化工原理第四版第一章課后習題答案

化工原理第四版第一章課后習題答案【1-1】容器A中的氣體表壓為60kPa,容器B中的氣體真空度為1.2104Pa。試分別求出A、B二容器中氣體的絕對壓力為若干帕， 該處環(huán)境的大氣壓力等于標準大氣壓力。解 標準大氣壓力為101.325kPa容器A的絕對壓力 Pa101.325+60161.325kPa容器B的絕對壓力Pb101.3251289.325kPa【1-2】某設備進、出口的表壓分別為-12kPa和157kPa,當地大氣壓力為101.3kPa。試求此設備的進、出口的絕對壓力及進、出的壓力差各為多少帕。解進口絕對壓力 pa101.31289.3kPa出口絕對壓力 p出101.3157258.3kPa進、出口的壓力差p157(12)15712169kPa或p258.389.3169kPa流體的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩爾分數為0.4,試求該混合液在20c下的密度。解正庚烷的摩爾質量為100kg/kmol,正辛烷的摩爾質量為114kg/kmol。將摩爾分數換算為質量分數正庚烷的質量分數 1—40 0.3690.41000.6114正辛烷的質量分數 210.3690.631從附錄四查得20c下正庚烷的密度1684kg/m3,正辛烷的密度為32703kg/m混合液的密度1 3混合液的密度m 696kg/mm 03690631g■■【1-4］溫度20C,苯與甲苯按684:6703體積比進行混合，求其混合液的密度。解20c時，苯的密度為879kg/m3,甲苯的密度為867kg/m3?；旌弦好芏取?— — . 3混合液密度m8790.48670.6871.8kg/m【1-5】有一氣柜，體積分數為H2 N2CO CO20.40.20.320.070.01操作壓力的表壓為滿裝時可裝6000m3混合氣體，已知混合氣體各組分的CH45.5kPa,溫度為40Co試求：（1）混合氣體在操作條件下的密度；（2）混合氣體的量為多少解T27340313K,p101.35.5混合氣體的摩爾質量kmolo106.8kPa(絕對壓力)Mm20.4280.2280.32440.07161(1)混合氣體在操作條件下的密度為pMm106.818.6 3m 0.763kg/mRT8.3143130.0118.6kg/kmol（2）混合氣體V6000m混合氣體的量為流體靜力學,摩爾體積為Mm坐m3/kmolm0.763V60000.763n 246kmolMm18.6【1-6】如習題1-6附圖所示，有一端封閉的管子，裝入若干水后，倒插入常溫水梢中，管中水柱較水梢液面高出2m,當地大氣壓力為101.2kPa試求：（1）管子上端空間的絕對壓力；（2）管子上端空壓；（3）管子上端空間的真空度；（4）若將水換成四氯中四氯化碳液柱較梢的液面高出多少米？解管中水柱高出梢液面2m,h=2m水柱。（1）管子上端空間的絕對壓力p絕在水平面11’處的壓力平穩(wěn)，有p絕 gh大氣壓力p絕10120010009.81281580（2）管子上端空間的表壓Pa（絕對壓力）p表p表 p絕-大氣壓力=81580101200（3）管子上端空間的真空度19620Pap真=-p表=-19620 19620Pa（4）梢內為四氯化碳，管中液柱高度水hh'h'——CCl4常溫下四氯化碳的密度，從附錄四查得為CCl4間的表化碳，管習題1-6附圖1594kg/m3h'1000215941.25m【1-7】在20c條件下，在試管內先裝入12cm高的水銀，再在其上面裝入5cm高的水。水銀的密度為13550kg/m3,當地大氣壓力為101kPa。試求試管底部的絕對壓力為多少Pa解水的密度水=998kg/m33 3_p10110 01213550005998 981117410Pa. . . .【1-8】如習題1-8附圖所示，容器內貯有密度為1250kg/m3的液體，液面高度為3.2m。容器側壁上有兩根測壓管線，距容器底的高度分別為2m及1m,容器上部空間的壓力（表壓）為29.4kPa。試求：（1）壓差計讀數（指示習題1-8附圖液密度為1400kg/m3);(2)A、B習題1-8附圖解 容器上部空間的壓力p29.4kPa(表壓)液體密度 1250kg/m3,指示液密度 30 1400kg/m(1)壓差計讀數R=?在等壓P面p132P11pi；Rgp1p3.221hgR0gp2.2hRgp2.2hgR0g因g0 R3任R00(2) pa p3.21g29.41032.212509.8156.4103PapB p3.22g29.41031.212509.8144.1103Pa習題1-9附圖【1-9】如習題1-9附圖所示的測壓差裝置，具U習題1-9附圖若指示液讀數為R150mm,試求A、B兩點的壓力差。解等壓面11',5p11p1pah水gp'1pb0.5HR水gR汞g由以上三式，得papbR汞g0.5R水g如習題1-11附圖所示水封設備，使水由煤氣管習題1-10附圖習題1-11如習題1-11附圖所示水封設備，使水由煤氣管習題1-10附圖習題1-11附圖"iQkPil表壓）V 101031000981

