最新01第一章流体流动输送习题
第一章流体流动习题
第一章流体流动习题1. 引言本习题集旨在帮助读者巩固并深入理解流体力学中的流体流动相关知识。
通过解答各式作业题和习题，读者将能够提高对流体流动的理论知识的掌握，并能运用所学知识解决实际问题。
2. 流体等压流动2.1 定常流动1.习题1：在一水力发电站，重力因子为9.8 m/s²，一台水轮机的进口直径为10 m，出口直径为4 m，水流的速度在进口和出口处分别为12 m/s和48 m/s。
求水轮机的功率。
2.习题2：一根水平管道中水流的速度为2 m/s。
管道的截面面积为1.0 m²，密度为1000 kg/m³。
若管道上安装了一过滤器，则过滤器前后水流速度分别为2.5 m/s和1.5 m/s。
求过滤器对水流影响的大小。
2.2 无粘流动1.习题3：一个圆柱体在某无粘流体中运动，其直径为1 m，流体的密度为1 kg/m³，流速为10 m/s。
若圆柱体沿流速方向行进距离为100 m，在这一过程中流体对圆柱体所做的阻力是多少？2.习题4：一道湍流水流通过一个圆柱体。
圆柱体的直径为2 m，流速为5 m/s，流体密度为1.2 kg/m³。
若圆柱体所受到的阻力为1000 N，求流过圆柱体的湍流水流的体积流量。
3. 流体定常流动3.1 流管与元素流量1.习题5：一条河的宽度为10 m，平均流速为2 m/s。
设河水的密度为1000 kg/m³。
求河水的体积流量。
2.习题6：某水管直径为0.2 m，输送液体的流速为3 m/s。
求液体的质量流量。
3.2 动量定理与波动方程1.习题7：一个质量为1000 kg的船以速度10 m/s行驶，船上一个质量为10 kg的人以速度2 m/s从船头跳进水中。
求船在跳水后的速度。
2.习题8：一个质量为500 kg的小汽车以速度20 m/s驶入河流。
汽车下沉后速度降为8 m/s。
求汽车所受的阻力大小。
4. 流体非定常流动4.1 欧拉方程与伯努利方程1.习题9：一水管中水的流速为2 m/s。
第一章流体流动习题
第一章 流体流动静压强及其应用1-1. 用习题1-1附图所示的U 形压差计测量管道A 点的压强，U 形压差计与管道的连接导管中充满水。
指示剂为汞，读数R =120mm ，当地大气压p a 为101.3kPa ，试求：(1) A 点的绝对压强，Pa ；(2) A 点的表压，Pa 。
解：(1) ()R g gR p p Hg a A -++=2.1ρρ()531028.112.02.181.9100012.081.913600103.101⨯=-⨯⨯+⨯⨯+⨯=A p kPa(2) 4351067.2103.1011028.1⨯=⨯-⨯=表A p kPa1-2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。
测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U 形压差计读数为R=130mm ，通气管距贮槽底面h=20cm ，贮槽直径为2m ，液体密度为980kg/m 3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨？答：80.198013.0136001=⨯==ρρR H m 14.34214.3422⨯==D S πm 228.6214.3=⨯=V m 3储存量为：4.615498028.6=⨯kg=6.15t1-3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m 3。
液面距槽底9m ，槽底侧面有一直径为500mm 的人孔，其中心距槽底600mm ，人孔覆以孔盖，试求：(1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以N 表示；(2) 槽底面所受的压强是多少Pa ？解：(1) ()()421042.15.046.0981.9880⨯=⨯⨯-⨯⨯=-==πρA h H g pA F N(2) 441077.71042.1981.9880⨯=⨯=⨯⨯==gH p ρPa1-4. 附图为一油水分离器。
油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。
油由上部溢出，水由底部经一倒置的U 形管连续排出。
该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。
化学工程基础习题及答案——上课用
第一章 流体流动与输送设备1．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7895.02.9985.012211+=+=ρχρχρm3/36.881m kg m =∴ρ相对误差：%74.5-%100193536.881%100=⨯⎪⎭⎫⎝⎛=⨯——实实m m m ρρρ 2．在大气压力为101.3kPa 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3．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+=+=21Δmh g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(31212=+⨯⨯-=+-=-+=∴ρρρΔ4. 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 水水油ρρρ+=++=0210mh h h h h 16.16.07.010008002121=+⨯=+=+=∴水油水水油ρρρρρ（2）B A p p ≠ D C p p =题3 附图B Dh 1 h 2AC 题4 附图5．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。
