1、目 錄第一章 流體流動與輸送機械···············································&#

2、183;·····（2）第二章 非均相物系分離··········································

3、···············（38）第三章 傳熱·································&#

4、183;·································（44）第四章 蒸發(fā)··············

5、3;·················································

6、3;··（70）第五章 氣體吸收·············································

7、3;·················（74）第六章 蒸餾·······························

8、····································（96）第七章 固體干燥············

9、··················································

10、·（120） 1. 某煙道氣的組成為CO2 13，N2 76，H2O 11（體積） ，試求此混合氣體 在溫度 500、壓力 101.3kPa時的密度。 解：混合氣體平均摩爾質(zhì)量 M m = y i M i = (0.13 × 44 + 0.76 × 28 + 0.11× 18) × 10 ?3 = 28.98 × 10 ?3 kg/mol 混合密度 m =pM m 101.3 × 10 3 × 28.98 × 10 ?3 = = 0.457kg/m 3 8.31× (273 + 500) RT

11、2已知 20時苯和甲苯的密度分別為 879 kg/m3和 867 kg/m3,試計算含苯 40及甲苯 60（質(zhì)量）的混合液密度。 解： 1m=1a1+ 2a2=0.4 0.6 + 879 867 混合液密度 m = 871.8kg/m 3 3某地區(qū)大氣壓力為 101.3kPa，一操作中的吸收塔塔內(nèi)表壓為 130kPa。若在大氣壓力 為 75 kPa 的高原地區(qū)操作該吸收塔，且保持塔內(nèi)絕壓相同，則此時表壓應(yīng)為多少？ 解： p絕 = p a + p 表 = p a p 表 （ p 表 = ( p ap 真 )p a = 101.3130) ? 75 = 156.3kPa 4如附圖所示，密閉容器中存

12、有密度為 900 kg/m3的液體。容 器上方的壓力表讀數(shù)為 42kPa，又在液面下裝一壓力表，表中心線 在測壓口以上 0.55m，其讀數(shù)為 58 kPa。試計算液面到下方測壓口 的距離。 解：液面下測壓口處壓力 p = p0 + gz = p1 + gh z = p1 + gh ? p 0 p ? p0 (58 ? 42) × 10 3 = 1 +h= + 0.55 = 2.36m g g 900 × 9.81 5. 如附圖所示，敞口容器內(nèi)盛有不互溶的油和水，油層和水層的 厚度分別為 700mm和 600mm。在容器底部開孔與玻璃管相連。已知 油與水的密度分別為 800

13、kg/m3和 1000 kg/m3。 （1）計算玻璃管內(nèi)水柱的高度； （2）判斷 A 與 B、C 與 D 點的壓力是否相等。 解： （1）容器底部壓力 h1 h2 C 題5 附圖 A B D p = p a + 油 gh1 + 水 gh2 = p a + 水 gh h= 油 h1 + 水 h2 水 = 油 水 h1 + h2 = 800 × 0.7 + 0.6 = 1.16m 1000 （2） p A p B pC = p D 6為測得某容器內(nèi)的壓力，采用如圖所示的U形壓力計，指示 液為水銀。已知該液體密度為 900kg/m3，h=0.8m，R=0.45m。試計 算容器中液面上方的表

14、壓。 解：如圖，1-2 為等壓面。 1 2 p1 = p + gh p 2 = p a + 0 gR 題 6 附圖 p + gh = p a + 0 gR 則容器內(nèi)表壓： p ? p a = 0 gR ? gh = 13600 × 0.45 × 9.81 ? 900 × 0.8 × 9.81 = 53.0 kPa 7如附圖所示，水在管道中流動。為測得A-A、 B-B截面的壓力差，在管路上方安裝一U形壓差計， 指示液為水銀。已知壓差計的讀數(shù)R180mm，試計 算A-A、B-B截面的壓力差。已知水與水銀的密度 分別為 1000kg/m3和 13600 kg/