.1.02m已知R0.15m,汞13600kg/m3,pApB0.15136009.81 0.50.1510009.81313.6410Pa13.64kPa【1-10】常溫的水在如習題1-10附圖所示的管路中流淌，為測量A、B兩截面間的壓力差，安裝了兩個串聯(lián)的U形管壓差計，指示液為汞。測壓用的連接管中充滿水。兩U形管的連接管中，充滿空氣。若測壓前兩U形壓差計的水銀液面為同一高度，試推導A、B兩點的壓力差p與液柱壓力汁的讀數R、R之間的關系式。解設測壓前兩U形壓差計的水銀液面，距輸水管中心線的距離為H。在等壓面22’處R RiR2pPaH—水gR1汞g-2一氣gR2p'2PbH—水gR2汞g因P2P'2,由上兩式求得水氣PaPb(RiR2)汞一2一g因氣水故 PaPbRiR2汞--2^g【1-11】力了排除煤氣管中的少量積水，用路上的垂直管排出。已知煤氣壓力為10kPa(表壓)，試運算水封管插入液面下的深度h最小應為若干米。解h衛(wèi)g流量與流速【1-12】有密度為1800kg/m3的液體，在內徑為60mm的管中輸送到某處。若其流速為0.8m/s,試求該液體的體積流量(m3/h)、質量流量kg/s與質量流速kg/m2so解(1)體積流量 qV —d2u — 0.062 0.8 2.2610 3m3/s 8.14 m37h4 4