化工原理课后习题解析(第一章)
第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m 11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
新版化工原理习题答案(01)第一章 流体流动
第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为 kPa ，温度为40 ℃。
已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。
解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。
设混合油为理想溶液。
解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为 kPa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
化工原理上册复习题
第一章流体流动与输送一、填空题1.流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，其单位为 kg/m3 。
2. 20℃时苯的密度为880kg/m3，甲苯的密度为866kg/m3，则含苯40%（质量）苯、甲苯溶液的密度为3/mkg。
3.流体的粘度是描述流体流动性能的物理量，一般用符号μ表示；流体的粘度越大，流动时阻力损失越大。
4.流体的流动形态有层流和湍流两种，可用雷诺数Re 判断。
5.流体阻力产生的根本原因是流体本身的粘性，而流动型态与管路条件是产生流体阻力的外因。
6转子流量计应垂直安装，流体由下而上流动；读数读转子的最大截面处，一般为转子的顶部。
8.离心泵的构造主要包括叶轮和泵轴组成的旋转部件以及泵壳和轴封组成的固定部件。
9.离心泵开车时，泵空转、吸不上液体、进口处真空度低，此时泵发生了气缚现象，其原因可能是没有灌泵或轴封不严密。
10.离心泵运转时，泵振动大、噪音大、出口处压力低、流量下降，此时泵发生了气蚀现象，其原因可能是安装高度过高或吸入管路阻力太大或者被输送流体温度过高。
11.流体的特征是具有一定的体积；无一定的形状，其形状随容器的形状而改变；在外力作用下内部会发生相对运动。
二、选择题1.有一串联管道，分别由管径为d1与d2的两管段串接而成。
d1＜d2。
其流体稳定流过该管道。
今确知d1管段内流体呈层流。
请断定流体在d2管段内的流型为( c )。
A.湍流B.过渡流C.层流D.须计算确定。
2.有两种关于粘性的说法：( a )。
(1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。
(2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
A.这两种说法都对B.第一种说法对，第二种说法不对C.这两种说法都不对D.第二种说法对，第一种说法不对3.水以2 m·s-1的流速在?35 mm×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为( b )。
01第一章流体流动输送习题资料
第一章 习题详解工程训练某食品厂一生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽。
已知高位槽液面比贮水池液面高出10m ，管内径为75mm ，管路总长（包括局部阻力的当量长度在内）为400m 。
液体流动处于阻力平方区，摩擦系数为0.03。
流体流经换热器的局部阻力系数为0.32。
离心泵在转速n ＝2900r/min 时的H-Q 特性曲线数据如下：现因生产需要，要求流量增加为0.0055m /s ，其他条件不变，试通过计算，提出几种不同的解决方案，并对其进行比较。
（工厂有同型号备用泵）解：取贮水池液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，在两截面间列柏努利方程。
以1-1截面所在水平面为基准面22111e 222f 2z u g p g h z u g p g h ρρ+++=+++∑其中：z 1＝0 m ，z 2＝10 m ，u 1≈u 2≈0，p 1＝p 2＝0(表压)，2f 2224240080.030.324185540.0750.075e l uh d gQ Q g λζπ∑⎛⎫∑=+∑ ⎪⎝⎭⎛⎫=+= ⎪⨯⎝⎭则，管路特性方程为2e f 1010418554h h Q =+∑=+根据离心泵特性曲线数据及管路特性曲线方程绘制，两曲线交点即为离心泵的工作点。
