昆工化工原理马晓迅第一章流体流动习题答案1

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1、第一章流体流动习题解答1.解：（1）1atm=101325Pa=760mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力所以出口压差为p=N/m2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为Pa2.解：T=470+273=703K，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4×2

2、73703×2200101.3=10.858kg/m33.解：由题意，设高度为H处的大气压为p，根据流体静力学基本方程，得dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR（293.15-4.8×10-3H）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分，101325pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为lnp101325=7.

3、13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为101325Pa，则高山顶处的压力为p山顶=101325×330763=45431Pa将p山顶代入上式ln45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526解得H=6500m，所以此山海拔为6500m。4.解：根据流体静力学基本方程可导出p容器-p大气=Rgρ水-ρ煤油所以容器的压力为p容器=p大气+Rgρ水-ρ煤油=101.3+8.31×9.81×（995-

4、848）1000=113.3kPa5.解：mm以设备内液面为基准，根据流体静力学基本方程，得kPa6.解：（1）如图所示，取水平等压面1—1’，2—2’，3—3’与4—4’，选取水平管轴心水平面为位能基准面。根据流体静力学基本方程可知pA=p1+ρgz1同理，有p1=p1'=P2+ρigR2，p2=p2'=P3-ρg（z2-z3）p3=p3'=p4+ρigR3，p4=p4'=pB-ρgz4以上各式相加，得PA-PB=ρigR2+R3-ρgz2-z1+z4-z3因为z2-z1=R2，z4-z3=R3PA-PB=ρi-ρg

5、R2+R3=13.6-1×9.81×0.37+0.28=80.34kPa同理，有PA-PB=ρi-ρgR1=ρi-ρgR2+R3故单U形压差的读数为R1=R2+R3=0.37+0.28=0.65m（2）由于空气密度远小于液体密度，故可认为测压连接管中空气内部各处压强近似相等。即p2=p2'≈p3=p3'故有p2=p2'=p3=p3'=p4+ρigR3因为z2-z1+z4-z3=R2+R3=h+z4-z1⟹z4-z1=R2+R3-h所以PA-PB=ρigR2+R3-ρgz4-z1=ρi-ρgR2+R3+ρgh=13.6-

6、1×9.81×0.65+1×9.81×0.31=83.68kPa此测量值的相对误差为83.68-80.3480.34×100%=4.16%7.解：（1）在A—A’，B—B’两截面间列伯努利方程，得其中=0，=，=2.2J/kg化简为由题目知：输水量m3/hm3/sm/sm/s查表得20℃水的密度为998.2kg/m3所以J/kgPa（2）若实际操作中水为反向流动，同样在两截面间列伯努利方程，得其中=0，=，=2.2J/kg化简为由于流量没有变，所以两管内的速度没有变，将已知数据带入上式，得Pa8.解：查表1-3，选取水

7、在管路中的流速为u=1.5ms，则求管径d=qvπ4u=2536000.785×1.5=76.8mm查附录13进行管子规格圆整，最后选取管外径为83mm，壁厚为3.5mm，即合适的管径为Φ83mm×3.5mm。9.解：（1）管内流体的质量流量qm=ρqv=π4d2ρu有上式得出质量流速为ρu=qmπ4d2雷诺数Re=duρμ=d×qmπ4d2μ=0.2×120036000.785×0.222×10-5=1.06×105>2000所以该气体在管内的流动类型为湍流。（2）层流输送最大速度时，其雷诺数为2000，于是质量流速

8、可通过下式计算：ρu=Reμd=2000×2×10-50.2=0.2kg(m2∙s)所以层流输送时的最大质量流量qm=π4d2ρu=0.785×0.22×0.2×3600=22.608kgh10.解：（1）根据题意得：u=20y-200y2，将上式配方得u=20y-200y2=-200y-0.052+0.5所以当y=0.05m时管