(2)質量流量 qmqv2.2610318004.07kg/s(3)質量流速 =—=——■—=1440kg/(m2s)A0062【1-13］如習題1-13附圖所示的套管式換熱器，其內管為33.5mm3.25mm,外管為60mm3.5mm。內管中有密度為1150kg/m3、流量為5000kg/h的冷凍鹽水流淌。內、外管之間的環(huán)隙有絕對壓力為 0.5MPa,進、出口平均溫度為0C,流量為160kg/h的氣體流淌。在標準狀態(tài)下(0C,101.325kPa),氣體的密度為1.2kg/m3。試求氣體和鹽水的流速。解液體1150kg/m3內管內徑 d內33.53.25227mm0.027m液體質量流量qm5000kg/h,體積流量 5篝0m3/h流速u液$ 5000/1150 2.11m/s2 2d內3600-0027氣體質量流吊 qm16dkg/h160/5.92-1013253m/h2 20053 003354 . .160/5.92-1013253m/h2 20053 003354 . .0.51065.92kg/m5.67m/s 一如習題1-13附圖 習題1-14附圖【1-14］如習題1-14附圖所示，從一主管向兩支管輸送20c的水。要求主管中水的流速約為1.0m/s,支管1與支管2中水的流量分別為20t/h^10t/h。試運算主管的內徑，并從無縫鋼管規(guī)格表中選擇合適的管徑,最后運算出主管內的流速。解水：t20C,998.2kg/m31000kg/m3主管的流量 qmqm1qm2201030t/h30103kg/h3體積流量qVqm30也30m3/h,流速 u1.0m/s 1000管徑dJ qV J 30 0.103m103mm■3600u36000.7851.0選擇108mm丫4mm無縫鋼管，內徑為d100mm,主管內水的流速uq^600更厘1.06m/s2 _,2d —(0.1)連續(xù)性方程與伯努利方程 4()習題習題1-17附圖【1-15】常溫的水在如習題1-15附圖所示的管路中流淌。在截面1處的流速為0.5m/s,管內徑為200mm,截面2處的管內徑為100mm。由于水的壓力，截面1處產生1m高的水柱。試運算在截面1與2之間所產生的水柱高度差h為多少（忽略從1到2處的壓頭缺失）？解U10.5m/sd10.2m,dd10.2m,d20.1m2另一運算法2 2P1 U1 P2 U2g 2g g22g2P1 P2 U2U1g 2g g22g2P1 P2 U2U1h --——2g22052.2981.0.191m運算液柱高度時，用后一方法簡便?！?-16］在習題1-16附圖所示的水平管路中，水的流量為2.5L/S。已知管內徑d15cm,d22.5cm,液柱高度h1m。若忽略壓頭缺失，試運算收縮截面2處的靜壓頭解 水的體積流量 qV2.5L/s2.5103m3/s,3截面1處的流速 U1工紅工1.274m/s2 2—d17,005 2截面2處的流速 U24U1之41.274蹴5.1m/sd2 0.025在截面1與2之間列伯努利方程，忽略能量缺失。2P1 U1g2g包h1g10025

.2P2U2g2g

d1 .0.05—1 2 221274二~,… h2298110.025251

.2981

.截面2處的靜壓頭 h2負值表示該處表壓為負值,0.218m水柱處于真空狀態(tài)習題習題1-19附圖【1-17］如習題1-17附圖所示的常溫下操作的水梢，下面的出水管直徑為57mm3.5mm。當出水閥全關閉時，壓力表讀數為30.4kPa而閥門開啟后，壓力表讀數降至20.3kPa。設壓力表之前管路中的壓頭缺失為0.5m水柱，試求水的流量為多少m3/h?解出水閥全關閉時，壓力表讀數30.4kPa（表壓）能反映出水梢的水面距出水管的高度h33.1m30410.3.1m103981.閥門開啟后，壓力表讀數P220.3kPa閥門開啟后，壓力表讀數P220.3kPa（表壓）從水梢表面至壓力表處的管截面列出伯努利方程,以求出水管的流速U22Z1Z13.1HZ1Z13.1Hfh3.1m,Hf0.5m水柱TOC\o"1-5"\h\z~ 3 220.3103 U23 0,5109.8129.81U23.23m/sd0.05m水的流量qV-d2U2—0.0523.236.34103m3/s22.8m3/h4 4【1-18】若用壓力表測得輸送水、油（密度為880kg/m3）、98%硫酸（密度為1830kg/m3）的某段水平等直徑管路的壓力降均為49kPa。試咨詢三者的壓頭缺失的數值是否相等？各為多少米液柱？解從伯努利方程得知，等直徑水平管的壓頭缺失Hf與壓力降p的關系為Hf -pgHHf水水gp_Hf系為Hf -pgHHf水水gp_Hf油一4910310009.8149103880981.49104.99m水柱硫酸g 18309.815.68m油柱3一2.73m硫酸柱【1-19］如習題1-19附圖所不，有一^身位梢輸水系統(tǒng)，管徑為57mm3.5mm。已知水在管路中流淌的機械能缺失為2hf45—2流量為多少m3/h。欲使水的流量增加20%,應將高位梢水面升高多少米?解管徑d0.05m,2機械能缺失hf45匕f2（U為管內流速）。試求水的(1)以流出口截面處水平線為基準面,乙5m,Z2Zig2里450,2U20, U2 ?22Z1g 59.81—乙5m,Z2Zig2里450,2U20, U2 ?22Z1g 59.81—gj 1.46m/sU246水的流量232qV —du2— 0.054 41.462.87103m3/s10.3m3/h⑵ q'v 12Z11g23(U'2)高位梢應升高0.2qv 1.2qv U 223(1.75)Z1 9.817.1852.18m1.2U21.21.461.75m/s7.81m【1-20] 如習題1-20附圖所示，用離心泵輸送水梢中的常溫水。泵的吸入管為32mm2.5mm,管的下端位于水面以下2m,并裝有底閥與攔污網，該處2的局部壓頭缺失為8若截面22'處的真空度為32g 1 29.2kPa,由11'截面至221截面的壓頭缺失為1%。22g試求：(1)吸入管中水的流量，m3/h；(2)吸入口11'截習題1-20附圖面的表壓。解管內徑d0.0320.002520.027mm,水密度面的表壓。解管內徑d0.0320.002520.027mm,水密度31000kg/m截面221處的表壓p2 39.2kPa,水梢表面R0(表壓)(1)從00'至22',00'為基準面,乙0,Z2 3m,Uo0,U2壓頭缺失2P0乙0,Z2 3m,Uo0,U2壓頭缺失2P0U0Z1一丁g2gZ239.21003 一、3P2g2U22U22g22Hf8里+1比f2g22g10009.8129.812U2