HQ则其流量为：0.0047m 3/s ；扬程为：19.1m 现需流量增加到0.055 m 3/s 方案1：改变泵的转速2, Q n H n Q n H n ''''⎛⎫== ⎪⎝⎭ 则 0.00550.00472900'3393 r /minn n '==此时扬程为：26.2 m 。
方案2：根据生产任务要求，购置新泵。
方案3：两台泵串联HQ则其流量为：0.0065m 3/s ；扬程为：27.5m 。
方案4：两台泵并联HQ则其流量为：0.0056m 3/s ；扬程为：23.5m 。
第一章 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CO 28.5％，O 27.5％，N 276％，H 2O8％（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m o lkg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=∑=∴ 混合密度333/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+⨯⨯⨯⨯==-ρ2．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7895.02.9985.012211+=+=ρρρa a m3/36.881m kg m =∴ρ相对误差：%74.5%10093536.8811%100=⨯⎪⎭⎫⎝⎛-=⨯-实实m m m ρρρ3．在大气压力为101.3kPa 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+=∆+=10m h g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+-=-+=∆∴ρρρ5. 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 。
第一章流体流动试题集及参考答案
第⼀章流体流动试题集及参考答案流体流动试题集及参考答案⼀、填空题:1、按照化⼯单元操作所遵循得基本规律得不同,可将单元操作分为动量传递、热量传递、质量传递。
2、化⼯⽣产中,物料衡算得理论依据就是质量守恒定律,热量衡算得理论基础就是能量守恒定律。
3、当地⼤⽓压为750mmHg时,测得某体系得表压为100mmHg,则该体系得绝对压强850mmHg为真空度为-100mmHg、4、液柱压⼒计量就是基于流体静⼒学原理得测压装置,⽤U形管压强计测压时,当压强计⼀端与⼤⽓相通时,读数R表⽰得就是表压或真空度。
从流体静⼒学基本⽅程了解到U型管压⼒计测量其压强差就是与指⽰液密度、液⾯⾼度有关,与U形管粗细⽆关5、转⼦流量计得设计原理就是依据流动时在转⼦得上、下端产⽣了压强差。
6、静⽌液体中两处压⼒相等得条件就是连续、同⼀液体、同⼀⽔平⾯。
7、流体体积流量⽤Q=uS来计算;质量流量⽤G=Qρ来计算;⽽流体流速⽤u=Q/S来计算。
8、当流体得体积流量⼀定时,流动截⾯扩⼤,则流速减少,动压头减少,静压头增加。
9、柏努利⽅程实验中,在⼀定流速下某测压管显⽰得液位⾼度为静压头,当流速再增⼤时,液位⾼度降低;因为阻⼒损失增⼤,10、理想流体就是指没有粘性或没有摩擦阻⼒⽽实际流体就是指具有粘性或有摩擦⼒。
流体流动时产⽣摩擦阻⼒得根本原因就是流体具有粘性。
11、压头转换实验中,在⼀定流速下某测压管显⽰得液位⾼度为静压头值,流速再增⼤时,液位⾼度降低;因为阻⼒损失增⼤12、P/(ρg)得物理意义就是表⽰流动系统某截⾯处单位重量流体所具有得静压能,称为静压头。
mu2/2得物理意义就是表⽰流动系统某截⾯处1kg流体具有得动能。
13、雷诺准数得表达式为Re=dｕρ/µ。
当密度ρ＝1000kg/m粘度µ=1厘泊得⽔,在内径为d=100mm,以流速为1m、s在管中流动时,其雷诺准数等于10其流动类型为湍流14、流体在圆直管内流动,当Re≥4000时得流型称为湍流,其平均速度与最⼤流速得关系为Wm＝0.8WｍａｘRe≤2000得流型称为滞流,其平均速度为Wm＝0、5Wｍａｘ。
化工原理第二版两册答案习题附图主编
第一章 流体流动4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此()（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。
读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。
为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ 7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。
液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。