15、m3。 解：圖中，1-1面與 2-2面間為靜止、連續(xù)的 同種流體，且處于同一水平面，因此為等壓面，即 題7 附圖 p1 = p1' ，p 2 = p 2'2 又 p1' = p A ? gm p1 = p 2 + 0 gR = p 2' + 0 gR = p B ? g (m + R) + 0 gR 所以 p A ? gm = p B ? g (m + R) + 0 gR 整理得 p A ? p B = ( 0 ? ) gR 由此可見， U 形壓差計所測壓差的大小只與被測流體及指示液的密度、讀數(shù) R 有關(guān)， 而與 U 形壓差計放置的位置無關(guān)。 代入數(shù)據(jù) p A

16、? p B = (13600 ? 1000) × 9.81 × 0.18 = 22249Pa 8用U形壓差計測量某氣體流經(jīng)水平管道兩截面的壓力差，指示液為水，密度為 1000kg/m3，讀數(shù)R為 12mm。為了提高測量精度，改為雙液體U管壓差計，指示液A為含 40 乙醇的水溶液，密度為 920 kg/m3，指示液C為煤油，密度為 850 kg/m3。問讀數(shù)可以放大 多少倍？此時讀數(shù)為多少？ 解：用 U 形壓差計測量時，因被測流體為氣體，則有 p1 ? p 2 Rg 0 用雙液體 U 管壓差計測量時，有 p1 ? p 2 = R ' g ( A ? C ) 因為所測壓

17、力差相同，聯(lián)立以上二式，可得放大倍數(shù) 0 R' 1000 = = = 14.3 R A ? C 920 ? 850 此時雙液體 U 管的讀數(shù)為 R ' = 14.3R = 14.3 × 12 = 171.6mm 9圖示為汽液直接混合式冷凝器，水蒸氣與冷水相遇被冷凝為 水，并沿氣壓管流至地溝排出。現(xiàn)已知真空表的讀數(shù)為 78kPa，求氣 壓管中水上升的高度 h。 解: p + gh = p a 題9 附圖 3 水柱高度 h= pa ? p 78 × 10 3 = 3 = 7.95m g 10 × 9.81 10硫酸流經(jīng)由大小管組成的串聯(lián)管路，其尺寸分別

18、為76×4mm和57×3.5mm。已 知硫酸的密度為 1830 kg/m3，體積流量為 9m3/h,試分別計算硫酸在大管和小管中的（1）質(zhì) 量流量； （2）平均流速； （3）質(zhì)量流速。 解: (1) 大管: 76× 4mm m s = V s ? = 9 × 1830 = 16470kg/h u1 =Vs 0.785d2=9 / 3600 0.785 × 0.068 2 = 0.69m/s G1 = u1 = 0.69 × 1830 = 1262.7kg/(m 2 ? s) (2) 小管: 57× 3.5mm 質(zhì)量流量不變

19、u2 = Vs 2 0.785d 2 m s 2 = 16470kg/h = 9 / 3600 0.785 × 0.05 2 = 1.27m/s 或: u 2 = u1 ( d1 2 68 ) = 0.69( ) 2 = 1.27 m/s d2 50 G 2 = u 2 ? = 1.27 × 1830 = 2324.1kg/(m 2 ? s) 11如附圖所示，用虹吸管從高位槽向反應(yīng)器加料，高位槽與反應(yīng)器均與大氣相通，且 高位槽中液面恒定?，F(xiàn)要求料液以 1m/s 的流速在管內(nèi)流動，設(shè)料液在管內(nèi)流動時的能量損 失為 20J/kg（不包括出口） ，試確定高位槽中的液面應(yīng)比虹吸管的

20、出口高出的距離。 解: 以高位槽液面為 1-1面,管出口內(nèi)側(cè)為 2-2面,在 1-1 2-2間列柏努 力方程: z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 簡化: 1 2 H = ( u2 + W f ) / g 2 1 = ( × 1 + 20) ÷ 9.81 = 2.09m 2 4 12一水平管由內(nèi)徑分別為 33mm及 47mm的兩段直管組成，水在小管內(nèi)以 2.5m/s的速 度流向大管，在接頭兩側(cè)相距 1m的 1、2 兩截面處各接一測壓管，已知兩截面間的壓頭損失 為 70mmH2O，問兩測壓管中的水位哪一個高，

