第二章-流體流動(dòng)與輸送習(xí)題

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)分析測知其中含8.5%CO2，7.5%O2，76%N2，8%H2O（體積%）。試求溫度為500℃、壓強(qiáng)為101.33×1032．在大氣壓為101.33×103Pa的地區(qū)，某真空蒸餾塔塔頂真空表讀數(shù)為9.84×104Pa。若在大氣壓為8.73×104Pa的地區(qū)使塔內(nèi)絕對壓強(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)是絕對壓強(qiáng)還是表壓強(qiáng)？水的密度為1000kg/m3，油的密度為916kg/m3。4．為測量腐蝕性液體貯槽內(nèi)的存液量，采用圖1-7所示的裝置?？刂普{(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980kg/m3。試求貯槽內(nèi)液體的儲存量為多少噸？5．一敞口貯槽內(nèi)盛20℃的苯，苯的密度為880kg/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人孔蓋共受多少靜止力，以N表示；槽底面所受的壓強(qiáng)是多少？6．為了放大所測氣體壓差的讀數(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。若U形管內(nèi)裝密度為804kg/m3的95%乙醇溶液，求讀數(shù)R為29mm時(shí)的壓強(qiáng)差。7．用雙液體U型壓差計(jì)測定兩點(diǎn)間空氣的壓差，測得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，會產(chǎn)生多少的誤差？兩液體密度值見圖。8．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1×105Pa(絕對壓強(qiáng))。問水封管插入液面下的深度h應(yīng)為若干？當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)pa=9.8×104Pa，水的密度ρ=1000kg/m3。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)p1=1.04×105Pa（絕壓），塔頂蒸氣壓強(qiáng)p2=1.08×105Pa（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？冷凝液密度為810kg/m3。10．為測量氣罐中的壓強(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ρ1的液體，U形管下部指示液密度為ρ2。管與杯的直徑之比d/D。試證：11．列管換熱器的管束由121根φ25×2.5mm的鋼管組成，空氣以9m/s的速度在列管內(nèi)流動(dòng)。空氣在管內(nèi)的平均溫度為50℃，壓強(qiáng)為196×103Pa（表壓），當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8.7×103（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。26．每小時(shí)將2×104kg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26.7×103Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。管路為φ76×4mm鋼管，總長50m，管線上有兩個(gè)全開的閘閥，一個(gè)孔板流量計(jì)（ζ=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15m。若泵的效率為0.7，求泵的軸功率。溶液ρ=1073kg/m3，μ=6.3×10－4Pa·s，ε=0.3mm27．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φ38×3mm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ρ為1830kg/m3，μ為0.012Pa·s，鋼管的ε為0.3mm28．粘度為0.03Pa·s、密度為900kg/m3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50m，閥后管長20m（均包括局部阻力的當(dāng)量長度）。當(dāng)閥全關(guān)時(shí)，閥前、后的壓力表讀數(shù)分別為8.82×104Pa和4.41×104Pa?，F(xiàn)將閥門打開至1/4開度，閥門阻力的當(dāng)量長度為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pA=1.47×106Pa，pB=1.43×106Pa。試估計(jì)管路中油的流量。已知管路尺寸為φ89×4mm的無縫鋼管。A、B兩點(diǎn)間的長度為40m，有6個(gè)90°彎頭，油的密度為820kg/m3，粘度為0.121Pa·s。30．欲將5000kg/h的煤氣輸送100km，管內(nèi)徑為300mm，管路末端壓強(qiáng)為14.7×104Pa（絕壓），試求管路起點(diǎn)需要多大的壓強(qiáng)？設(shè)整個(gè)管路中煤氣的溫度為20℃，λ為0.016，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣的密度為0.85kg/m3。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φ38×2.5mm無縫鋼管組成，全長（包括管件的當(dāng)量長度）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m3？酸的密度ρ=1650kg/m3，粘度μ=0.012Pa·s。（提示：用試差法時(shí)可先設(shè)λ=0.04）。32．水位恒定的高位槽從C、D兩支管同時(shí)放水。AB段管長6m，內(nèi)徑41mm。BC段長15m，內(nèi)徑25mm。BD長24m，內(nèi)徑25mm。上述管長均包括閥門及其它局部阻力的當(dāng)量長度，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)λ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20℃的水，為了測量管內(nèi)水的流量，采用了如圖所示的安排。在2m長的一段主管路上并聯(lián)了一根直徑為φ60×3.5mm的支管，其總長與所有局部阻力的當(dāng)量長度之和為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流量。設(shè)主管路的摩擦系數(shù)λ為0.018，支管路的摩擦系數(shù)34．?dāng)M用一泵將堿液由敞口堿液槽打入位差為10m高的塔中，塔頂壓強(qiáng)為5.88×104