试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。
化工原理上册复习题1 (2)
欢迎共阅第一章流体流动与输送一、填空题1.流体的密度是指单位体积流体所具有的质量，其单位为 kg/m3 。
2. 20℃时苯的密度为880kg/m3，甲苯的密度为866kg/m3，则含苯40%（质量）苯、甲苯溶液的密度为871.55 3kg。
/m3.流体的粘度是描述流体流动性能的物理量，一般用符号μ表示；流体的粘度越大，流动时62.有两种关于粘性的说法：( a )。
(1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。
(2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
A.这两种说法都对B.第一种说法对，第二种说法不对C.这两种说法都不对D.第二种说法对，第一种说法不对3.水以2 m·s-1的流速在?35 mm×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为( b )。
A.层流B.湍流C.过渡流D.无法确定4.装在某设备进口处的真空表读数为－50 kPa，出口压力表的读数为100 kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为( a )kPa。
A. 150B. 50C. 75D. 255.各种型号的离心泵特性曲线( d )。
A.完全相同B.完全不相同C.有的相同，有的不同D.图形基本相似6.某设备上真空表读数为0.09MPa，若当地大气压强为0.1MPa，则设备内绝对压强为( b )。
8.A.CD.10.A. Re数11.A.12.读数RA. A、BC. A、B14.A.C.流体的黏度随温度的升高而减小D.压力改变对液体黏度的影响很小，可以忽略，不很高的压力对气体黏度的影响也可以忽略15.下列说法正确的是( d )。
A.柏努利方程不能表示静止流体内部能量转化与守恒的规律B.流体作用在单位面积上的压力，称为静压强C.可以用液柱高度表示压力的大小D.在静止、连通的流体中，处于同一水平面上各点的压力均相等16.关于U形管压差计的指示液，下列说法错误的是（ c ）。
化工原理流体流动01习题
在 1 截面和 2 截面间列伯努利方程，
p1 gz
u12
2
p2
2 u 2
2
hf
p1 p 2
gz
2 2 (u 2 u1 )
2
hf
u 2 u1 ， h f 0 ，水向下流动。
12. Ｃ、Ｄ 分析： 首先， 因次分析所要解决的正是那些不能完全用理论分析方法建立关 系式或者无法用数学方法求解方程式的复杂问题。 其次，对一些复杂的、影响因素较多的物理现象，普通实验方法是无法解决
2．如图所示，水从内径为 d1 的管段流向内径为 d2 管段，已知 d 2 2d1 ，d1 管 段流体流动的速度头为 0.8m， h1 0.7 m ，忽略流经 AB 段的能量损失，则 h2 m， h3 m。
3．如图所示，管中水的流向为 A→B，流经 AB 段的能量损失可忽略，则 p1 与 p2 的关系为 。
qV 1 / qV 2
。
10．流量 Vs 增加一倍，孔板流量计的阻力损失为原来的 的阻力损失为原来的 转子流量计的流速为原来的
倍，转子流量计 倍， 倍，
倍， 孔板流量计的孔口速度为原来的 倍，孔板流量计的读数为原来的 倍。
转子流量计的环隙通道面积为原来的
11．某流体在一上细下粗的垂直变径管路中流过。现注意到安在离变径处有一定
0.5 水 ，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的
倍；管路两端压差为水的 倍。
6．已知图示均匀直管管路中输送水，在 A、B 两测压点间装一 U 形管压差计， 指示液为水银，读数为 R（图示为正） 。则： 1 ）R 0（>，=，<） Pa。
2）A、B 两点的压差 p =
化工原理复习题
第一章流体流动与输送机械1. 燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO 28.5％，O 27.5％，N 276％，H 2O8％（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molkg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=∑=∴ 混合密度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 相对误差：3．在大气压力为101.3kPa 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 （2）B A p p ≠ DC p p =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 。
第一章流体流动习题
第一章流体的流动与输送一、选择题1. 流体在圆形直管内做稳定层流流动时，其平均速度与管内最大流动速度的比值为。