29.81U21.43m/s2.95m3/h水的流量 qv —d2U23600—(0.027)2.95m3/h2 4 4P1 P2 1至39.2103 1 1.4325 12)39.2103 1 1.4325 10009.81 10009.81229.81航體的黏度10.4kPa(表壓)【1-21】當溫度為20c及60c時，從附錄查得水與空氣的黏度各為多少？講明黏度與溫度的關系

60c30.46910Pas20.1106Pas60c30.46910Pas20.1106Pas水 1.005103Pas空氣18.1106Pas水溫度升高，黏度減??；空氣溫度升高，黏度增大雷諾數與流體流淌類型【1-22】25c的水在內徑為50mm的直管中流淌，流速為2m/s。試求雷諾數，并判定其流淌類型解25C,水的黏度0.8937103Pas,密度997kg/m3,管內徑d0.05m,流速u2m/sRedu0.05299730.89371051.12104000Redu0.05299730.89371051.12104000為湍流【1-23］（1）溫度為20C、流量為4L/s的水,在57mm3.5mm的直管中解（1）水，20C,du解（1）水，20C,duRe 4000體量流量0.207u998.23 u1.00510一2qV—du— 0.2074 40.01945m/s0.019456.54104m3/s流淌，試判定流淌類型；（2）在相同的條件下，水改為運動黏度為4.4cm2/s的油，試判定流淌類型。解（1）d0.05m,qV4103m3/s, 1.005103Pas,998.2kg/m33流速u旦 2.038m/s2_,005、2壬涅用 4d du（00）05 2.038998.2有，?…心太田店怎 4Re- 3- 1.0110 400M湍流1.00510（2）v4.4cm2/s4.4104m2/s雷諾數Re包0.052.038232200防層流v4.410【1-24】20c的水在219mm6mm的直管內流淌。試求：（1）管中水的流量由小變大，當達到多少m3/s時，能保證開始轉為穩(wěn)固湍流；（2）若管內改為運動黏度為0.14cm2/s的某種液體，為保持層流流淌，管中最大平均流速應為多少？. 3 _ 3 —998.2kg/m, 1.00510Pas,d0.207m0.14cm2/s0.14104m2/s_du 0.207uRe 2000 4u0.135m/s0.1410管內流體流淌的摩擦阻力缺失

