流體流動(dòng)和輸送習(xí)題

1、WORD格式可編輯第二章流體流動(dòng)與輸送習(xí)題1 .燃燒重油所得的燃燒氣，經(jīng)分析測(cè)知其中含 8.5%CO, 7.5%Q, 76%N, 8%HO(體積。試求溫度為500C、壓強(qiáng)為101.33 x 103Pa時(shí)，該混合氣體的密度。2. 在大氣壓為101.33 x 103Pa的地區(qū)，某真空蒸餾塔塔頂真空表讀數(shù)為9.84 x 104Pa。 若在大氣壓為 8.73 x 104Pa的地區(qū)使塔內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)維持相同的數(shù)值，則真空表讀數(shù)應(yīng)為多少？3. 敞口容器底部有一層深0.52m的水，其上部為深 3.46m的油。求器底的壓強(qiáng)，以 Pa表示。此壓強(qiáng)是絕對(duì)壓強(qiáng)還是表壓強(qiáng)？水的密度為1000kg/m3，油的密度為916

2、kg/m 3。4為測(cè)量腐蝕性液體貯槽內(nèi)的存液量，采用圖1-7所示的裝置。控制調(diào)節(jié)閥使壓縮空氣緩慢地鼓泡通過觀察瓶進(jìn)入貯槽。今測(cè)得U型壓差計(jì)讀數(shù)R=130mmHg通氣管距貯槽底部h=20cm,貯槽直徑為2m,液體密度為980 kg/m 3。試求貯槽內(nèi)液體的儲(chǔ)存量為多少噸？5.一敞口貯槽內(nèi)盛 20C的苯，苯的密度為 880 kg/m3。液面距槽底9m槽底側(cè)面有一 直徑為500mm的人孔，其中心距槽底 600mm人孔覆以孔蓋，試求：(1) 人孔蓋共受多少靜止力，以N表示；(2) 槽底面所受的壓強(qiáng)是多少？6為了放大所測(cè)氣體壓差的讀數(shù)，采用如圖所示的斜管式壓差計(jì)，一臂垂直，一臂與水平成20°角

3、。若U形管內(nèi)裝密度為 804 kg/m 3的95%乙醇溶液，求讀數(shù) R為29mmi時(shí)的壓習(xí)題6附圖pi lOOOkgAn3習(xí)題了附圖專業(yè)技術(shù)分享強(qiáng)差。7.用雙液體 U型壓差計(jì)測(cè)定兩點(diǎn)間空氣的壓差，測(cè)得 R=320mm由于兩側(cè)的小室不夠 大，致使小室內(nèi)兩液面產(chǎn)生 4mm的位差。試求實(shí)際的壓差為多少 Pa。若計(jì)算時(shí)忽略兩小室 內(nèi)的液面的位差，會(huì)產(chǎn)生多少的誤差？?jī)梢后w密度值見圖。&為了排除煤氣管中的少量積水，用如圖所示的水封設(shè)備，水由煤氣管路上的垂直支 管排出，已知煤氣壓強(qiáng)為1 x 105Pa(絕對(duì)壓強(qiáng))。問水封管插入液面下的深度 h應(yīng)為若干？當(dāng)習(xí)題g附圖I 一楷謂堆q冷難器.地大氣壓強(qiáng) p

4、a=9.8 x lO4Pa,水的密度 P =1000 kg/m 3。習(xí)題8附圖9.如圖示某精餾塔的回流裝置中，由塔頂蒸出的蒸氣經(jīng)冷凝器冷凝，部分冷凝液將流 回塔內(nèi)。已知冷凝器內(nèi)壓強(qiáng) pi=1.04 x 105Pa （絕壓），塔頂蒸氣壓強(qiáng) 0=1.08 x 105Pa （絕壓）， 為使冷凝器中液體能順利地流回塔內(nèi)，問冷凝器液面至少要比回流液入塔處高出多少？冷凝.3液密度為810 kg/m。習(xí)題10附圖習(xí)題附囲1殼體;一頂蓋;一傅束;4花板;5空咒進(jìn)出口:;10為測(cè)量氣罐中的壓強(qiáng) PB,采用如圖所示的雙液杯式微差壓計(jì)。兩杯中放有密度為P 1的液體，U形管下部指示液密度為P 2。管與杯的直徑之比 d

5、/D。試證:PB 二 Pa -hg 冷-:；1 -hg 人11.列管換熱器的管束由 121根0 25x 2.5mm的鋼管組成，空氣以 9m/s的速度在列管 內(nèi)流動(dòng)?？諝庠诠軆?nèi)的平均溫度為 50C，壓強(qiáng)為196 x 103Pa （表壓），當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?98.7 x 103Pa。試求：（1）空氣的質(zhì)量流量；（2）操作條件下空氣的體積流量；（3）將（2）的計(jì)算結(jié)果換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的體積流量。注：0 25X 2.5mm鋼管外徑為 25mm壁厚為2.5mm,內(nèi)徑為20mm12高位槽內(nèi)的水面高于地面8m,水從0 108X 4mm的管路中流出，管路出口高于地面22m在本題中，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按hf