21、相差多少？并作分析。 解：1、2 兩截面間列柏努利方程： h z1 + p1 p 1 2 1 2 + u1 = z 2 + 2 + u2 + h f g 2 g g 2 g d u 2 = u1 ? 1 ?d ? 2 ? ? 33 ? ? = 2.5? ? = 1.23m/s ? ? 47 ? ? 2 2 其中： z1 = z 2 h = 1 2 p1 ? p 2 1 1 2 2 = (u 2 ? u1 ) + h f = (1.23 2 ? 2.5 2 ) + 0.07 = ?0.17 m g 2g 2 × 9.81 說明 2 截面處測壓管中水位高。這是因為該處動能小，因而靜壓能高

22、。 13如附圖所示，用高位槽向一密閉容器送水，容器中的 表壓為 80kPa。已知輸送管路為 48× 3.5 mm 的鋼管，管路系 統(tǒng)的能量損失與流速的關(guān)系為 W f = 6.8u 2 （不包括出口能量 損失） ，試求： （1） 水的流量； （2） 若需將流量增加 20，高位槽應(yīng)提高多少 m？ 解： （1）如圖在高位槽液面 1-1 與管出口內(nèi)側(cè) 2-2 間列柏努利方程 題 13 附圖 10m z1 g + p2 p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 （1） 簡化： z1 g = 1 2 + u2 + W f 2 即 解得 流量 10

23、× 9.81 = 80 × 10 3 1 2 2 + u 2 + 6.8u 2 1000 2 u 2 = 1.57m/s VS = 4 d 2 u 2 = 0.785 × 0.0412 × 1.57 = 2.07 × 10 ?3 m 3 / s = 7.45m 3 /h 5 ' （2）流量增加 20，則 u 2 = 1.2 × 1.57 = 1.88m/s 此時有 z '1 g = ' z1 = ( p2 1 2 + u ' 2 + W ' f 2 80 × 10 3 1 + 

24、5; 1.88 2 + 6.8 × 1.88 2 ) / 9.81 = 10.78m 1000 2 即高位槽需提升 0.78m。 14 附圖所示的是丙烯精餾塔的回流系統(tǒng)， 丙烯由貯槽回 流至塔頂。丙烯貯槽液面恒定，其液面上方的壓力為 2.0MPa （表壓） ，精餾塔內(nèi)操作壓力為 1.3MPa（表壓） 。塔內(nèi)丙烯管 出口處高出貯槽內(nèi)液面 30m，管內(nèi)徑為 140mm，丙烯密度為 600kg/m3。現(xiàn)要求輸送量為 40×103kg/h，管路的全部能量損 失為 150J/kg（不包括出口能量損失） ，試核算該過程是否需要 泵。 解:在貯槽液面 1-1與回流管出口外側(cè) 2-2間列柏

25、努利方程: 題 14 附圖 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 p1 + We = z 2 g + p 2 ? p1 p2 1 2 + u2 + W f 2 簡化: We = ms 2 1 2 + u2 + z2 g + W f 2 40 × 10 3 × 600 3600 = 1.2m/s 0.785 × 0.14 2 u2 = 0.785d = We = (1.3 ? 2.0) × 10 6 1 + × 1.2 2 + 30 × 9.81 + 150 6

26、00 2 = ?721.6J/kg 不需要泵,液體在壓力差的作用下可自動回流至塔中 15用壓縮空氣將密閉容器中的硫酸壓送至敞口高位 輸送管路為37×3.5mm 如附圖所示。 輸送量為 2m3/h， 槽， 6 題 15 附圖 的無縫鋼管。兩槽中液位恒定。設(shè)管路的總壓頭損失為 1m（不包括出口） ，硫酸的密度為 1830 kg/m3。試計算壓縮空氣的壓力。 解: 以容器中液面為 1-1面,管出口內(nèi)側(cè)為 2-2面,且以 1-1面為基準(zhǔn),在 1-12-2間列柏努力方程: p1 p 1 2 1 2 u1 + z1 = 2 + + u2 + z2 + h f g 2 g 2g 簡化: p1 1

