《化工原理》第四版习题答案.doc

1、第 0 页 共 30 页 化 工 原 理 第 四 版 习 题 答 案绪 论【 0-1】 1m3 水 中 溶 解 0.05kmol CO2， 试 求 溶 液 中 CO2 的 摩 尔 分数 ， 水 的 密 度 为 100kg/m3。解 水 3/ol/8CO2 的 摩 尔 分 数 4058910x【 0-2】 在 压 力 为 101325 、 温 度 为 25 条 件 下 ， 甲 醇 在 空 气 中Pa达 到 饱 和 状 态 。 试 求 ： (1)甲 醇 的 饱 和 蒸 气 压 ； (2)空 气 中 甲 醇 的 组Ap成 ， 以 摩 尔 分 数 、 质 量 分 数 、 浓 度 、 质 量 浓 度 表

2、 示 。AyAcA解 (1)甲 醇 的 饱 和 蒸 气 压 p.lg.157493628Ap.169ApkPa(2) 空 气 中 甲 醇 的 组 成摩 尔 分 数 16907325Ay质 量 分 数 (.)018629浓 度 3kmol/.ApcRT31698 8342质 量 浓 度 /AcMg01 =【 0-3】 1000kg 的 电 解 液 中 含 质 量 分 数 10%、 的 质 量 分NaOHNaCl数 10%、 的 质 量 分 数 80%， 用 真 空 蒸 发 器 浓 缩 ， 食 盐 结 晶 分 离 后2HO的 浓 缩 液 中 含 50%、 2%、 48%， 均 为 质 量 分 数

3、。 试 求 ：NaaCl2(1)水 分 蒸 发 量 ； (2)分 离 的 食 盐 量 ； (3)食 盐 分 离 后 的 浓 缩 液 量 。 在 全过 程 中 ， 溶 液 中 的 量 保 持 一 定 。aOH第 1 页 共 30 页解 电 解 液 1000kg 浓 缩 液 中10000.l=100kg =0.5（ 质 量 分 数 ）NaOHNaOH10000.l=100kg =0.02（ 质 量 分 数 ）Cl10000.8=800kg =0.48（ 质 量 分 数 ）2 2在 全 过 程 中 ， 溶 液 中 量 保 持 一 定 ， 为 100kgNaOH浓 缩 液 量 为 /.1052kg20

4、0kg 浓 缩 液 中 ， 水 的 含 量 为 2000.48=96kg， 故 水 的 蒸 发 量 为800-96=704kg浓 缩 液 中 的 含 量 为 2000.02=4kg， 故 分 离 的 量 为 100- NaCl NaCl4=96kg第 一 章 流 体 流 动流体的压力【 1-1】 容 器 A 中 的 气 体 表 压 为 60kPa， 容 器 B 中 的 气 体 真 空 度为 Pa。 试 分 别 求 出 A、 B 二 容 器 中 气 体 的 绝 对 压 力 为 若 干 帕 ， 该.420处 环 境 的 大 气 压 力 等 于 标 准 大 气 压 力 。解 标 准 大 气 压 力

5、为 101.325kPa容 器 A 的 绝 对 压 力 pkaA+61325 容 器 B 的 绝 对 压 力 B089 【 1-2】 某 设 备 进 、 出 口 的 表 压 分 别 为 -12kPa 和 157kPa， 当 地 大气 压 力 为 101.3kPa。 试 求 此 设 备 的 进 、 出 口 的 绝 对 压 力 及 进 、 出 的 压力 差 各 为 多 少 帕 。第 2 页 共 30 页解 进 口 绝 对 压 力 进 103289 pkPa出 口 绝 对 压 力 出 573 进 、 出 口 的 压 力 差 pkPapkPa157（ 2） 169 或 258 39 16 流体的密度【

6、 1-3】 正 庚 烷 和 正 辛 烷 混 合 液 中 ， 正 庚 烷 的 摩 尔 分 数 为 0.4， 试求 该 混 合 液 在 20 下 的 密 度 。解 正 庚 烷 的 摩 尔 质 量 为 ， 正 辛 烷 的 摩 尔 质 量 为/kgmol10。/kgmol14将 摩 尔 分 数 换 算 为 质 量 分 数正 庚 烷 的 质 量 分 数 10403691正 辛 烷 的 质 量 分 数 2369从 附 录 四 查 得 20 下 正 庚 烷 的 密 度 ， 正 辛 烷 的 密 度 为/kgm3184/kgm3270混 合 液 的 密 度 /3690316847mkg【 1-4】 温 度 20

