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1、第二章 流体流动与输送 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916 kg/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
2、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980 kg/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880 kg/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804 kg/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=
3、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1105Pa(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=1000 kg/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
4、液入塔处高出多少冷凝液密度为810 kg/m3。 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1的液体，U形管下部指示液密度为2。管与杯的直径之比d/D。试证： 11列管换热器的管束由121根252.5mm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196103Pa（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：25钢管外径为25mm，壁厚为，内径为20mm。12高位槽内的水面高于地面8m，水从1084mm的管路中流
5、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）AA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573.5mm。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=1000kg/m3。 14某鼓风机吸入管直径为200mm，在喇叭形进口处测得U型压差计读数R=25mm，指示液为水。若不计阻力损失，空气的密度为1.2kg/m3，试求管路内空气的流量。15用离心泵把20的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相
6、对位置如图所示。管路的直径均为762.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数为103Pa，水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的阻力损失可分别按hf1=2u2与hf2=10u2计算。式中u为吸入管或排出管的流速。排出管与喷头连接处的压强为103Pa（表压）。试求泵的有效功率。 16图示为30的水由高位槽流经直径不等的两段管路。上部细管直径为20mm，下部粗管直径为36mm。不计所有阻力损失，管路中何处压强最低该处的水是否会发生汽化现象17图示一冷冻盐水的循环系统。盐水的循环量为45 m3/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1100 k
7、g/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Pa18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=1000 kg/m3。19密度850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中，如图所示。高位槽液面维持恒定。塔内表压为103Pa，进料量为5m3/h。进料管为382.5mm的钢管，管内流动的阻力损失为30J/kg。问高位槽内液面应比塔的进料口高出多少20有一输水系统如图所示。输水管径为573.5mm。已知管内的
8、阻力损失按hf=45u2/2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21水以103m3/s的流量流经一扩大管段。细管直径d=40mm，粗管直径D=80mm，倒U型压差计中水位差R=170mm，求水流经该扩大管段的阻力损失hf，以mH2O表示。22贮槽内径D为2m，槽底与内径d0为32mm的钢管相连，如图所示。槽内无液体补充，液面高度h1=2m。管内的流动阻力损失按hf=20u2计算。式中u为管内液体流速。试求当槽内液面下降1m所需的时间。2390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，
9、则这一数值又为多少24由实验得知，单个球形颗粒在流体中的沉降速度ui与以下诸量有关：颗粒直径d；流体密度与粘度，颗粒与流体的密度差a；重力加速度g。试通过因次分析方法导出颗粒沉降速度的无因次函数式。25用1689mm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2104kg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103P
10、a的真空度，高位槽液面上方为大气压。管路为764mm钢管，总长50m，管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（=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=1073 kg/m3，=104Pas，=0.3mm。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383mm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）硫酸为1830kg/m3，为s，钢管的为0.3mm。28粘度为 Pas、密度
11、为900 kg/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29如图所示，某输油管路未装流量计，但在A、B两点的压力表读数分别为pA=106Pa，pB=106Pa。试估计管路中油的流量。已知管路尺寸为894mm的无缝钢管。A、B两点间的长度为40m，有6个90弯头，油的密度为820 kg/m3，粘度为 P
12、as。30欲将5000kg/h的煤气输送100km，管内径为300mm，管路末端压强为104Pa（绝压），试求管路起点需要多大的压强设整个管路中煤气的温度为20，为，标准状态下煤气的密度为m3。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382.5mm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=1650 kg/m3，粘度=s。（提示：用试差法时可先设=）。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。
13、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。设全部管路的摩擦系数均可取，且不变化，出口损失应另行考虑。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603.5mm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为，支管路的摩擦系数为。 34拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中，塔顶压强为104Pa（表压），流量20m3/h。全部输送管均为573.5mm无缝钢管，管长50m（包括局部阻力的当量长度）。碱液的密度=1500kg/m3，粘度=2103Pas。管壁粗糙度为0.3mm。试求：（1） 输送单位重量液体所需提供的外功。（2） 需向液体提供的功率。习题34 附图7