27、2 = u2 + z2 + h f g 2 g 其中: u 2 = Vs 2 / 3600 = = 0.786m/s 2 0.785 × 0.03 2 d 4 代入: p1 = g ( 1 2 u2 + z2 + h f ) 2g 1 × 0.786 2 + 12 + 1) 2 × 9.81 = 1830 × 9.81 × ( = 234kPa (表壓) 16某一高位槽供水系統(tǒng)如附圖所示，管子規(guī)格為45×2.5mm。當(dāng)閥門全關(guān)時，壓 力表的讀數(shù)為 78kPa。當(dāng)閥門全開時，壓力表的讀數(shù)為 75 kPa，且此時水槽液面至壓力表處 的能量

28、損失可以表示為 W f = u 2 J/kg（u 為水在管內(nèi)的流速） 。 試求： （1）高位槽的液面高度； 。 （2）閥門全開時水在管內(nèi)的流量（m3/h） 解: (1) 閥門全關(guān),水靜止 題 16 附圖 1 h p = gh h = p 78 × 10 3 = 3 = 7.95m g 10 × 9.81 (2) 閥門全開: 在水槽 1-1面與壓力表 2-2面間列柏努力方程: 7 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 p2 1 2 + u2 + W f 2 簡化: z1 g = 7.95 × 9.81

29、 = 解之: 75 × 10 3 1 2 2 + u2 + u2 1000 2 u 2 = 1.412m/s 4 流量: Vs = d 2 u 2 = 0.785 × 0.04 2 × 1.412 = 1.773 × 10 ?3 m 3 /s = 6.38m 3 /h 17用泵將常壓貯槽中的稀堿液送至蒸發(fā)器中濃縮，如附圖所示。泵進口管為89× 3.5mm， 堿液在其中的流速為 1.5m/s； 泵出口管為76×3mm。 貯槽中堿液的液面距蒸發(fā)器入口處的垂直距離為 7m。堿液在 管路中的能量損失為 40J/kg（不包括出口）蒸發(fā)器內(nèi)堿液蒸

30、發(fā) 壓力保持在 20kPa（表壓） ，堿液的密度為 1100kg/m3。設(shè)泵的 效率為 58，試求該泵的軸功率。 解：取貯槽液面為 1-1 截面，蒸發(fā)器進料口管內(nèi)側(cè)為 2-2 截面，且以 1-1 截面為基準(zhǔn)面。 在 1-1 與 2-2 間列柏努利方程： 題 17 附圖 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 We = ( z 2 ? z1 ) g + z1=0； z2=7m； （a） 或 p ? p1 1 2 2 (u 2 ? u1 ) + 2 + W f 2 （b） 其中： p1=0（表壓） u10 ； p2=20&#

31、215;10 Pa（表壓） 3 已知泵入口管的尺寸及堿液流速， 可根據(jù)連續(xù)性方程計算泵出口管中堿液的流速： u 2 = u入 ( d入 2 82 ) = 1.5( ) 2 = 2.06 m/s d2 70 =1100 kg/m3， Wf=40 J/kg 8 將以上各值代入（b）式，可求得輸送堿液所需的外加能量 We = 7 × 9.81 + 堿液的質(zhì)量流量 1 20 × 10 3 × 2.06 2 + + 40 = 129 2 1100 J/kg ms = 4 d 2 u 2 = 0.785 × 0.07 2 × 2.06 × 110

32、0 = 8.72 2 kg/s 泵的有效功率 N e = We m s = 129 × 8.72 = 1125W = 1.125kW 泵的效率為 58%，則泵的軸功率 N= Ne = 1.125 = 1.94 0.58 kW 18如附圖所示，水以 15m3/h的流量在傾斜管中流過，管內(nèi)徑由 100mm縮小到 50mm。 A、B兩點的垂直距離為 0.1m。在兩點間連接一U形壓差計，指示劑為四氯化碳，其密度為 1590 kg/m3。若忽略流動阻力，試求： （1） U 形管中兩側(cè)的指示劑液面哪側(cè)高，相差多少 mm？ （2） 若保持流量及其他條件不變， 而將管路改為水平放置， 壓差計的讀數(shù)有

33、何變化? 則 解：在 1-1 與 2-2 截面間列柏努利方程 z1 g + 其中： u1 = p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 = 15 / 3600 0.785 × 0.12 = 0.531m/s VS 0.785d 12 u2 = VS 2 0.785d 2 = 15 / 3600 0.785 × 0.05 2 = 2.123m/s 題 18 附圖 z 2 ? z1 = 0.1m W f = 0 （1） p1 ? p 2 1 2 = ( z 2 ? z1 ) g + (u 2 ? u12 ) 2 = 0.1 

