中南大学传递过程原理_习题_解答.docx

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1、《传递过程原理》习题（部分）解答2014-12-19第一篇动量传递与物料输送3、流体动力学基本方程P67.1-3-12.测量流速的pitottube如附图所示，设被测流体密度为ρ，测压管液体的密度为ρ1，测压管中液面高度差为h。证明所ρ1测管中的流速为：v=2gh(−1)ρ解：设点1和2的压强分别为P1和P2，则P1+ρgh=P2+ρ1gh，即P1-P2=（ρ1-ρ）gh①在点1和点2所在的与流体运动方向垂直的两个面1-1面和2-2面之间列Bernoulliequation:P1P2v2P1−P2v2=+,即=②(forturbulentρρ2ρ2flow)将式①代入式②并整理

2、得：ρ1v=2gh(−1)ρ1-3-15.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽水位维持恒定。各部分相对位置如附图所示。管路直径均为φ76×2.5mm，在3操作条件下，泵入口处真空表读数为24.66×10Pa；水流经吸入管和22排出管（不包括喷头）的能量损失分别按∑hf,1=2υ和∑hf,2=10υ计，由于管径不变，故式中υ为吸入管和排出管的流速（m/s）。排水管与4喷头连接处的压力为9.807×10Pa（表压）。试求泵的有效功率。3解：查表得，20℃时水的密度为998.2kg/m；设贮槽液面为1-1面，泵入口处所在的与流体运动方向垂直的面为2-2面，排水管与喷头连接处的

3、侧面为3-3面，以贮槽液面为水平基准面，则(1)在1-1面和2-2面之间列Bernoulli方程，有−P2真空v20=1.5g+++2v(forturbulentflow)ρ22将已知数据带入：0=1.5×9.81-24660/998.2+2.5υ2得到υ=3.996（即υ=2m/s）(2)在1-1面和3-3面之间列Bernoulli方程：即Pv2We=14g+++hf,1+hf,2(forturbulentflow)ρ2代入已知数据得：We=14×9.81+98070/998.2+12.5×3.996=285.54J/kg(3)根据泵的有效功率Ne=ρQvWe=ρ×υA×

4、We=998.2×2×(3.14×20.071/4)×285.54=2255.80J/s-55Re=duρ/μ=0.071×2×998.2/(100.42×10)=1.41×10湍流假设成立！31-3-16.用压缩空气将密度为1100kg/m的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，设两槽的液面维持恒定。管路尺寸均为φ60×3.5mm，其2他尺寸见附图。各管段的能量损失为∑hf,AB=∑hf,CD=υ，∑hf,BD=1.182υ。两压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm、h=200mm时：（1）压缩空气的压力P1为若干？（2）U形管压差计读数R2为多少？解：设低位贮槽液面为1-1

5、面，B点所在的与流体运动方向垂直的面为2-2面，C点所在的与流体运动方向垂直的面为3-3面，高位槽的液面为4-4面。(1)PB+ρgR1=PC+5ρg+ρHggR1，代入数据后得到：PB-PC=5×1100×9.81+13600×9.81×0.045-1100×9.81×0.045=59473Pa①(2)在2-2面和3-3面之间列Bernoulli方程，有：PB=5g+PC+0.18v2②ρρ2将式②整理、并将式①代入后，得：59473/1100=5×9.81+0.18υ2由此得出：υ=27.866(υ=5.28m/s)(3)在1-1面和4-4面之间列Bernoulli方程，有

6、：P1=10g+2.18v2ρ5由此得:P1=(10×9.81+2.18×27.866)×1100=174733Pa=1.74×10pa(gaugepressure)(4)在2-2面和4-4面间列Bernoulli方程，有：Pv2B2+=7g+1.18vρ2由此可得出：PB=[7×9.81+(1.18-0.5)×27.866]×1100=96382Pa(5)根据流体静力学原理，由图可知，PB=ρHggR2+ρgh，代入数据得：96382=13600×9.81×R2+1100×9.81×0.2得出：R2=0.706m=706mm1-3-19.在图示装置中，水管直径为φ57×3.5

7、mm。当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压，而在阀门开启后，压力表读数降至0.2大3气压，总压头损失为0.5。求水的流量为若干m/h?解：据题意，设水槽液面为1-1面，出水管出水端侧面为2-2面，以出水管中轴线为水平基准面。（1）当阀门全闭时，据流体静力学原理，可得：水槽液面的高度为3米；阀门开启后，在1-1面和2-2面之间列Bernoulliequation:Pv23=++0.5，代入数据得：ρg2g23=20000/(1000×9.81)+υ/(2×9.81)+0.5得出：υ=3m/s