Φ32×,LOA=6,LOB=3,LOC=5,ζ开=,λ=,求：

（1）ζ=?

uOB=0;

（2）全开时,流向及流量?

]

习题

1．燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知其中含%CO2，%O2，76%N2，8%H2O（体积%）。

试求温度为500℃、压强为×103Pa时，该混合气体的密度。

2．在大气压为×103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为×104Pa。

若在大气压为×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值，则真空表读数应为多少？

3．敞口容器底部有一层深0.52m的水，其上部为深3.46m的油。

求器底的压强，以Pa表示。

此压强是绝对压强还是表压强？

水的密度为1000kg/m3，油的密度为916kg/m3。

4．为测量腐蚀性液体贮槽内的存液量，采用图1-7所示的装置。

控制调节阀使压缩空气缓慢地鼓泡通过观察瓶进入贮槽。

今测得U型压差计读数R=130mmHg，通气管距贮槽底部h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。

试求贮槽内液体的储存量为多少吨？

5．一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m3。

液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求：

（1）人孔盖共受多少液柱静止力，以N表示；

（2）槽底面所受的压强是多少？

6．为了放大所测气体压差的读数，采用如图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平成20°角。

若U形管内装密度为804kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。

7．用双液体U型压差计测定两点间空气的压差，测得R=320mm。

由于两侧的小室不够大，致使小室内两液面产生4mm的位差。

试求实际的压差为多少Pa。

若计算时忽略两小室内的液面的位差，会产生多少的误差？

两液体密度值见图。

8．为了排除煤气管中的少量积水，用如图所示的水封设备，水由煤气管路上的垂直支管排出，已知煤气压强为1×105Pa（绝对压强）。

问水封管插入液面下的深度h应为若干？

当地大气压强pa=×104Pa，水的密度ρ=1000kg/m3。

9．如图示某精馏塔的回流装置中，由塔顶蒸出的蒸气经冷凝器冷凝，部分冷凝液将流回塔内。

已知冷凝器内压强p1=×105Pa（绝压），塔顶蒸气压强p2=×105Pa（绝压），为使冷凝器中液体能顺利地流回塔内，问冷凝器液面至少要比回流液入塔处高出多少？

冷凝液密度为810kg/m3。

习题6附图习题7附图

习题8附图习题9附图

1―精馏塔；2―冷凝器

10．为测量气罐中的压强pB，采用如图所示的双液杯式微差压计。

两杯中放有密度为ρ1的液体，U形管下部指示液密度为ρ2。

管与杯的直径之比d/D。

试证：

11．列管换热器的管束由121根φ25×2.5mm的钢管组成，空气以9m/s的速度在列管内流动。

空气在管内的平均温度为50℃，压强为196×103Pa（表压），当地大气压为×103Pa。

试求：

（1）空气的质量流量；

（2）操作条件下空气的体积流量；

（3）将

（2）的计算结果换算为标准状态下空气的体积流量。

注：

φ25×2.5mm钢管外径为25mm，壁厚为2.5mm，内径为20mm。

习题10附图习题11附图

1―壳体；2―顶盖；3―管束；

4―花板；5－空气进出口。

12．高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。

在本题中，水流经系统的能量损失可按hf=计算，其中u为水在管内的流速，试计算：

（1）A－A截面处水的流速；

（2）出口水的流量，以m3/h计。

13．在图示装置中，水管直径为φ57×3.5mm。

当阀门全闭时，压力表读数为×104Pa。

当阀门开启后，压力表读数降至×104Pa，设总压头损失为0.5m。

求水的流量为若干m3/h？

水密度ρ=1000kg/m3。

习题12附图习题13附图

17．图示一冷冻盐水的循环系统。

盐水的循环量为45m3/h，管径相同。

流体流经管路的压头损失自A至B的一段为9m，自B至A的一段为12m。

盐水的密度为1100kg/m3，试求：

（1）泵的功率，设其效率为；

（2）若A的压力表读数为×104Pa，则B处的压力表读数应为多少Pa？

习题16附图习题17附图1―换热器2―泵

18．在水平管路中，水的流量为2.5l/s，已知管内径d1=5cm，d2=2.5cm及h1=1m，若忽略能量损失，问连接于该管收缩面上的水管，可将水自容器内吸上高度h2为多少？

水密度ρ=1000kg/m3。

习题18附图习题19附图

20．有一输水系统如图所示。

输水管径为φ57×3.5mm。

已知管内的阻力损失按hf=45×u2/2计算，式中u为管内流速。

求水的流量为多少m3/s？

欲使水量增加20%，应将水槽的水面升高多少？

习题20附图习题21附图

23．90℃的水流入内径为20mm的管内，欲使流动呈层流状态，水的流速不可超过哪一数值？

若管内流动的是90℃的空气，则这一数值又为多少？

25．用φ168×9mm的钢管输送原油，管线总长100km，油量为60000kg/h，油管最大抗压能力为×107Pa。

已知50℃时油的密度为890kg/m3，油的粘度为·s。

假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计，试问为完成上述输送任务，中途需几个加压站？

所谓油管最大抗压能力系指管内输送的流体压强不能大于此值，否则管子损坏。

26．每小时将2×104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽（见图）。

反应器液面上方保持×103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。

管路为φ76×4mm钢管，总长50m，管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（ζ=4）、五个标准弯头。

反应器内液面与管出口的距离为15m。

若泵的效率为，求泵的轴功率。

溶液ρ=1073kg/m3，μ=×10－4Pa·s，ε=0.3mm。

习题26附图习题27附图

27．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送到敞口高位槽。

输送流量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm无缝钢管。

酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，在压送过程中设位差不变。

管路总长20m，设有一个闸阀（全开），8个标准90°弯头。

求压缩空气所需的压强为多少（表压）？

硫酸ρ为1830kg/m3，μ为·s，钢管的ε为0.3mm。

28．粘度为Pa·s、密度为900kg/m3的液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。

两容器均为敞口，液面视作不变。

管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度）。

当阀全关时，阀前、后的压力表读数分别为×104Pa和×104Pa。

现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。

试求：

（1）管路的流量；

（2）阀前、阀后压力表的读数有何变化？

习题28附图习题29附图

31.一酸贮槽通过管路向其下方的反应器送酸，槽内液面在管出口以上2.5m。

管路由φ38×2.5mm无缝钢管组成，全长（包括管件的当量长度）为25m。

由于使用已久，粗糙度应取为0.15mm。

贮槽及反应器均为大气压。

求每分钟可送酸多少m3？

酸的密度ρ=1650kg/m3，粘度μ=·s。

（提示：

用试差法时可先设λ=）。

32．水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。

AB段管长6m，内径41mm。

BC段长15m，内径25mm。

BD长24m，内径25mm。

上述管长均包括阀门及其它局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项，分支点B的能量损失可忽略。

试求：

（1）D、C两支管的流量及水槽的总排水量；

（2）当D阀关闭，求水槽由C支管流出的水量。

设全部管部的摩擦系数λ均可取，且不变化，出口损失应另行考虑。

习题32附图习题33附图

33．用内径为300mm的钢管输送20℃的水，为了测量管内水的流量，采用了如图所示的安排。

在2m长的一段主管路上并联了一根直径为φ60×3.5mm的支管，其总长与所有局部阻力的当量长度之和为10m。

支管上装有转子流量计，由流量计上的读数知支管内水的流量为2.72m3/h。

试求水在主管路中的流量及总流量。

设主管路的摩擦系数λ为，支管路的摩擦系数λ为。