流体流动与输送设备(习题及答案)

第一章 流体流动与输送设备

1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含％，％，N 276％，H 2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力时的密度。

解：混合气体平均摩尔质量

mol

kg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=∑=∴ 混合密度

3

3

3/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+⨯⨯⨯⨯==-ρ

2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。

解：乙醇水溶液的混合密度

7895

.02.9985.01

22

11+

=

+

=

ρρρa a m

3

/36.881m kg m =∴ρ

相对误差：

%

74.5%10093536.8811%100=⨯⎪⎭⎫

⎝⎛-=⨯-实实m m m ρρρ

3．在大气压力为的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少

解：'

'真真绝

p p p p p a a -=-=

∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真

4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。

解：液面下测压口处压力

gh p z g p p ρρ+=∆+=10

m h g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(3

0101=+⨯⨯-=+-=-+=∆∴ρρρ

5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。

（1）计算玻璃管内水柱的高度；

（2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。

解：（1）容器底部压力 gh p gh gh p p a a 水水油ρρρ+=++=21

m

h h h h h 16.16.07.01000800

2121=+⨯=+=+=∴水油水水油ρρρρρ

题4 附图

D

h 1

h 2

A

C

题5 附图

（2）B A p p ≠ D C p p =

6．水平管道中两点间连接一U 形压差计，指示液为汞。已知压差计的读数为30mm ，试分别计算管内流体为（1）水；（2）压力为、温度为20℃的空气时压力差。

解：（1）Pa Rg p 2.370881.903.0)100013600()(0=⨯⨯-=-=∆ρρ

（2）空气密度

3

3

3'

/206.1)20273(31.81029103.101m kg RT pM =+⨯⨯⨯⨯==-ρ Pa Rg p 1.400281.903.0)206.113600()('

0'=⨯⨯-=-=∆ρρ

∵ 空气密度较小，∴

Rg p 0'ρ≈∆

7．用一复式U 形压差计测量水流过管路中A 、B 两点的压力差。指示液为汞，两U 形管之间充满水，已知h 1=1.2m ，h 2=0.4m ，h 4=1.4m ，h 3=0.25m ，试计算A 、B 两点的压力差。

解：图中1、2为等压面，即21p p = 11gh p p A ρ+= 1032gR p p ρ+=

1031gR p gh p A ρρ+=+∴

(1)

又 20365gR gh p p p B ρρ++==

)(24543h h g p p p --==ρ

)(24203h h g gR gh p B --++=ρρρ (2)

将(2)代入(1)中:

10242031)(gR h h g gR gh p gh p B A ρρρρρ+--++=+ B A AB p p p -=∆∴

11024203)(gh gR h h g gR gh ρρρρρ-+--+= )()(2104312R R g h h h h g ++-+-=ρρ g R R ))((021ρρ-+=

81.9)100013600()25.04.14.12.1(⨯-⨯-+-=∆∴AB p kPa Pa 0.2417.241031≈=

8．根据附图所示的双液体U 管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m 3和998 kg/m 3，压差计的读数R ＝300mm 。两扩大室的内径D 为60mm ，U 管的内径d 为6mm 。

解: 1. 2 为等压面, 21p p = 111gh p p ρ+=

[]g R g Z R h p p a 2112)(ρρ+∆+-+=

g R g Z R h p gh p a 21111)(ρρρ+∆+-+=+∴

g Z Rg p p a 112)(ρρρ∆+-=-

又

2

24

4

D Z

d R

π

π

∆=

题7 附图

6

2 4

3

1

5 题8 附图

1

2

h 1