【1-25］如習題1-25附圖所示，用U形管液柱壓差計測量等直徑管路從截面A到截面B的摩擦缺失hf。若流體密度為，指示液密度為0hf的運算式習題1-25附圖壓差計讀數為R。hf的運算式習題1-25附圖解從截面A到截面B列伯努利方程，截面A為基準面，則得■pAHg擔hfpPaPbHpghf 1液柱壓差計1-1為等壓面PaRgPbHgR0g 2pPaPbR0gHg由式(1)與式2得hf艮———g此式即為用U形管壓差計測量流體在兩截面之間流淌的摩擦缺失的運算式O【1-26］如習題1-26附圖所示，有57mm35mm的水平管與垂直管，其

中有溫度為20c的水流淌，流速為3m/s。在截面A與截面B處各安裝一個彈簧壓力表，兩截面的距離為6m,管壁的相對粗糙度/d0.004。試咨詢這兩個直管上的兩個彈簧壓力表讀數的差值是否相同？如果不同，試講明其習題1-26附圖習題1-26附圖如果用液柱壓差計測量壓力差，則兩個直管的液柱壓力計的讀數R是否相同？指示液為汞，其密度為13600kg/m3。解已知管內徑d0.05m,水的溫度t=20C密度 998.2kg/m3,黏度1.004103Pas,流速u3m/s雷諾數Re虹塑3學1.49105湍流1.00410管壁相對粗糙度-0.004d查得摩擦系數 0.0293這兩個直管的摩擦阻力缺失相同，為lu2ccccc6 32…h(huán)f—0.0293———15.8J/kgd2 0.052

(1)彈簧壓力表讀數之差值①水平管在A、B兩截面列伯努利方程2 27 PA UA7 PbUb ugZA - -2 gZB 2 hf因ZaZb,UaUb,故得PaPb hf998.215.815770Pa15.77kPa②垂直管在A、B兩截面間列伯努利方程，以截面A為基準面，Za0,ZbL6m,UaUbPa Pb一=gZB—hfPaPbgZBhf998.29.816998.215.874530Pa74.53kPa這是因為流體上述運算結果表明，垂直管的PaPb大于水平管的PaPb在垂直管中從下向上流淌時，位能增大而靜壓能減小。這是因為流體(2)U形管液柱壓差計的讀數R①水平管與前面相同，由伯努利方程得Pa Pb hf另從U另從U形管壓差計等壓面處力的平穩(wěn),求得PaRgPaRgPbR汞gR PaPbg(汞)由式a與式(b),求得(b)hf9982158R g(hf9982158R g(汞)9.81(13600998.2)0.1276m汞柱127.6mm汞柱②垂直管與前面相同，由伯努利方程得②垂直管與前面相同，由伯努利方程得PaPPaPbgL hf(c)另從U形管壓差計等壓面處力的平穩(wěn)，求得PaRgpBLgRiftgRPaPbLgg(汞)由式c與式d,求得

hfg（汞）R相同。有了(Pa PB)°R相同。有了(Pa PB)°【1-27】有一輸送水的等直徑（內徑為d）垂直管路，在相距H高度的兩截面間安裝一U形管液柱壓差計。當管內水的流速為u時，測得壓差計中水銀指示液讀數為R。當流速由u增大到u,時，試求壓差計中水銀指示液讀數R'是R的多少倍。設管內水的流淌處于粗糙管完全湍流區(qū)。解從習題2-25與習題2-28可知，U形管液柱壓差計的讀數R與兩截面間流體流淌的摩擦缺失hf成正比，即Rhf。又明白，在粗糙管完全湍流區(qū)為阻力平方區(qū)，即摩擦缺失 hf與流體流速u的平方成正比，速u的平方成正比，由上述分析可知hf u2oRu2因此【1-28］水的溫度為10C,流量為330Jh,在直徑57mm3.5mm、長為100m的直管中流淌。此管為光滑管。（1）試運算此管路的摩擦缺失；（2）若流量增加到990LZh,試運算其摩擦缺失。解水在10c時的密度 999.7kg/m3,黏度1.306103Pas,d0.05m,l100m,光滑管。（1）體積流量流速u雷諾數3,qV330L/h0.33m/hqv 033qV—— （1）體積流量流速u雷諾數3,qV330L/h0.33m/hqv 033qV—— . 0.0467m/s3600d

