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1、习题解答1-41一敞口贮槽中装有油（密度为917kg/m3）和水，液体总深度为3.66m，其中油深为3m。试计算油水分界处及贮槽底面的压力，分别用绝压和表压表示。（当地大气压为101.3kPa）解：油水分界处： 表压： 绝压：贮槽底面的压力：表压： 绝压：习题1-42 附图 h1h21-42用U形压力计测量容器内液面上方的压力，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m3，h1=0.3m，h2=0.4m，R=0.4m。试求：（1）容器内的表压；（2）若容器内的表压增大一倍，压力计的读数R。解：（1）如图，1-2为等压面。 则容器内表压： （2）当容器内的表压增大一倍时，此时整理得 1-43如
2、图所示，用复式压差计测量某蒸汽锅炉液面上方的压力，指示液为水银，两U形压差计间充满水。相对于某一基准面，各指示液界面高度分别为z0=2.0m, z2=0.7m, z4=1.8m, z6=0.6m, z7=2.4m。试计算锅炉内水面上方的蒸汽压力。水 pa习题1-43 附图解：等压面： 整理得蒸汽表压为习题1-44 附图 1-44精馏塔底部用蛇管加热使液体汽化，液体的饱和蒸汽压为1.093105Pa，液体密度为950 kg/m3。采用形管出料，形管顶部与塔内蒸汽空间用一细管AB连通（见附图）。试求：（1） 为保证塔底液面高度不低于1m，形管高度H应为多少？（2） 为防止塔内蒸汽由连通管逸出，形管
3、出口液封高度H至少应为多少？解：(1) 因A、B连通，所以(2) 所以，p1p2z1z2习题1-45 附图1-45如图所示，两直径相同的密闭容器中均装有乙醇（密度为800kg/m3），底部用一连通器相连。容器1液面上方的表压为104kPa，液面高度为5m；容器2液面上方的表压为126kPa，液面高度为3m；试判断阀门开启后乙醇的流向，并计算平衡后两容器新的液面高度。解：比较两容器液面处总势能的大小。贮罐1： 贮罐2： 因 故阀门开启后乙醇将从容器2向容器1流动。设平衡时，容器1的液位上升了h米，因两容器直径相同，故同时容器2的液位也下降了h米 。平衡时，两贮罐液面处势能应相等，即 故平衡时两容
4、器液面高度分别为 1-46 附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。 习题1-46 附图解: 在贮槽液面1-1与回流管出口内侧2-2间列柏努利方程，并以1-1面为基准面: 简化: 不需要泵, 液体在压力差的作用下可自动回流至塔中。 1-47如附图所示，水由高位槽经管道从喷嘴流入大气，
5、水槽中水位恒定。已知d1=125mm ，d2=100mm ，喷嘴内径d3=75mm，U形压差计的读数R80mmHg。若忽略水在管路中的流动阻力，求水槽的高度H及喷嘴前压力表读数。解：在12截面间列柏努利方程习题1-47附图即 （1）由连续性方程 （2）将（2）代入（1）中，喷嘴处流速： 在水槽与喷嘴出口处列柏努利方程，并简化 在喷嘴前后列柏努利方程，并简化 喷嘴处压力：（表压）Z习题1-48 附图h2h1121-48如附图所示，水从倾斜直管中流过，在A与B截面间接一空气压差计，其读数R=10mm，A、B间距离为1m。试求： （1）A、B两点的压力差；（2）若管路水平放置而流量不变，则压差计读数
6、及两点的压差有何变化？解：（1）等压面 而 ，所以 整理得： （2）对于等径管路，U形压差计读数实际反映流体流经该段的能量损失。因流量不变，流动阻力不变，故U形压差计的读数没有变化，即R大小与管路放置方式无关。水平放置时，1-49 欲测定液体的粘度，通常可采用测量其通过毛细管的流速与压降的方法。已知待测液体的密度为912kg/m3，毛细管内径为2.22mm，长为0.1585m，测得液体的流量为5.3310-7m3/s时，其压力损失为131mmH2O（水的密度为996kg/m3）。不计端效应，试计算液体的粘度。解：设液体的流动为层流。液体的流速 由哈根-泊谡叶方程得 校核雷诺数 所以层流流动成立
7、，以上计算正确，该液体的粘度为9.0610-3Pas。0.3m习题1-50 附图1-50如图所示，水在f573mm的倾斜管路中流过，管路中装有U型压差计，其读数为94mmHg。AB段管长为5m，阀门的局部阻力系数为5，管内摩擦系数为0.025。试求：（1） AB两截面间的压力差；（2） 水在管中的流量；（3） 若保证水的流量及其它条件不变，而将管路水平放置，则U形压差计的读数及AB两截面间的压力差有何变化？ 解：（1）U形压差计读数直接反映两截面静压能与位能总和之差，即 （1）则A、B两截面间的压力差 （2）对于均匀的管路，U形压差计读数实际反映流体流动阻力的大小，即 （2）将阻力计算式代入，