6、=6.5u計(jì)算，其中u為水在管內(nèi)的流速，試計(jì)算：(1) A A截面處水的流速；(2) 出口水的流量，以 m/h計(jì)。習(xí)題12附圖習(xí)題j3附圖13.在圖示裝置中，水管直徑為0 57x 3.5mmo當(dāng)閥門全閉時(shí)，壓力表讀數(shù)為3.04 x 104Pa。 當(dāng)閥門開啟后，壓力表讀數(shù)降至2.03 x 104Pa,設(shè)總壓頭損失為0.5m。求水的流量為若干m/h ?水密度 p =1000kg/m。14 .某鼓風(fēng)機(jī)吸入管直徑為 200mm在喇叭形進(jìn)口處測(cè)得U型壓差計(jì)讀數(shù) R=25mm指示液為水。若不計(jì)阻力損失，空氣的密度為1.2kg/m 3,試求管路內(nèi)空氣的流量。習(xí)題15附圖15 用離心泵把 20C的水從貯槽送至

7、水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。各部分相對(duì)位 置如圖所示。管路的直徑均為0 76 x 2.5mm,在操作條件下，泵入口處真空表讀數(shù)為24.66x 103Pa,水流經(jīng)吸入管與排出管(不包括噴頭)的阻力損失可分別按hf1=2u2與hf2=10u2計(jì)算o式中u為吸入管或排出管的流速。排出管與噴頭連接處的壓強(qiáng)為98.07 x 103Pa(表壓)。試求泵的有效功率。16 圖示為30C的水由高位槽流經(jīng)直徑不等的兩段管路。上部細(xì)管直徑為20mm下部粗管直徑為36mm不計(jì)所有阻力損失，管路中何處壓強(qiáng)最低？該處的水是否會(huì)發(fā)生汽化現(xiàn) 象？17. 圖示一冷凍鹽水的循環(huán)系統(tǒng)。鹽水的循環(huán)量為45 m3/h，管徑相同。流體

8、流經(jīng)管路的壓頭損失自 A至B的一段為9m自B至A的一段為12葉 鹽水的密度為1100 kg/m3,試求:(1) 泵的功率，設(shè)其效率為0.65 ;(2) 若A的壓力表讀數(shù)為14.7 x 104Pa,則B處的壓力表讀數(shù)應(yīng)為多少Pa?18. 在水平管路中，水的流量為2.51/s ，已知管內(nèi)徑d1=5cm, d2=2.5cm及h1=1m若忽略能量損失，問連接于該管收縮面上的水管，可將水自容器內(nèi)吸上高度h2為多少？水密度3p =1000 kg/m。19. 密度850 kg/m3的料液從高位槽送入塔中，如圖所示。高位槽液面維持恒定。塔內(nèi) 表壓為9.807 x 103Pa,進(jìn)料量為5ni/h。進(jìn)料管為$ 3

9、8 x 2.5mm的鋼管，管內(nèi)流動(dòng)的阻力損 失為30J/kg。問高位槽內(nèi)液面應(yīng)比塔的進(jìn)料口高出多少？20. 有一輸水系統(tǒng)如圖所示。輸水管徑為0 57X 3.5mmo已知管內(nèi)的阻力損失按hf=45x u2/2計(jì)算，式中U為管內(nèi)流速。求水的流量為多少m/s ?欲使水量增加20%應(yīng)將水槽的水面升高多少？一 3 321. 水以3.77 x 10 m/s的流量流經(jīng)一擴(kuò)大管段。細(xì)管直徑d=40mm粗管直徑 D=80mm倒U型壓差計(jì)中水位差 R=170mm求水流經(jīng)該擴(kuò)大管段的阻力損失hf，以mHO表示。22. 貯槽內(nèi)徑D為2m,槽底與內(nèi)徑do為32mm的鋼管相連，如圖所示。槽內(nèi)無液體補(bǔ)充， 液面高度h1=2

10、m管內(nèi)的流動(dòng)阻力損失按 hf=20u2計(jì)算。式中u為管內(nèi)液體流速。 試求當(dāng)槽內(nèi) 液面下降1m所需的時(shí)間。23. 90C的水流入內(nèi)徑為 20mm的管內(nèi)，欲使流動(dòng)呈層流狀態(tài)，水的流速不可超過哪一 數(shù)值？若管內(nèi)流動(dòng)的是 90C的空氣，則這一數(shù)值又為多少？24. 由實(shí)驗(yàn)得知，單個(gè)球形顆粒在流體中的沉降速度與以下諸量有關(guān)：顆粒直徑d；流體密度p與粘度口，顆粒與流體的密度差 p ap ；重力加速度g。試通 過因次分析方法導(dǎo)出顆粒沉降速度的無因次函數(shù)式。25 .用0 168 x 9mm的鋼管輸送原油，管線總長(zhǎng) 100km,油量為60000kg/h，油管最大抗 壓能力為1.57 x 107Pa。已知50C時(shí)油