34、15; 9.81 + 0.5 × (2.1232 ? 0.5312 ) = 3.093 由靜力學(xué)基本方程： 9 ( p1 + gz1 ) ? ( p 2 + gz 2 ) = ( 0 ? ) gR R= = ( p1 + gz1 ) ? ( p 2 + gz 2 ) ( p1 ? p 2 ) + g ( z1 ? z 2 ) = ( 0 ? ) g ( 0 ? ) g 3.093 × 1000 ? 1000 × 9.81× 0.1 = 0.365m (1590 ? 1000) × 9.81 （2） 故 U 形壓差計兩側(cè)為左低右高。 （2）當(dāng)管路

35、水平放置時： 由柏努利方程 p1 ? p 2 p1 ? p 2 = 1 2 (u 2 ? u12 ) 2 Rg ( 0 ? ) 由靜力學(xué)方程 = = 兩式聯(lián)立： Rg ( 0 ? ) 1 2 (u 2 ? u12 ) 2 可見，流量不變時， u1 , u 2 不變，即 U 形壓差計讀數(shù)不變。 19附圖所示的是冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)。鹽水的密度為 1100 kg/m3，循環(huán)量為 45 m3/h。 管路的內(nèi)徑相同，鹽水從A流經(jīng)兩個換熱器至B的壓頭損失為 9m，由B流至A的壓頭損失為 12m，問： （1）若泵的效率為 70，則泵的軸功率為多少？ （2）若 A 處壓力表的讀數(shù)為 153kPa，則 B 處壓力

36、表的讀數(shù) 為多少？ 解: (1) 對于循環(huán)系統(tǒng): H e = h f = 9 + 12 = 21m 題 19 附圖 N e = H e ? V s g = 21× 45 軸功率 : N = 3600 × 1100 × 9.81 = 2.83kW N e 2.83 = = 4.04kW 0.7 (2) A B列柏努力方程: pA p 1 2 1 2 + uA + zA = B + u B + z B + h fAB g 2 g g 2 g 10 簡化: p A pB = + z B + h fAB g g 153 × 10 3 = p B + 1100 &

37、#215; 9.81× (7 + 9) p B = ?19656 p a (表) B 處真空度為 19656 Pa。 20用離心泵將 20水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。泵吸入與壓出管 路直徑相同，均為76×2.5mm。水流經(jīng)吸入與壓出管路（不包括噴頭）的能量損失分別 ，式中，u 為水在管內(nèi)的流速。在操作條件下，泵入 為 W f 1 = 2u 2 及 W f 2 = 10u 2 （J/kg） 口真空表的讀數(shù)為 26.6kPa，噴頭處的壓力為 98.1kPa（表壓） 。 試求泵的有效功率。 解：以水槽液面為 1-1 截面，泵入口處為 2-2 截面，且以 1-1 面為

38、基準(zhǔn)面。在兩截面間列柏努利方程 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2 + W f 1 2 2 p2 1 2 + u2 + W f 1 = 0 2 簡化為 z2 g + 題 20 附圖 即 解得 1.5 × 9.81 ? u 2 = 2.18m/s 26.6 × 10 3 1 2 2 + u 2 + 2u 2 = 0 1000 2 在水槽 1-1 截面與噴頭處 3-3 截面間列柏努利方程 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 3 g + 3 + u 3 + W f 2 2 p3 1 2 + u3 + W

39、 f 2 簡化為 We = z 3 g + p3 即 其中 We = z 3 g + u = u 3 = u 2 = 2.18m/s p 1 2 2 + u 3 + 2u 2 + 10u 2 = z 3 g + 3 + 12.5u 3 2 11 則 水的流量： 泵有效功率 We = 14 × 9.81 + m S = Vs = 98.1 × 10 3 + 12.5 × 2.18 2 = 294.8J/kg 1000 2 d u = 0.785 × 0.0712 × 2.18 × 1000 = 8.63kg/s 4 N e = m S