8、 即 水流速 则水的流量 （3）当水流量及其它条件不变而将管路水平放置时，由于水的流动阻力未发生变化，而U形压差计读数又仅反映流体流动阻力的大小，因此其读数不变，仍为94mmHg。由式（1），此时，则两截面的压力差 1-51用压缩空气将密度为1200 kg/m3的碱液自低位槽送至高位槽，两槽的液面维持恒定。管子规格为603.5mm，各管段的能量损失分别为，（J/kg）（u为碱液在管内的流速）。两U形压差计中的指示液均为水银，R1=60mm, h=100mm。试求（1）压缩空气的压力p1；（2）U形压差计读数R2。习题1-51 附图4m12m解：（1） 在低位槽1与高位槽2间列柏努利方程 （表压
9、）（2）在低位槽1与B处3间列柏努利方程（表压）由静力学方程1.0m0.5mAB习题1-52 附图1-52如图所示的输水管路系统，测得A、B两点的表压分别为0.2MPa和0.15MPa。已知管子的规格为f894.5mm，A、B间管长为40m，A、B间全部局部阻力的当量长度为20m。设输送条件下水的密度为1000kg/m3，粘度为1cP，摩擦系数与雷诺数的关系为。试求：（1）A、B间的压头损失； （2）若在A、B间连接一U形压差计，指示液为汞，则其读数为多少？（3）管路中水的流量。解：（1）在A、B间列柏努利方程（2）U形压差计（3）解得 流量 1-53 某厂有一蒸汽锅炉，每小时产生烟道气360
10、000m3，通过烟囱排至大气中。烟囱底部气体压强较地面上的大气压强低25mmH2O。设烟囱是由钢板铆接而成的圆筒，内径为3.5m，烟囱中气体的平均温度为260，在此温度下烟道气的平均密度为0.6 kg/m3，平均粘度为0.028cP。大气的温度为20，在此温度下，在烟囱高度范围内，大气的平均密度为1.15 kg/m3。问此烟囱需多少米高？（设相对粗糙度）解：烟囱内气体流速为：，湍流，由摩擦系数图查得设烟囱底部为1-1截面，且为基准水平面，烟囱顶部内侧为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程式中，（表压），烟囱内侧烟气压力 等于烟囱外侧空气压力，而空气看作静止，根据静力学基本方程 （表压
11、）将各已知条件代入柏努利方程 解得：1-54 密度为800 kg/m 3的油在水平管中作层流流动。已知管内径为50mm，管长为120m（包括所有局部阻力的当量长度），管段两端的压力分别为，（均为表压）。已测得距管中心 r=0.5R（R为管子的内半径）处的点速度为0.8m/s，试确定该油品的粘度。解：根据圆形管内流体层流流动时的速度分布方程，当时，m/s， 代入 解得 平均流速 根据哈根-泊谡叶方程，层流时压力损失 则 习题1-55 附图3m 1-55附图所示为溶液的循环系统，循环量为3m3/h，溶液的密度为900kg/m3。输送管内径为25mm，容器内液面至泵入口的垂直距离为3m，压头损失为1
12、.8m，离心泵出口至容器内液面的压头损失为2.6m。试求： （1）管路系统需要离心泵提供的压头； （2）泵入口处压力表读数。 解：（1）对于循环流动系统，泵所提供的压头完全用于克服管路阻力，即 （2）在容器液面1与泵入口处2间列柏努利方程4mAB习题1-56 附图 1-56 如附图所示，将密度为920 kg/m3，粘度为 0.015Pas的液体利用位差从贮槽A送入贮槽B，A 、B槽中气相压力分别为57kPa、60kPa。管路为mm的钢管，其长度（包括所有局部阻力的当量长度）为25m。试求管内液体流量。解： 在高位槽液面1-1与管出口外侧2-2间列柏努利方程：简化 （1） 其中 设流动为层流，则，代入（1）式 （2）校核：故假设成立，以上计算有效流量 1-57 kg/m3、cP的冷却水由高位槽送往常压冷却塔喷淋（见附图），输送管尺寸为mm，直管及全部局部阻力当量长度之和为120m，设湍流时摩擦系数可按计算，试求冷却水流量。习题1-57 附图 解：在高位槽液面1与喷嘴出口2面间列柏努利方程，且以2面为基准面式中，简化 即 设流动为湍流，则 有 得 验证：为湍流，以上计算正确。冷却水流量 习题1-58 附图1-58从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。气