7、 ， 苯 与 甲 苯 按 4:6 的 体 积 比 进 行 混 合 ， 求 其 混 合液 的 密 度 。解 20 时 ， 苯 的 密 度 为 ， 甲 苯 的 密 度 为 。/3879kgm/3867kgm混 合 液 密 度 /3046 18 mk【 1-5】 有 一 气 柜 ， 满 装 时 可 装 混 合 气 体 ， 已 知 混 合 气 体 各0组 分 的 体 积 分 数 为第 3 页 共 30 页2 24 HNCOCH.04 .3 0.7 .1操 作 压 力 的 表 压 为 5.5kPa， 温 度 为 40 。 试 求 ： (1)混 合 气 体 在操 作 条 件 下 的 密 度 ； (2)混

8、合 气 体 的 量 为 多 少 。kmol解 TKpPa273401， 35106 8（ 绝 对 压 力 ）混 合 气 体 的 摩 尔 质 量/2048203471608 mMkgmol(1)混 合 气 体 在 操 作 条 件 下 的 密 度 为/mpMkgRT38076 314(2)混 合 气 体 ， 摩 尔 体 积 为360V /.mol混 合 气 体 的 量 为 .mVnkl246 18流体静力学【 1-6】 如 习 题 1-6 附 图 所 示 ， 有 一 端 封 闭 的 管 子 ， 装 入 若 干 水 后 ，倒 插 入 常 温 水 槽 中 ， 管 中 水 柱 较 水 槽 液 面 高 出

9、 2m，当 地 大 气 压 力 为 101.2kPa。 试 求 ： (1)管 子 上 端 空 间 的绝 对 压 力 ； (2)管 子 上 端 空 间 的 表 压 ； (3)管 子 上 端 空 间的 真 空 度 ； (4)若 将 水 换 成 四 氯 化 碳 ， 管 中 四 氯 化 碳 液柱 较 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 间 的 绝 对 压 力 绝p在 水 平 面 处 的 压 力 平 衡 ， 有1.绝绝 大 气 压 力02982150 （ 绝 对 压 力 ）pghPa习 题 1-6 附 图第

10、4 页 共 30 页(2)管 子 上 端 空 间 的 表 压 表p表 绝 -大 气 压 力 =815021960 p Pa(3)管 子 上 端 空 间 的 真 空 度 真p真 表 =-19620 pPa(4)槽 内 为 四 氯 化 碳 ， 管 中 液 柱 高 度 hclh4水常 温 下 四 氯 化 碳 的 密 度 ， 从 附 录 四 查 得 为 /clkgm43159 .hm1025 94【 1-7】 在 20 条 件 下 ， 在 试 管 内 先 装 入 12cm 高 的 水 银 ， 再 在 其上 面 装 入 5cm 高 的 水 。 水 银 的 密 度 为 ， 当 地 大 气 压 力 为/35

11、0kg。 试 求 试 管 底 部 的 绝 对 压 力 为 多 少 Pa。10kPa解 水 的 密 度 /3水 =98kgm3 3102150981740p a【 1-8】 如 习 题 1-8 附 图 所 示 ， 容 器 内 贮 有 密 度 为 的 液 体 ，/31250kgm液 面 高 度 为 3.2m。 容 器 侧 壁 上 有 两 根 测 压 管 线 ， 距 容 器 底 的 高 度 分 别为 2m 及 1m， 容 器 上 部 空 间 的 压 力 （ 表 压 ）为 29.4kPa。 试 求 ： (1)压 差 计 读 数 （ 指 示 液密 度 为 ） ； (2)A、 B 两 个 弹 簧 压 力