A．约0.8/1 ； B．0.5 /1 ； C．2.0/1 ； D 1/0.82.容器中装有某种液体，任取两点A，B，A点高度小于B点高度，则 ( )A. p A > p BB. p A < p BC. p A = p BD.当液面上方的压强改变时，液体内部压强不发生改变3．流体流过两个并联管路管1和2，两管内均呈滞流。
两管的管长L1＝L2、管内径d1＝2d2，则体积流量Q2/Q1为( )。
A．1/2；B．1/4；C．1/8；D．1/16。
4．牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈( )。
A．层流流动；B．湍流流动；C．过渡型流动；D．静止状态。
5．流体在圆直管内流动，充分湍流(阻力平方区)时，摩擦系数λ正比于( )。
(G为质量流速)A．G2；B．G；C．G0；D．G-1。
6．有两种关于粘性的说法：( )(1) 无论是静止的流体还是运动的流体都具有粘性。
(2) 粘性只有在流体运动时才会表现出来。
A．这两种说法都对B．第一种说法对，第二种说法不对C．这两种说法都不对D．第二种说法对，第一种说法不对7．水以2 m·s-1的流速在Ø35 mm×2.5 mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3 Pa·s，密度为1000 kg·m-3，其流动类型为( )。
A．层流；B．湍流；C．过渡流；D．无法确定。
8．离心泵原来输送水时的流量为q V，现改用输送密度为水的1.2倍的水溶液，其它物理性质可视为与水相同，管路状况不变，流量( )。
A．增大；B．减小；C．不变；D．无法确定。
9．装在某设备进口处的真空表读数为50 kPa，出口压力表的读数为100 kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为( )kPa。
A．150；B．50；C．75；D．25。
第一章流体流动习题及答案
习题3附图第一章 流体流动 流体静止的基本方程1．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。
若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？[答案：36.03kPa]2．为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。
测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U 形压差计读数为R=130mm ，通气管距贮槽底面h=20cm ，贮槽直径为2m ，液体密度为980kg/m 3。
试求贮槽内液体的贮存量为多少吨？[答案：6.15吨]3．如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求：（1）两槽液面的高度差H 为多少？ （2）泵所需的实际功率为多少kW ？（3）真空表的读数为多少kgf/cm 2？ [答案：H=19.7m ；实际功率为4.27kw ；真空表读数为51.5kPa]4．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。
已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133⨯105 Pa 。
流体密度为800 kg/m 3。
精馏塔进口处的塔内压力为1.21⨯105 Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ⨯4 mm ，进料量为20 m 3/h 。
料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。
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同的解决方案，并对其进行比较。（工厂有同型号备用泵）
解：取贮水池液面为 1-1 截面，高位槽液面为 2-2 截面，在两截面间列柏努利方程。以 1-1
截面所在水平面为基准面
z1 u12 2g p1 g he z2 u22 2g p2 g hf
其中：z1＝0 m，z2＝10 m，u1≈u2≈0，p1＝p2＝0(表压)，
1.22103
m3 /s
Vs2
4
d22u2
5.52104
m3 /s
质量流量：ms1 Vs1 1.12 kg/s ，ms2 Vs2 0.51 kg/s
质量流速：G1 u1 1481 kg/m2 s ，G2 u2 1996 kg/m2 s
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hf
le d
u2 2g
0.03
400 0.075
0.32
2
g
8Q2 0.0754
418554Q2
则，管路特性方程为
he 10 hf 10 418554Q2
根据离心泵特性曲线数据及管路特性曲线方程绘制，两曲线交点即为离心泵的工作点。
H
38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10
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习题详解
