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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8.5%CO2，7.5%O2，76%N2，8%H2O（体积%）。试求温度为500、压强为101.33103Pa时，该混合气体的密度。2在大气压为101.33103Pa的地区，某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84104Pa。若在大气压为8.73104Pa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
2、-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
3、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=9.8104Pa，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=1.04105Pa（绝压），塔顶蒸气压强p2=
4、1.08105Pa（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98.7103Pa。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：252.5
5、mm钢管外径为25mm，壁厚为2.5mm，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=6.5u2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3.04104Pa。当阀门开启后，压力表读数降至2.03104Pa，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
6、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24.66103Pa，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98.07103Pa（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
7、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 kg/m3，试求： （1）泵的功率，设其效率为0.65； （2）若A的压力表读数为14.7104Pa，则B处的压力表读数应为多少Pa？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=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9.8
8、07103Pa，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3.77103m3/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
9、=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，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1.57107Pa。已知50时油的密度为890kg/m3，油的粘度为0.181Pas。假
10、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26.7103Pa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0.7，求泵的轴功率。溶液=1073 kg/m3，=6.3104Pas，=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
11、，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0.012Pas，钢管的为0.3mm。28粘度为0.03 Pas、密度为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8.82104Pa和4.41104Pa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求： （
12、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=1.47106Pa，pB=1.43106Pa。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0.121 Pas。30欲将5000kg/h的煤气输送100km，管内径为300mm，管路末端压强为14.7104Pa（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0.016，标准状态下煤气的密度为0.85kg/m3。31.一酸贮槽通过管路向其下方的反应器送酸，
13、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=0.012Pas。（提示：用试差法时可先设=0.04）。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。
14、设全部管路的摩擦系数均可取0.03，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0.018，支管路的摩擦系数为0.03。 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5.88104Pa（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