12、表/310g的 读 数 。解 容 器 上 部 空 间 的 压 力.29 4（ 表 压 ）pkPa液 体 密 度 ， 指 示 液 密 度/31250kgm/3014kgm第 5 页 共 30 页(1)压 差 计 读 数 R=?在 等 压 面 1上p. .hRgphRgp1 00 322 0因 g， 故(2) .Apg Pa3 3321942150986410.0B【 1-9】 如 习 题 1-9 附 图 所 示 的 测 压 差 装 置 ，其 U 形 压 差 计 的 指 示 液 为 水 银 ， 其 他 管 中 皆 为水 。 若 指 示 液 读 数 为 ， 试 求 A、 B 两150Rm点 的 压

13、力 差 。解 等 压 面 1，p1水ApHg. 汞水05gBR由 以 上 三 式 ， 得 .汞 水05ABpgRg已 知 ，. /3汞015， 36Rmkgm098150198ABp316464 Pak【 1-10】 常 温 的 水 在 如 习 题 1-10 附 图 所 示的 管 路 中 流 动 ， 为 测 量 A、 B 两 截 面 间 的 压 力差 ， 安 装 了 两 个 串 联 的 U 形 管 压 差 计 ， 指 示 液习 题 1-8 附 图习 题 1-9 附 图习 题 1-10 附 图第 6 页 共 30 页为 汞 。 测 压 用 的 连 接 管 中 充 满 水 。 两 U 形 管 的

14、连 接 管 中 ， 充 满 空 气 。若 测 压 前 两 U 形 压 差 计 的 水 银 液 面 为 同 一 高 度 ， 试 推 导 A、 B 两 点 的压 力 差 与 液 柱 压 力 汁 的 读 数 之 间 的 关 系 式 。p12、R解 设 测 压 前 两 U 形 压 差 计 的 水 银 液 面 ， 距 输 水 管 中 心 线 的 距 离为 H。在 等 压 面 处21122 1汞水 气ARRpgg 22汞水BH因 ， 由 上 两 式 求 得2p()水 气12汞 gABR因 气 水故 水12汞 -ABpg【 1-11】 力 了 排 除 煤 气 管 中 的 少 量 积 水 ，用 如 习 题 1

15、-11 附 图 所 示 水 封 设 备 ， 使 水 由 煤气 管 路 上 的 垂 直 管 排 出 。 已 知 煤 气 压 力 为（ 表 压 ） ， 试 计 算 水 封 管 插 入 液 面 下 的 深10kPa度 h 最 小 应 为 若 干 米 。解 310298pmg流量与流速【 1-12】 有 密 度 为 的 液 体 ， 在 内 径 为 60mm 的 管 中 输 送 到/3180kgm某 处 。 若 其 流 速 为 ， 试 求 该 液 体 的 体 积 流 量 、 质 量 流 量/ s ()3 h与 质 量 流 速 。/kgs/2kg习 题 1-11 附 图第 7 页 共 30 页解 (1)

16、体 积 流 量 ./.22330 6 81084 4Vqdumsh(2) 质 量 流 量 /m kg3147 (3) 质 量 流 速 /().227=0 64qsA【 1-13】 如 习 题 1-13 附 图 所 示 的 套 管 式 换 热 器 ， 其 内 管 为， 外 管 为 。 内 管 中 有 密 度 为 、 流 量 为.m.52m.605 /3150kgm的 冷 冻 盐 水 流 动 。 内 、 外 管 之 间 的 环 隙 有 绝 对 压 力 为 ，/0kgh 5MPa进 、 出 口 平 均 温 度 为 ， 流 量 为 的 气 体 流 动 。 在 标 准 状 态 下0 /160kgh， 气

17、 体 的 密 度 为 。 试 求 气 体 和 盐 水 的 流 速 。(0 ， 1.325)kPa./32m解 液 体 /3150 kg内 管 内 径 . .d内 2702 液 体 质 量 流 量 ， 体 积 流 量 /50mqkgh3501Vqmh流 速 ./.液 22内 1 36744Vumsd气 体 质 量 流 量 /mqkgh0 密 度 /63气 512923km体 积 流 量 .9Vqh流 速 /u s气 221605567 334习 题 1-13 附 图 习 题1-14 附 图第 8 页 共 30 页【 1-14】 如 习 题 1-14 附 图 所 示 ， 从 一 主 管 向 两 支