d4Re0.05000.04670.999.7摩擦系數摩擦缺失（2）體積流量31.3061064 64003581787層流hfRe1787-0.0358叁3也0.05 22-=00781J/kg3,q990L/h0.99m/h因流量是原先的3倍，故流速u0.046730.14m/s雷諾數Re178735360湍流關于光滑管，摩擦系數 用Blasius方程式運算0.3164 0.3164025 0250.037Re0. （5360）0.

也能夠從摩擦系數與雷諾數Re的關聯(lián)圖上光滑管曲線上查得,0.037。, 2 2摩擦缺失 hf -u-=0.037--(.)=0.725J/kgd也能夠從摩擦系數與雷諾數Re的關聯(lián)圖上光滑管曲線上查得,0.037。, 2 2摩擦缺失 hf -u-=0.037--(.)=0.725J/kgd2 0.05 2【1-29】試求下列換熱器的管間隙空間的當量直徑:(1)如習題1-29附圖⑻所示，套管式換熱器外管為：1-29附酶b*斤示)列跳換熱器外219mm9mm,內管為114mm4mm；(2)如習題f管子外羞管子174山I釣管式怦依器m,列管為25mm2mm的習題1-29附圖解(1)套管式換熱器，內管外徑d10.114m,外管內徑d20.201m當量直徑 ded2d10.2010.1140.087m⑵列管式換熱器，外殼內徑d20.5m,換熱管外徑d10.025m,根數n174當量直徑2 2(d2nd1)de4一——(d2nd1)__2 _ 2(0.5) 174(0.025)051740025

0.0291m【1-30］常壓下35c的空氣，以12m/s的流速流經120m長的水平管管路截面為長方形，高300mm,寬200mm,試求空氣流淌的摩擦缺失，設一0.0005。de解空氣，t35C, 1.147kg/m3, 18.85106Pas,流速u12m/So管路截面的圖a0.3m,寬b0.2m。當量直徑de旦2。3。20.24mab0.30.2雷諾數Re比0.24121.16471.75105湍流18.8510一0.0005,一0.0005,查得=0.0192,l120mde .2摩擦缺失 hf 0.0192三de2 O.24【1-31】把內徑為20mm、長度為122—691J/kg2m的塑料管(光滑管)，彎成倒U形，作為虹吸管使用。如習題1-31附圖所示，當管內充滿液體，一端插入液梢中，另一端就會使梢中的液體自動流出。液體密度為 1000kg/m3,黏度為1mPas。為保持穩(wěn)態(tài)流淌，使梢內液面恒定。要想使輸液量為 1.7m3/h,虹吸管出口端距梢內液面的距離h需要多少米？解已知d002m,l2m, 103kg/m3,=1mPas,體積流量qV1.7m3/h

流速17/3600流速17/3600 1.504m/s-d2 _002從液梢的液面F虹吸管出口截面之間列伯努利方程式，以虹吸管出口截面為基準面hRe2u2gdud2g0.021.50410001103一一 一4hRe2u2gdud2g0.021.50410001103一一 一43.0110湍流光滑管，查得0.0235,管入口突然縮小0.5U形管（回彎頭）2h10.0235——0.51.50.021.51.504229.810.617m習題1-32附圖習題1-31附圖【1-32］如習題1-32附圖所示,有黏度為1.7mPas、密度為765kg/m3的液體，從高位梢經直徑為114mm4mm的鋼管流入表壓為0.16MPa的密閉低位梢中。液體在鋼管中的流速為1m/s,鋼管的相對粗糙度/d0.002,管路上的閥門當量長度le50d。兩液梢的液面保持不變，試求兩梢液面的垂直距離 H。解在高位梢液面至低位梢液面之間列伯努利方程運算 H,以低位梢液面為基準面。P10（表壓），p20.16106Pa,兩槽流速uiU20,Z1H,Z20,管內流速u1m/s,管徑d0.106m液體密度 765kg/m3,黏度1.7103Pas雷諾數Re虹0.10617654.77104湍流1.7103/d0.002查彳導 0.0267管長l30160190m,閥門匕50,高位梢的管入口 0.5,低位梢管出口dTOC\o"1-5"\h\z=1,90彎頭 0.75,, 22gH也」 U2gg