11、的密度為 890kg/m3，油的粘度為0.181Pa s。假定輸 油管水平放置，其局部阻力忽略不計(jì)，試問為完成上述輸送任務(wù)，中途需幾個(gè)加壓站？所謂油管最大抗壓能力系指管內(nèi)輸送的流體壓強(qiáng)不能大于此值，否則管子損壞。26.每小時(shí)將2X 1O4kg的溶液用泵從反應(yīng)器輸送到高位槽（見圖）。反應(yīng)器液面上方保持26.7 x 103Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。管路為0 76X 4mm1鋼管，總長(zhǎng)50m,管線上有兩個(gè)全開的閘閥，一個(gè)孔板流量計(jì)（Z =4）、五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管出口的距離為15mo若泵的效率為0.7，求泵的軸功率。溶液p =1073 kg/m3, 口 =6.3 x 10-4P

12、a -s,e =0.3mm。27用壓縮空氣將密閉容器 （酸蛋）中的硫酸壓送到敞口高位槽。輸送流量為0.1m3/min ,輸送管路為0 38x 3mm無縫鋼管。酸蛋中的液面離壓出管口的位差為10m,在壓送過程中設(shè)位差不變。管路總長(zhǎng) 20m,設(shè)有一個(gè)閘閥（全開），8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)90°彎頭。求壓縮空氣所需的 壓強(qiáng)為多少（表壓）？硫酸 p為1830kg/m , 口為0.012Pa - s，鋼管的e為0.3mm。28 .粘度為0.03 Pa - s、密度為900 kg/m 3的液體自容器 A流過內(nèi)徑40mm的管路進(jìn)入 容器B。兩容器均為敞口，液面視作不變。管路中有一閥門，閥前管長(zhǎng)50m,閥后管長(zhǎng)20

13、m（均包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。當(dāng)閥全關(guān)時(shí)，閥前、后的壓力表讀數(shù)分別為8.82 x 104Pa和4.41 x 104Pa?，F(xiàn)將閥門打開至1/4開度，閥門阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度為30m試求：（1）管路的流量；（2）閥前、閥后壓力表的讀數(shù)有何變化？29 .如圖所示，某輸油管路未裝流量計(jì)，但在A、B兩點(diǎn)的壓力表讀數(shù)分別為4=1.47x 106Pa, Pb=1.43 x 106Pa。試估計(jì)管路中油的流量。已知管路尺寸為0 89x4mm的無縫鋼管。A B兩點(diǎn)間的長(zhǎng)度為 40m,有6個(gè)90°彎頭，油的密度為 820 kg/m3,粘度為0.121 Pa - s。30. 欲將5000kg/h的煤氣輸送100

14、km,管內(nèi)徑為300mm管路末端壓強(qiáng)為 14.7 x 104Pa（絕壓），試求管路起點(diǎn)需要多大的壓強(qiáng)？3設(shè)整個(gè)管路中煤氣的溫度為20C,入為0.016，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣的密度為0.85kg/m。31. 一酸貯槽通過管路向其下方的反應(yīng)器送酸，槽內(nèi)液面在管出口以上 2.5m。管路由038x 2.5mm無縫鋼管組成，全長(zhǎng)（包括管件的當(dāng)量長(zhǎng)度）為25m。由于使用已久，粗糙度應(yīng)取為0.15mm。貯槽及反應(yīng)器均為大氣壓。求每分鐘可送酸多少 m ?酸的密度p =1650 kg/m3,粘度口 =0.012Pa s。（提示：用試差法時(shí)可先設(shè)入=0.04 ）。32. 水位恒定的高位槽從 C、D兩支管同時(shí)放水。AB段

15、管長(zhǎng)6m內(nèi)徑41mm BC段長(zhǎng)15m, 內(nèi)徑25mm BD長(zhǎng)24m,內(nèi)徑25mm上述管長(zhǎng)均包括閥門及其它局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度，但不包括出口動(dòng)能項(xiàng)，分支點(diǎn) B的能量損失可忽略。試求：（1）D C兩支管的流量及水槽的總排水量；（2） 當(dāng)D閥關(guān)閉，求水槽由C支管流出的水量。設(shè)全部管路的摩擦系數(shù) 入均可取0.03 , 且不變化，出口損失應(yīng)另行考慮。33. 用內(nèi)徑為300mm的鋼管輸送20C的水，為了測(cè)量管內(nèi)水的流量，采用了如圖所示的安排。在2m長(zhǎng)的一段主管路上并聯(lián)了一根直徑為060 x 3.5mm的支管，其總長(zhǎng)與所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為10m支管上裝有轉(zhuǎn)子流量計(jì)，由流量計(jì)上的讀數(shù)知支管內(nèi)水的流量為2.72m3/h。試求水在主管路中的流量及總