18、 管 输 送 20 的水 。 要 求 主 管 中 水 的 流 速 约 为 ， 支 管 1 与 支 管 2 中 水 的 流 量 分.0ms别 为 。 试 计 算 主 管 的 内 径 ， 并 从 无 缝 钢 管 规 格 表 中 选 择 合 适/20与 1tht的 管 径 ， 最 后 计 算 出 主 管 内 的 流 速 。解 ./33水 : 20 ， 9810 tkgmkg主 管 的 流 量 /3201mqthkgh体 积 流 量 ， 流 速 /301V .ums管 径 qdu103 67853604选 择 无 缝 钢 管 ， 内 径 为 ，18mdm主 管 内 水 的 流 速 /./(.)mqus

19、d22360106 4连续性方程与伯努利方程【 1-15】 常 温 的 水 在 如 习 题 1-15 附 图 所 示 的 管 路 中 流 动 。 在 截 面1 处 的 流 速 为 ， 管 内 径 为 200mm， 截 面 2 处 的 管 内 径 为./0ms100mm。 由 于 水 的 压 力 ， 截 面 1 处 产 生 1m 高 的 水 柱 。 试 计 算 在 截 面1 与 2 之 间 所 产 生 的 水 柱 高 度 差 h 为 多 少 （ 忽 略 从 1 到 2 处 的 压 头 损失 ） ?解 ./105ums.,.dm120 1.()/2125us2pu第 9 页 共 30 页22110

20、5187pu1287Pa5019phmg习 题 1-15 附 图 习 题 1-16 附 图另 一 计 算 法 221pugg205198h m计 算 液 柱 高 度 时 ， 用 后 一 方 法 简 便 。【 1-16】 在 习 题 1-16 附 图 所 示 的 水 平 管 路 中 ， 水 的 流 量 为 。./25Ls已 知 管 内 径 , ， 液 柱 高 度 。 若 忽 略 压 头 损 失 ， 试 计5dcm.25dc1hm算 收 缩 截 面 2 处 的 静 压 头 。解 水 的 体 积 流 量 ，././32510 VqLss截 面 1 处 的 流 速 ./.122744umd截 面 2

21、处 的 流 速 ./2122051s在 截 面 1 与 2 之 间 列 伯 努 利 方 程 ， 忽 略 能 量 损 失 。221pugg1051dh .22740898h第 10 页 共 30 页截 面 2 处 的 静 压 头 水 柱.2018hm负 值 表 示 该 处 表 压 为 负 值 ， 处 于 真 空 状态 。【 1-17】 如 习 题 1-17 附 图 所 示 的 常 温 下操 作 的 水 槽 ， 下 面 的 出 水 管 直 径 为。 当 出 水 阀 全 关 闭 时 ， 压 力 表 读.573m数 为 30.4kPa。 而 阀 门 开 启 后 ， 压 力 表 读 数 降 至 20.3

22、kPa。 设 压 力 表之 前 管 路 中 的 压 头 损 失 为 0.5m 水 柱 ， 试 求 水 的 流 量 为 多 少 ?/3mh解 出 水 阀 全 关 闭 时 ， 压 力 表 读 数 30. 4kPa（ 表 压 ） 能 反 映 出 水槽 的 水 面 距 出 水 管 的 高 度 h pmg3表 1098阀 门 开 启 后 ， 压 力 表 读 数 （ 表 压 ） .2kPa从 水 槽 表 面 至 压 力 表 处 的 管 截 面 列 出 伯 努 利 方 程 ， 以 求 出 水 管 的流 速 2u 21+fpuZHg.,.305水 柱fhm. 23219810u/.205usd水 的 流 量

23、././2233053641028 4Vqdumsh【 1-18】 若 用 压 力 表 测 得 输 送 水 、 油 （ 密 度 为 ） 、 98%硫/0kgm酸 (密 度 为 )的 某 段 水 平 等 直 径 管 路 的 压 力 降 均 为 49kPa。 试 问/30kgm习 题 1-17 附 图第 11 页 共 30 页三 者 的 压 头 损 失 的 数 值 是 否 相 等 ？ 各 为 多 少 米 液 柱 ？解 从 伯 努 利 方 程 得 知 ， 等 直 径 水 平 管 的 压 头 损 失 与 压 力 降fH的 关 系 为 。pfpHgfpmg3水 水 4910= 水 柱8fH3油 油 56