016106 190 12 00267 50 051075 239m765981 . 0106 . . 2981. . .【1-33］如習題1-33附圖所示，用離心泵從河邊的吸水站將 20c的河水送至水塔。水塔進水口到河水水面的垂直高度為34.5m。管路為114mm4mm的鋼管，管長1800m,包括全部管路長度及管件的當量長度。若泵的流量為30m3/h,試求水從泵獲得的外加機械能為多少?管的相對粗糙度—0.002d3998.2kg/m, 1.004103998.2kg/m, 1.00410Pasd0.106m,lle1800m流量流速RedU查得3,qV30m/hqV30/3600u 20.106流量流速RedU查得3,qV30m/hqV30/3600u 20.106d0.9448（9融2）0.9448m/sZ~31.004100.0252 _49.9610湍流習題1-33附圖摩擦阻力缺失lleU2d20.025218000.1060.94482 .---191J/kg以河水水面為基準面,從河水水面至水塔處的水管出口之間列伯努利方程。外加機械能程，求習題方程。外加機械能程，求習題1-34附圖u2 0.94482WZ2g— hf34.59.81——191530J/kg【1-34］如習題1-34附圖所示，在水塔的輸水管設計過程中，若輸水管長度由最初方案縮短25%,水塔高度不變，試求水的流量將如何變化？變化了百分之幾？水在管中的流淌在阻力平方區(qū)，且輸水管較長，能夠忽略局部摩擦阻力缺失及動壓頭。解在水塔高度H不變的條件下，輸水管長度縮短，輸水管中的水流量應增大。從水塔水面至輸水管出口之間列伯努利方得, 2HHf--d2g因水塔高度H不變，故管路的壓頭缺失不變。管長縮短后的長度l,與原先長度l的關系為l'0751在流體阻力平方區(qū)，摩擦系數恒定不變，有

H'f Hf2 2‘l'(u') Jud2g d2g詢流速)的比值為u'dgd2g

1.155u'dgd2g

1.155u■0.75流量的比值為力1.155流量增加了15.5%qV管路運算【1-35】用168mm9mm的鋼管輸送流量為60000kg/h的原油，管長為100km,油管最大承擔壓力為15.7MPa。已知50c時油的密度為890kg/m3,黏度為181mPas。假設輸油管水平鋪設，具局部摩擦阻力缺失忽略不計，試咨詢?yōu)橥瓿奢斢腿蝿?，中途需設置幾個加壓站?角由d0.15m,l100km,qm60000kg/h890kg/m3,181mPas60000/3600 3qV =0.01873m/sq89001873u-q^ 1.06m/sRe2 _01524cdU Re2 _01524cdU 4).15-15.0689031811064 640.0818782層流Re782因為是等直徑的水平管路，其流體的壓力降為hflu2 1001031062 7--=8900.0818 二=2.7310Pa27.3MPa油管最大承擔壓力為0.15 215.7MPa加壓站數n2731.7415.7需設置2級加壓，每級管長為50km,每級的p27.3/213.65MPa,低于油管最大承擔壓力。12m,管路長度【1-36］如習題1-36附圖所示，溫度為20c的水，從水塔用12m,管路長度鋼管，輸送到車間的低位梢中，低位梢與水塔的液面差為為150m（包括管件的當量長度）。試求管路的輸水量為多少m3/h,鋼管的相對粗糙度/d0.002。解水，t20C, 998.2kg/m3,=1.004103Pas由伯努利方程，得管路的摩擦阻力缺失為hf Hg129.81118J/kg