1-4用一复式U形管压差计测定水流管道A、B两截面间的压差，压差计的指示液为汞，两段汞 柱之间充满水，测压前两U形压差计的水银液面为同一高度。今若测得h1＝1.2 m，h2＝1.3 m， R1＝0.9 m，R2＝0.95 m，问管道中A、B两点间的压差ΔpAB为多少？（先推导关系式，再进行 数字运算）。
解： pA p1 H2Ogh1 p3 Hg gR1 H2Ogh1
pB p2 H2O g h2 R2 Hg gR2 p3 H2O g R1 h2 h1 H2O g h2 R2 Hg gR2
则
pAB pA pB Hg gR1 H2O gh1 H2O g R1 h2 h1 H2O g h2 R2 Hg gR2 Hg g R1 R2 H2O g h1 R1 h2 h1 h2 R2
5
0 0.000
0.001
0.002
0.003
0.004 0.005 Q
0.006
0.007
0.008
0.009
则其流量为：0.0065m3/s；扬程为：27.5m。 方案 4：两台泵并联
38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10
8 6 4 2 0 0.000
阻力系数为 0.32。
离心泵在转速 n＝2900r/min 时的 H-Q 特性曲线数据如下：
Q/(m3/s)
0
0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008
H/m
26
25.5
24.5
23
21
18.5
15.5
12
8.5
现因生产需要，要求流量增加为 0.0055m3/s，其他条件不变，试通过计算，提出几种不
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1-6 某输水管路，水温为20℃，管内径为200 mm，试求：（1）管中流量达到多大时，可
使水由层流开始向湍流过渡？（2）若管内改送运动粘度为0.14 cm2/s的液体，并保持
层流流动，求管中最大平均流速？
解：（1）查得 20℃水的 ρ＝998.2 kg/m3，μ＝1.005×10－3Pa·s
Hg g R1 R2 H2O g R1 R2 g R1 R2 Hg H2O
代入数据得：pAB 9.810.9 0.9513600 1000 2.29105 Pa
1-5密度为920 kg/m3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为Φ60 mm×3.5 mm，两支管尺寸 分别为Φ38 mm×3.5 mm与Φ25 mm×3.5 mm。已椰子油在总管中的流速为0.8 m/s，且两支管中 的流量比为2.2。试分别求椰子油在两支管中的体积流量、质量流量、流速及质量流速。
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第一章 习题详解
工程训练
某食品厂一生产车间，要求用离心泵将冷却水由贮水池经换热器送到另一敞口高位槽。
已知高位槽液面比贮水池液面高出 10m，管内径为 75mm，管路总长（包括局部阻力的当量
长度在内）为 400m。液体流动处于阻力平方区，摩擦系数为 0.03。流体流经换热器的局部
8 6 4 2 0 0.000
0.001
0.002
0.003ຫໍສະໝຸດ 0.004 0.005 Q
0.006
he-Q H-Q 0.007 0.008
0.009
则其流量为：0.0047m3/s；扬程为：19.1m 现需流量增加到 0.055 m3/s 方案 1：改变泵的转速
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢1
0.002
0.004
0.006
he-Q
H-Q 0.008 0.010
Q
0.012
并(H-Q)
0.014 0.016
0.018
则其流量为：0.0056m3/s；扬程为：23.5m。
方案比较： 改变泵的转速：需要变速装置或能变速的原动机；改变转速时，要保证其转速不能超过泵的 额定转速。 换泵：直接简便，但需设备投入。 串并联：利用工厂的闲置备用泵，不增加投资；串并联均能使流量和扬程增加，但由于本案 管路系统阻力较高，相比之下，采用串联操作流量超出生产要求太多，还需关小阀门以调节 流量，多消耗能量，不经济。所以，最终采用方案 4，两泵并联以满足新的生产任务。
解：
4 4
D2u d12u1
4
d12u1
4
d22u2
2.2
4
d22u2
则
0.0532 0.0312
u1
0.8 0.0312 u1 2.2 0.0182
0.0182 u2
u2
求解得流速分别为： u1＝1.61 m/s， u2＝2.17 m/s
由此得出其体积流量：Vs1
4
d12u1
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Q Q
n n
,
H H
n n
2
则
0.0055 n 0.0047 2900
n ' 3393 r / min
此时扬程为：26.2 m。
方案 2：根据生产任务要求，购置新泵。
方案 3：两台泵串联
H H
55
50
45
40 he-Q
35
30
25
串(H-Q)
20
15
10 H-Q