24、 油 柱091fpmg3硫 酸 硫 酸 4=27 硫 酸 柱8【 1-19】 如 习 题 1-19 附 图 所 示 ， 有 一 高 位 槽 输 水 系 统 ， 管 径 为。 已 知 水 在 管 路 中 流 动 的 机 械 能 损 失 为 (u 为 管 内.m573 245fh流 速 )。 试 求 水 的 流 量 为 多 少 。 欲 使 水 的/3mh流 量 增 加 20%， 应 将 高 位 槽 水 面 升 高 多 少 米 ？解 管 径 ，.05dm机 械 能 损 失 24fuh(1) 以 流 出 口 截 面 处 水 平 线 为 基 准 面 ，,121250？Zmu45g/ums129816 4

25、623水 的 流 量 ./.Vqd mh33054701 (2) 102VV./2165 us()13Zgu(.) .Zm1378 9习 题 1-19 附 图第 12 页 共 30 页高 位 槽 应 升 高 m71852 【 1-20】 如 习 题 1-20 附 图 所 示 ， 用 离 心 泵输 送 水 槽 中 的 常 温 水 。 泵 的 吸 入 管 为 ，.m325管 的 下 端 位 于 水 面 以 下 2m， 并 装 有 底 阀 与 拦 污网 ， 该 处 的 局 部 压 头 损 失 为 。 若 截 面 处28ug2的 真 空 度 为 39.2kPa， 由 截 面 至 截 面 的 压 头 损

26、 失 为 。 试 求 ：1 21ug(1)吸 入 管 中 水 的 流 量 ， ； (2)吸 入 口 截 面 的 表 压 。/3mh1解 管 内 径 ， 水 密 度.0507dm/310kgm截 面 处 的 表 压 ， 水 槽 表 面 （ 表 压 ）2.239pkPap(1) 从 为 基 准 面 ，0至 ， 0,?12023Zmu压 头 损 失 218+=8f uHgg2201fpupZZg.23291889u/24ums水 的 流 量 ()223360 7136025 4Vqd mh(2) 从 ,121至 5Z()puggpPak2321391045088914表 压流体的黏度【 1-21】

27、当 温 度 为 20 及 60 时 ， 从 附 录 查 得 水 与 空 气 的 黏 度 各习 题 1-20 附 图第 13 页 共 30 页为 多 少 ？ 说 明 黏 度 与 温 度 的 关 系 。解 20 60水 .315Pas.3491Pas空 气 .680 .620水 温 度 升 高 ， 黏 度 减 小 ； 空 气 温 度 升 高 ， 黏 度 增 大 。雷诺数与流体流动类型【 1-22】 25 的 水 在 内 径 为 50mm 的 直 管 中 流 动 ， 流 速 为2m/s。 试 求 雷 诺 数 ， 并 判 断 其 流 动 类 型 。解 25 ， 水 的 黏 度 ， 密 度 ， 管 内

28、径.308971Pas/397kgm， 流 速.0d/ums.Re.530971204 为 湍 流8【 1-23】 (1)温 度 为 20 、 流 量 为 的 水 ， 在 的 直/4Ls.m573管 中 流 动 ， 试 判 断 流 动 类 型 ； (2)在 相 同 的 条 件 下 ， 水 改 为 运 动 黏 度 为的 油 ， 试 判 断 流 动 类 型 。./24cms解 (1) .,/.,./VdmqsPaskgm33305 410， 510982流 速 ./(.)um228 雷 诺 数 Re 53059104为 湍 流1d(2) ././vcmss2424 雷 诺 数 .e405830为

29、层 流1duv【 1-24】 20 的 水 在 的 直 管 内 流 动 。 试 求 ： (1)管 中 水m296的 流 量 由 小 变 大 ， 当 达 到 多 少 时 ， 能 保 证 开 始 转 为 稳 定 湍 流 ； (2)/s3第 14 页 共 30 页若 管 内 改 为 运 动 黏 度 为 的 某 种 液 体 ， 为 保 持 层 流 流 动 ， 管 中 最./cms2014大 平 均 流 速 应 为 多 少 ？解 (1) 水 ， 20 ， ./.,.33982， 105027kgPasdm.Re ./37 4 9415duuum体 量 流 量 /22 4307156.04Vqd s(2)