40、We = 8.63 × 294.8 = 2544W = 2.544kW 2125水以 35m3/h的流量在76×3mm的管道中流動，試判斷水在管內(nèi)的流動類型。 解: 查附錄 25水物性: = 996.95kg/m 3 , = 0.903cP u= Vs 0.785d 2 = 3600 = 2.53m/s 0.785 × 0.07 2 35 Re = du = 0.07 × 996 .95 × 2.53 = 1.955 × 10 5 ? 4000 ?3 0.903 × 10 為湍流 22運動黏度為 3.2×10 5m

41、2/s的有機液體在76×3.5mm的管內(nèi)流動，試確定保持管 內(nèi)層流流動的最大流量。 解: Re = du du = = 2000 2000 2000 × 3.2 × 10 ?5 = = 0.927m/s 0.069 d 2 d u max = 0.785 × 0.069 2 × 0.927 = 3.46 × 10 ?3 m 3 /s 4 u max = Vmax = = 12.46m 3 /h 長 23 計算 10水以 2.7×10 3m3/s的流量流過57×3.5mm、 20m水平鋼管的能量損失、 （設(shè)管壁的粗糙

42、度為 0.5mm） 壓頭損失及壓力損失。 解: u= Vs 0.785d 2 = 2.7 ×10 ?3 0.785 × 0.05 2 = 1.376m/s 10水物性: = 999.7 kg/m 3 , = 1.305 × 10 ?3 p a ? s Re = du 0.05 × 999.7 ×1.376 = = 5.27 ×10 4 1.305 ×10 ?3 12 d = 0.5 = 0.01 50 查得 = 0.041 l u2 20 1.376 2 = 0.041 × × = 15.53J/kg d

43、 2 0.05 2 W f = h f = W f / g = 1.583m Pf = W f ? = 15525Pa 24. 如附圖所示，水從高位槽流向低位貯槽，管路系統(tǒng)中有兩個 90o標(biāo)準(zhǔn)彎頭及一個截 止閥，管內(nèi)徑為 100mm，管長為 20m。設(shè)摩擦系數(shù) = 0.03 ，試求： （1） 截止閥全開時水的流量； （2） 將閥門關(guān)小至半開，水流量減少的百分?jǐn)?shù)。 解：如圖取高位槽中液面為 1-1面，低位貯槽液面為 2-2截面，且以 2-2面為基準(zhǔn) 面。在 1-1與 2-2截面間列柏努利方程： 1 2 p 1 2 p z1 g + u1 + 1 = z 2 g + u 2 + 2 + W f 2

44、 2 其中： z1=4； z2=0； 簡化得 u10； u20； p1=0（表壓） ； p2=0（表壓） 1 1 4m 2 2 z1 g = W f 題 24 附圖 各管件的局部阻力系數(shù)： 進口突然縮小 90o標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2 個 截止閥（全開） 出口突然擴大 = 0.5 = 0.75 × 2 = 1.5 = 6.0 = 1.0 = 0.5 + 1.5 + 6.0 + 1.0 = 9.0 l ? u2 ? 20 ? u 2 ? W f = ? + ? = ? 9.0 + 0.03 × = 7.5u 2 ? d? 2 ? 0.1 ? 2 ? 13 4 × 9.81 =

45、7.5u 2 u = 2.29 m/s 水流量 VS = 2 d u = 0.785 × 0.12 × 2.29 = 0.018m 3 / s = 64.8m 3 / h 4 （2）截止閥關(guān)小至半開時： 截止閥半開的局部阻力系數(shù) 此時總阻力 = 9.5 l ? u' 20 ? u ' ? ? ' W f = ? ' + ? = ?12.5 + 0.03 × = 9.25u '2 ? d? 2 ? 0 .1 ? 2 ? 閥門關(guān)小后，局部阻力發(fā)生變化，但由于高位槽高度 z1 不變，所以管路總阻力不變， 即 W f = W f &

