第一章流體流動4．某儲油罐中盛有密度為960kg/m3的重油（如附圖所示），油面最高時離罐底9.5m，油面上方與大氣相通。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760mm的孔，其中心距罐底1000mm，孔蓋用14mm的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作壓力為39.5×106Pa，問至少需要幾個螺釘（大氣壓力為101.3×103Pa）？解：由流體靜力學(xué)方程，距罐底1000mm處的流體壓力為作用在孔蓋上的總力為每個螺釘所受力為因此習(xí)題5附圖習(xí)題4附圖5．如本題附圖所示，流化床反應(yīng)器上裝有兩個U管壓差計。讀數(shù)分別為R1=500mm，R2=80mm，指示液為水銀。為防止水銀蒸氣向空間擴散，于右側(cè)的U管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度R3=100mm。試求A、B兩點的表壓力。解：（1）A點的壓力（2）B點的壓力7．某工廠為了控制乙炔發(fā)生爐內(nèi)的壓力不超過13.3kPa（表壓），在爐外裝一安全液封管（又稱水封）裝置，如本題附圖所示。液封的作用是，當(dāng)爐內(nèi)壓力超過規(guī)定值時，氣體便從液封管排出。試求此爐的安全液封管應(yīng)插入槽內(nèi)水面下的深度h。習(xí)題7附圖解：10．有一裝滿水的儲槽，直徑1.2m，高3m?，F(xiàn)由槽底部的小孔向外排水。小孔的直徑為4cm，測得水流過小孔的平均流速u0與槽內(nèi)水面高度z的關(guān)系為：試求算（1）放出1m3水所需的時間（設(shè)水的密度為1000kg/m3）；（2）又若槽中裝滿煤油，其它條件不變，放出1m3煤油所需時間有何變化（設(shè)煤油密度為800kg/m3）？解：放出1m3水后液面高度降至z1，則由質(zhì)量守恒，得，（無水補充）(A為儲槽截面積)故有即上式積分得11．如本題附圖所示，高位槽內(nèi)的水位高于地面7m，水從φ108mm×4mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5m。已知水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按∑hf=5.5u2計算，其中u為水在管內(nèi)的平均流速（m/s）。設(shè)流動為穩(wěn)態(tài)，試計算（1）A-A'截面處水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。解：（1）A-A'截面處水的平均流速在高位槽水面與管路出口截面之間列機械能衡算方程,得（1）式中z1=7m，ub1～0，p1=0（表壓）z2=1.5m，p2=0（表壓），ub2=5.5u2代入式（1）得（2）水的流量（以m3/h計）習(xí)題11附圖習(xí)題13附圖13．如本題附圖所示，用泵2將儲罐1中的有機混合液送至精餾塔3的中部進(jìn)行分離。已知儲罐內(nèi)液面維持恒定，其上方壓力為1.0133105Pa。流體密度為800kg/m3。精餾塔進(jìn)口處的塔內(nèi)壓力為1.21105Pa，進(jìn)料口高于儲罐內(nèi)的液面8m，輸送管道直徑為φ68mm4mm，進(jìn)料量為20m3/h。料液流經(jīng)全部管道的能量損失為70J/kg，求泵的有效功率。解：在截面和截面之間列柏努利方程式，得習(xí)題14附圖14．本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑D=2m，槽底與內(nèi)徑d0為32mm的鋼管相連，槽內(nèi)無液體補充，其初始液面高度h1為2m（以管子中心線為基準(zhǔn)）。液體在管內(nèi)流動時的全部能量損失可按∑hf=20u2計算，式中的u為液體在管內(nèi)的平均流速（m/s）。試求當(dāng)槽內(nèi)液面下降1m時所需的時間。解：由質(zhì)量衡算方程，得（1）（2）（3）將式（2），（3）代入式（1）得即（4）在貯槽液面與管出口截面之間列機械能衡算方程即或?qū)懗桑?）式（4）與式（5）聯(lián)立，得即i.c.θ=0，h=h1=2m；θ=θ，h=1m積分得18．某液體以一定的質(zhì)量流量在水平直圓管內(nèi)作湍流流動。若管長及液體物性不變，將管徑減至原來的1/2，問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的多少倍？解：流體在水平光滑直圓管中作湍流流動時=或=/==（式中=2，=（）2=4因此==32又由于=（=（=（2×=（0.5）0.25=0.841故=32×0.84=26.9習(xí)題19附圖19．用泵將2×104kg/h的溶液自反應(yīng)器送至高位槽（見本題附圖）。反應(yīng)器液面上方保持25.9×103Pa的76mm×4mm的鋼管，總長為35m，管線上有兩個全開的閘閥、一個孔板流量計（局部阻力系數(shù)為4）、五個標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出口的距離為17真空度，高