30、 ././204cmssRedu.4201u./0135ms管内流体流动的摩擦阻力损失【 1-25】 如 习 题 1-25 附 图 所 示 ， 用 U 形 管 液 柱 压 差 计 测 量 等 直 径管 路 从 截 面 A 到 截 面 B 的 摩 擦 损 失 。 若 流 体 密 度 为 ， 指 示 液 密fh度 为 ， 压 差 计 读 数 为 R。 试 推 导 出 用 读 数 R 计0算 摩 擦 损 失 的 计 算 式 。fh解 从 截 面 A 到 截 面 B 列 伯 努 利 方 程 ， 截面 A 为 基 准 面 ， 则 得 BfABfpHghpHpgh1液 柱 压 差 计 1-1 为 等 压

31、面 ABpRgRg0 2ApH由 式 得 ()1与 式 20f gh此 式 即 为 用 U 形 管 压 差 计 测 量 流 体 在 两 截 面 之 间 流 动 的 摩 擦 损 失的 计 算 式 。【 1-26】 如 习 题 1-26 附 图 所 示 ， 有 的 水 平 管 与 垂 直 管 ，.573m习 题 1-25 附 图第 15 页 共 30 页其 中 有 温 度 为 20 的 水 流 动 ， 流 速 为 。 在 截 面 A 与 截 面 B 处 各/3ms安 装 一 个 弹 簧 压 力 表 ， 两 截 面 的 距 离 为 6m， 管 壁 的 相 对 粗 糙 度。 试 问 这 两 个 直 管

32、 上 的 两 个 弹 簧 压 力 表 读 数 的 差 值 是 否 相 同 ？/.d04如 果 不 同 ， 试 说 明 其 原 因 。如 果 用 液 柱 压 差 计 测 量 压 力 差 ， 则两 个 直 管 的 液 柱 压 力 计 的 读 数 R 是 否相 同 ？ 指 示 液 为 汞 ， 其 密 度 为 。/3160kgm解 已 知 管 内 径 ， 水 的 温 度.05dt=20密 度 ， 黏 度 ， 流 速./3982kgm.3104Pas/3ums雷 诺 数 湍 流.Re.5305982du管 壁 相 对 粗 糙 度 .4查 得 摩 擦 系 数 .0293这 两 个 直 管 的 摩 擦 阻

33、力 损 失 相 同 ， 为 ./.fluhJkgd22630 9158 (1) 弹 簧 压 力 表 读 数 之 差 值 水 平 管在 A、 B 两 截 面 列 伯 努 利 方 程ABfpupugZgZh22因 ， 故 得，ABABZu. .982157015fphPak习 题 1-26 附 图第 16 页 共 30 页 垂 直 管在 A、 B 两 截 面 间 列 伯 努 利 方 程 ， 以 截 面 A 为 基 准 面 ，,ABABZLmu06 Bfpgh= .98216982574305 ABfpgZh Paka上 述 计 算 结 果 表 明 ， 垂 直 管 的 大 于 水 平 管 的 。 这

34、 是 因ABpABp为 流 体 在 垂 直 管 中 从 下 向 上 流 动 时 ， 位 能 增 大 而 静 压 能 减 小 。(2)U 形 管 液 柱 压 差 计 的 读 数 R 水 平 管 与 前 面 相 同 ， 由 伯 努 利 方 程 得 ABfph a 另 从 U 形 管 压 差 计 等 压 面 处 力 的 平 衡 ， 求 得汞ABpRgg()()ABpR bg汞 由 式 与 式 ， 求 得a)b.().()fhRmg汞 982150276 汞 柱 1 汞 柱36 垂 直 管 与 前 面 相 同 ， 由 伯 努 利 方 程 得 ()ABfpgLh c 另 从 U 形 管 压 差 计 等