管內水的流速u未知，摩擦系數不能求出。本題屬于已知150m、d0.1m、/d0.002、 hf118J/kg,求u與qV的咨詢題。u/d3.7c2管內水的流速u未知，摩擦系數不能求出。本題屬于已知150m、d0.1m、/d0.002、 hf118J/kg,求u與qV的咨詢題。u/d3.7c2201118 lg1502.51ld2dhf 00022511004103 150. . .01998.2

..01118

■2.55m/s驗,流淌,型體現(xiàn)流量?qv,、—-——,一］4Redu0.11.2.55998.230041052.5410d2u360020.12.553600尋2湍流1m>h習題1-36附圖習題1-37附圖【1-37］如習題1-37附圖所示，溫度為20c的水，從高位梢A輸送到低位梢B,兩水梢的液位保持恒定。當閥門關閉時水不流淌，閥前與閥后的壓力表讀數分別為80kPa與30kPa。當管路上的閥門在一定的開度下，水的流量為1.7m3/h,試運算所需的管徑。輸水管的長度及管件的當量長度共為42m,管子為光滑管本題是運算光滑管的管徑咨詢題。盡管能夠用試差法運算，但不方便。最好是用光滑管的摩擦系數運算式 嗎卷（適用于2.5103Re105）與2 Re.hf二及口色，推導一個hf與加及d之間的運算式。d2 d解水在20c時 998.2kg/m3, 1.004103Pas水的流量1.7m3/h,管長及管件當量長度l42mh閥「逑也更力m測得水梢離壓力表測壓點的距離g998.29.81h閥「逑也更力m測得水梢離壓力表測壓點的距離g998.29.81Pb 30103 3啊水神湎麗!囪.06mHHaHb8.173.065.11m以低位梢的液面為基準面，從高位梢A的液面到低位梢B之間列伯努利方程，得管路的摩擦缺失hf與h的關系式為hf Hg5.119.8150.1J/kg關于水力光滑管,hf與關于水力光滑管,hf與qV及d之間的運算式為hf0.2411d4.750.241l0.25 175.qV_4.750.25 475.qvhf代入已知數025

.d475 0.24142 1.004103025

.d475 0.24142 1.004103 .。萬3600)1.75求得管內徑為驗證Re范疇Re虹色d998.2 50.1d0.0205m1749982一

.36003141004103■■符合運算式中規(guī)定的Re00205.范疇29000湍流【1-38] 如習題1-38附圖所示，水梢中的水由管C與D放出，兩根管的出水口位于同一水平面，閥門全開。各段管內徑及管長(包括管件的當量長度)分別為*A比B I!r0習題1-38附圖ABBCBDd50mm25mm25mmlle20m7m11m試求閥門全開時，管C與管D的流量之比值，摩擦系數均取0.03。解從水梢的水面至出水口之間列伯努利方程，以出水口的水平面為基準面，得2…uc … …H2…uc … …H，~ HfAB HfBC2gBC管的壓頭缺失2uD

2gHfABHfBCHfBD2(l le)BCuCdBC2g(a)BD管的壓頭缺失將式BD管的壓頭缺失將式b與式c代入式HfBD2(lle)BDuDdBD2g(lle)BC1dBC(le注(le^DUc(lle)BC1dBC(le注(le^DUcUd因d^d1 (l；C dBCd10.03PBCle)BCBC0.025

71.2310.03故流量之比僖025VC=旦1.23qVD UD【1-39】有一并聯(lián)管路，輸送20c的水。若總管中水的流量為9000m3/h,兩根并聯(lián)管的管徑與管長分別