46、#39; 2 2 7.5u 2 = 9.25u '2 VS u' = = VS u 即流量減少 10。 ' 7 .5 = 0 .9 9.25 25如附圖所示，用泵將貯槽中 20的水以 40m3/h的流量輸送至高位槽。兩槽的液位 恒定，且相差 20m，輸送管內(nèi)徑為 100mm，管子總長為 80m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長 度） 。試計算泵所需的有效功率。(設(shè)管壁的粗糙度為 0.2mm) 解: u= 40 Vs 3600 = 1.415m/s = 2 0.785 × 0.12 d 4 20水物性： = 998.2kg/m 3 , = 1.005cP Re = du

47、 0.1× 998.2 × 1.415 = = 1.405 × 10 5 ?3 1.005 × 10 根據(jù) / d = 0.2 / 100 = 0.002 ，查得 = 0.025 題 25 附圖 在貯槽 1 截面到高位槽 2 截面間列柏努力方程: z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 14 簡化: 而: We = z 2 g + W f W f = l + le u 2 80 1.415 2 = 0.025 × × = 20.0J/kg d 2 0.1 2 W

48、e = 20 × 9.81 + 20.0 = 216.2J/kg m s = V s ? = 40 3600 × 998.2 = 11.09kg/s Ne = We ? m s = 216.2 × 11.09 = 2398W 2.40kW 26 有一等徑管路如圖所示， A 至 B 的總能量損失為 W f 。 從 若壓差計的讀數(shù)為 R，指示液的密度為 0 ，管路中流體的密度為 ，試推導(dǎo) W f 的計算式。 解：在 A-B 截面間列柏努利方程，有 p 1 2 1 2 zAg + + u A = z B g + B + u B + W f 2 2 等徑直管，故上式簡化為

49、 pA 題 26 附圖 zAg + pA = zB g + pB + W f p A ? pB W f = (z A ? z B )g + 對于 U 形壓差計，由靜力學(xué)方程得 （1） p A + z A g = p B + ( z B ? R) g + R 0 g ( p A ? p B ) + ( z A ? z B ) g = R( 0 ? ) g (1)、 （2）聯(lián)立，得 (2) W f = R( 0 ? ) g 27 求常壓下 35的空氣以 12m/s 的速度流經(jīng) 120m 長的水平通風(fēng)管的能量損失和壓力 損失。管道截面為長方形，長為 300mm，寬為 200mm。 （設(shè) d 0.00

50、05） 解: 當(dāng)量直徑: 15 de = 4ab 2ab 2 × 0.3 × 0.2 = = = 0.24m 2(a + b) a + b 0.3 + 0.2 35空氣物性: = 1.1465kg/m 3 , = 18.85 × 10 ?6 p a ? s Re = 由 d e u = 0.24 × 1.1465 × 12 = 1.752 × 10 5 ?6 18.85 × 10 d = 0.0005 ,查得 = 0.019 l u2 120 12 2 = 0.019 × × = 684J/kg de 2

51、 0.24 2 W f = P f = W f ? = 684 × 1.1465 = 784.2Pa 黏度為 1.5 mPas 的 28 如附圖所示， 密度為 800 kg/m3、 液體， 由敞口高位槽經(jīng)114×4mm的鋼管流入一密閉容器中， 其壓力為 0.16MPa（表壓） ，兩槽的液位恒定。液體在管內(nèi)的 流速為 1.5m/s， 管路中閘閥為半開， 管壁的相對粗糙度 d 0.002，試計算兩槽液面的垂直距離 z 。 解: 在高位槽 1 截面到容器 2 截面間列柏努力方程: 題 28 附圖 z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 = z 2 g + 2 + u 2

52、+ W f 2 2 zg = p2 + W f 簡化: Re = 由 du d = 0.106 × 800 × 1.5 = 8.48 × 10 4 1.5 × 10 ?3 = 0.002 ,查得 = 0.026 管路中: 進口 90彎頭 半開閘閥 出口 = 0.5 = 0.75 = 4.5 =1 2個 16 W f = ( l u2 30 + 160 1.5 2 + ) = (0.026 × + 0.5 + 2 × 0.75 + 4.5 + 1) × d 2 0.106 2 = 60.87 J/kg z = ( p2 0.1