35、压 面 处 力 的 平 衡 ， 求 得 汞ABpRgLRg第 17 页 共 30 页 ()ABpLgR d汞 由 式 ， 求 得与 式cd()汞fhRg从 上 述 推 导 可 知 ， 垂 直 管 与 水 平 管 的 液 柱 压 差 计 的 读 数 R 相 同 。有 了 读 数 R 值 ， 就 可 以 分 别 用 式 求 得 水 平 管 及 垂 直 管 的 及 式bd。()ABp【 1-27】 有 一 输 送 水 的 等 直 径 （ 内 径 为 d） 垂 直 管 路 ， 在 相 距 H高 度 的 两 截 面 间 安 装 一 U 形 管 液 柱 压 差 计 。 当 管 内 水 的 流 速 为 时

36、，u测 得 压 差 计 中 水 银 指 示 液 读 数 为 R。 当 流 速 由 增 大 到 时 ， 试 求 压uu差 计 中 水 银 指 示 液 读 数 是 R 的 多 少 倍 。 设 管 内 水 的 流 动 处 于 粗 糙 管完 全 湍 流 区 。解 从 习 题 2-25 与 习 题 2-28 可 知 ， U 形 管 液 柱 压 差 计 的 读 数 R与 两 截 面 间 流 体 流 动 的 摩 擦 损 失 成 正 比 ， 即 。fhfRh又 知 道 ， 在 粗 糙 管 完 全 湍 流 区 为 阻 力 平 方 区 ， 即 摩 擦 损 失 与 流fh体 流 速 的 平 方 成 正 比 ， 。u

37、fhu2由 上 述 分 析 可 知 R因 此 22u【 1-28】 水 的 温 度 为 10 ， 流 量 为 ， 在 直 径 、 长30Lh.m573为 100m 的 直 管 中 流 动 。 此 管 为 光 滑 管 。 (1)试 计 算 此 管 路 的 摩 擦 损 失 ；(2)若 流 量 增 加 到 ， 试 计 算 其 摩 擦 损 失 。90Lh解 水 在 10 时 的 密 度 ， 黏 度.397kgm第 18 页 共 30 页， 光 滑 管 。.,.,Pasdml3106 05 1(1) 体 积 流 量 /.VqLhm330流 速 ./.u sd22467 6054雷 诺 数 Re.3 0

38、918层 流16摩 擦 系 数 578摩 擦 损 失 (.)/.fluh Jkgd2 20467 3=0 81 (2) 体 积 流 量 /9 VqLhmh因 流 量 是 原 来 的 3 倍 ， 故 流 速 /ums046731 雷 诺 数 湍 流Re178560对 于 光 滑 管 ， 摩 擦 系 数 用 Blasius 方 程 式 计 算. .e()025025341376也 可 以 从 摩 擦 系 数 与 雷 诺 数 Re 的 关 联 图 上 光 滑 管 曲 线 上 查 得 ，。.037摩 擦 损 失 (.)/.22104= 37=0 75 5fluh Jkgd【 1-29】 试 求 下 列

39、 换 热 器 的 管 间 隙 空 间 的 当 量 直 径 ： (1)如 习 题 1-29 附 图 (a)所 示 ， 套 管 式 换 热 器 外 管 为 ， 内 管 为 ；m219m4(2)如 习 题 1-29 附 图 (b)所 示 ， 列 管 式 换 热 器 外 壳 内 径 为 500mm， 列 管为 的 管 子 174 根 。m5习 题 1-29 附 图第 19 页 共 30 页解 (1)套 管 式 换 热 器 ， 内 管 外 径 ， 外 管 内 径.104dm.201dm当 量 直 径 .210487ed(2) 列 管 式 换 热 器 ， 外 壳 内 径 ， 换 热 管 外 径 ， 根 数

40、.205d.1025d根174n当 量 直 径 ()(.(.).2221057405491ednm【 1-30】 常 压 下 35 的 空 气 ， 以 12m/s 的 流 速 流 经 120m 长 的 水平 管 。 管 路 截 面 为 长 方 形 ， 高 300mm， 宽 200mm， 试 求 空 气 流 动 的摩 擦 损 失 ， 设 。 0ed解 空 气 ， ， 流 速 。 管 路./.3635 ,147,1850 tkgPas/12us截 面 的 高 。amb0， 宽 2当 量 直 径 0243eadm雷 诺 数 .R.5641710湍 流85u.,05 查 得 =0 92 0e ld摩

