第一章 流体流动与输送机械.doc

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1、第一章流体流动与输送机械1.某烟道气的组成为CO213％，N276％，H2O11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa时的密度。解：混合气体平均摩尔质量∴混合密度2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879kg/m3和867kg/m3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。解：混合液密度3．某地区大气压力为101.3kPa，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa。若在大气压力为75kPa的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：题4附图6．为测得某容器内的压力，采用如图所示的U形压力计，

2、指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m3，h=0.8m，R=0.45m。试计算容器中液面上方的表压。解：如图，1-2为等压面。则容器内表压：7．如附图所示，水在管道中流动。为测得A-A′、B-B′截面的压力差，在管路上方安装一U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R＝180mm，试计算A-A′、B-B′截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m3和13600kg/m3。解：图中，1-1′面与2-2′面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即，题7附图又所以整理得由此可见，U形压差计所测压差的大小只与被测流体及

3、指示液的密度、读数R有关，而与U形压差计放置的位置无关。代入数据8．用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为1000kg/m3，读数R为12mm。为了提高测量精度，改为双液体U管压差计，指示液A为含40％乙醇的水溶液，密度为920kg/m3，指示液C为煤油，密度为850kg/m3。问读数可以放大多少倍？此时读数为多少？解：用U形压差计测量时，因被测流体为气体，则有用双液体U管压差计测量时，有题9附图因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放大倍数此时双液体U管的读数为9．图示为汽液直接混合式冷凝器，水蒸气与冷水相遇被冷凝为水

4、，并沿气压管流至地沟排出。现已知真空表的读数为78kPa，求气压管中水上升的高度h。解:水柱高度10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm和φ57×3.5mm。已知硫酸的密度为1830kg/m3，体积流量为9m3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。解:(1)大管:(2)小管:质量流量不变或:13．题13附图10m如附图所示，用高位槽向一密闭容器送水，容器中的表压为80kPa。已知输送管路为mm的钢管，管路系统的能量损失与流速的关系为（不包括出口能量损失），试求：（1）水的流量；（2

5、）若需将流量增加20％，高位槽应提高多少m？解：（1）如图在高位槽液面1-1与管出口内侧2-2间列柏努利方程简化：（1）即解得流量（2）流量增加20％，则此时有即高位槽需提升0.78m。题15附图15．用压缩空气将密闭容器中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。输送量为2m3/h，输送管路为φ37×3.5mm的无缝钢管。两槽中液位恒定。设管路的总压头损失为1m（不包括出口），硫酸的密度为1830kg/m3。试计算压缩空气的压力。解:以容器中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:简化:其中:代

6、入:1h题16附图16．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×2.5mm。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为75kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为J/kg（u为水在管内的流速）。试求：（1）高位槽的液面高度；（2）阀门全开时水在管内的流量（m3/h）。解:(1)阀门全关,水静止(2)阀门全开:在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程:简化:解之:流量:20．用离心泵将20℃水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。泵吸入与压出管路直径相同，均为φ76×2.5mm。水流经吸入与压出管

7、路（不包括喷头）的能量损失分别为及（J/kg），式中，u为水在管内的流速。在操作条件下，泵入口真空表的读数为26.6kPa，喷头处的压力为98.1kPa（表压）。试求泵的有效功率。题20附图解：以水槽液面为1-1截面，泵入口处为2-2截面，且以1-1面为基准面。在两截面间列柏努利方程简化为即解得在水槽1-1截面与喷头处3-3截面间列柏努利方程简化为即其中则水的流量：泵有效功率21．25℃水以35m3/h的流量在φ76×3mm的管道中流动，试判断水在管内的流动类型。解:查附录25℃水物性:为湍流23．计算10℃水以2.7×10－3m3/s的流量流过φ5

8、7×3.5mm、长20m水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的粗糙度为0.5mm）解:10℃水物