53、6 × 10 6 + W f ) / g = ( + 60.87) / 9.81 = 26.6m 800 29從設(shè)備排出的廢氣在放空前通過一個洗滌塔，以除去其中的有害物質(zhì)，流程如附圖 所示。氣體流量為 3600m3/h，廢氣的物理性質(zhì)與 50的空氣相近，在鼓風(fēng)機吸入管路上裝 有U形壓差計，指示液為水，其讀數(shù)為 60mm。輸氣管與放空管的內(nèi)徑均為 250mm，管長與 管件、閥門的當(dāng)量長度之和為 55m（不包括進、出塔及管出口阻力） ，放空口與鼓風(fēng)機進口 管水平面的垂直距離為 15m，已估計氣體通過洗滌塔填料層的壓力降為 2.45kPa。管壁的絕 對粗糙度取為 0.15mm，大氣壓力為

54、101.3 kPa。試求鼓風(fēng)機的有效功率。 解: 以吸入管測壓處為 1-1面,洗滌塔管出口內(nèi)側(cè)為 2-2面, 列柏努力方程: z1 g + p1 p 1 1 2 + u12 + We = z 2 g + 2 + u 2 + W f 2 2 P1 + We = Z 2 g + W f 簡化: 題 29 附圖 其中: p1 = H 2O gR = 1000 × 9.81 × 0.06 = 588.6p a u= Vs 0.785 × d 2 = 3600 = 20.38m/s 0.785 × 0.25 2 = 1.093kg/m 3 , = 19.6 

55、15; 10 ?6 p a ? s 3600 50空氣物性: Re = du 0.25 ×1.093 × 20.38 = = 2.84 ×10 5 ?6 19.6 × 10 又 查得 d = 0.15 = 0.0006 250 = 0.018 17 W f = ( = ( l + le u2 + 進 + 出 ) + W f塔 2 d l + le u 2 p' + 進 + 出 ) + d 2 55 20.38 2 2.45 × 10 3 + 1.5) × + 0.25 2 1.093 = (0.018 × = 337

56、5J/kg We = z 2 g + W f ? p1 / = 15 × 9.81 + 3375 ? 588.6 / 1.093 = 2983.6J/kg Ne = m s ? We = V s ? ? We = 3600 3600 × 1.093 × 2983.6 = 3.26kW 30. 密度為 850kg/m3的溶液，在內(nèi)徑為 0.1m的管路中流動。當(dāng)流量為 4.2×10-3m3/s時， 溶液在 6m長的水平管段上產(chǎn)生 450Pa的壓力損失，試求該溶液的黏度。 解：流速 u= VS 0.785d 2 = 4.2 ×10 ?3 0.785

57、× 0.12 = 0.535m/s 設(shè)液體在管內(nèi)為層流流動，則 p f = 32lu d2 = 450 × 0.12 = 0.0438Pa ? s 32 × 6 × 0.535 黏度 校核 Re： Re = = p f d 2 32lu du 0.1× 850 × 0.535 = = 1038 <2000 0.0438 流動為層流，以上計算正確。該液體的黏度為 0.0438Pas。 31 黏度為 30cP、 密度為 900kg/m3的某油品自容器A流過內(nèi)徑 40mm的管路進入容器B 。 兩容器均為敞口，液面視為不變。管路中有一閥

58、門，閥前管長 50m， 閥后管長 20m（均包括所有局部阻力的當(dāng)量長度） 。當(dāng)閥門全關(guān)時， 閥前后的壓力表讀數(shù)分別為 88.3kPa和 44.2kPa。 現(xiàn)將閥門打開至 1/4 18 題 31 附圖 開度，閥門阻力的當(dāng)量長度為 30m。試求： （1）管路中油品的流量； （2）定性分析閥前、閥后壓力表讀數(shù)的變化。 解： （1）閥關(guān)閉時流體靜止，由靜力學(xué)基本方程可得： p1 ? p a 88.3 × 10 3 zA = = = 10 m g 900 × 9.81 zB = p 2 ? p a 44.2 × 10 3 = = 5m g 900 × 9.81 當(dāng)閥打開 1 4 開度時，在 A 與 B 截面間列柏努利方程： zAg + 其中： 1 2 pA 1 2 p uA + = z B g + u B + B + W f 2 2 p A = p B = 0 (表壓)， u A = u B = 0 則 有 l + l e u 2 ( z A ? z B ) g = W f =