41、擦 损 失 . /.219914feuh Jkgd【 1-31】 把 内 径 为 20mm、 长 度 为 2m 的 塑 料 管 （ 光 滑 管 ） ， 弯 成倒 U 形 ， 作 为 虹 吸 管 使 用 。 如 习 题 1-31 附 图 所 示 ， 当 管 内 充 满 液 体 ，一 端 插 入 液 槽 中 ， 另 一 端 就 会 使 槽 中 的 液 体 自 动 流 出 。 液 体 密 度 为， 黏 度 为 。 为 保 持 稳 态 流 动 ， 使 槽 内 液 面 恒 定 。 要 想 使/310kgm1Pas输 液 量 为 ， 虹 吸 管 出 口 端 距 槽 内 液 面 的 距 离 需 要 多 少

42、米 ？./h37 h解 已 知 ， 体 积 流 量,/30 210,=dmlkgmPas ./317Vqmh流 速 ././2276544Vqus第 20 页 共 30 页习 题 1-31 附 图 习 题 1-32 附 图从 液 槽 的 液 面 至 虹 吸 管 出 口 截 面 之 间 列 伯 努 利 方 程 式 ， 以 虹 吸 管出 口 截 面 为 基 准 面 22uluhgdg.Re.43015401湍 流d光 滑 管 ， 查 得 ， 管 入 口 突 然 缩 小.23 .05U 形 管 （ 回 弯 头 ） .15. 2140230506798h m【 1-32】 如 习 题 1-32 附 图

43、 所 示 ， 有 黏 度 为 、 密 度 为.17mPas的 液 体 ， 从 高 位 槽 经 直 径 为 的 钢 管 流 入 表 压 为/765kgm14的 密 闭 低 位 槽 中 。 液 体 在 钢 管 中 的 流 速 为 ， 钢 管 的 相 对 粗 糙0 1MPa /1s度 ， 管 路 上 的 阀 门 当 量 长 度 。 两 液 槽 的 液 面 保 持 不 变 ，/ 02d 50eld试 求 两 槽 液 面 的 垂 直 距 离 H。解 在 高 位 槽 液 面 至 低 位 槽 液 面 之 间 列 伯 努 利 方 程 计 算 H， 以 低位 槽 液 面 为 基 准 面 。，,.ppPau612

44、 12（ 0表 压 ） 10， 两 槽 流 速 0第 21 页 共 30 页,/,.120管 内 流 速 1管 径 06ZHumsdm液 体 密 度 /.33765， 黏 度 71kgPas雷 诺 数 .Re.4350湍 流10du/02， 查 得 67d管 长 ， 阀 门 ， 高 位 槽 的 管 入 口 ， 低 位 槽 管39lm5eld 0 5出 口 ， 90弯 头=1.07522elpuHgdg.6 2191075075397598168 m【 1-33】 如 习 题 1-33 附 图 所 示 ， 用 离 心 泵 从 河 边 的 吸 水 站 将20 的 河 水 送 至 水 塔 。 水 塔

45、 进 水 口 到 河 水 水 面 的 垂 直 高 度 为 34.5m。管 路 为 的 钢 管 ， 管 长 1800m， 包 括 全14m部 管 路 长 度 及 管 件 的 当 量 长 度 。 若 泵 的 流 量 为， 试 求 水 从 泵 获 得 的 外 加 机 械 能 为 多 少 ？/h30钢 管 的 相 对 粗 糙 度 。.02d解 水 在 20 时 ，./3982kgm.3104Pas.,6 180edml流 量 /3Vqh流 速 ./(.)226094814umsd湍 流Re .430198查 得 .25习 题 1-33 附 图第 22 页 共 30 页摩 擦 阻 力 损 失 /.2 218094516efluh Jkgd以 河 水 水 面 为 基 准 面 ， 从 河 水 水 面 至 水 塔 处 的 水 管 出 口 之 间 列 伯努 利 方 程 。外 加 机 械 能 /2 209483511530 fuWZghJkg