第一章习题课(完整版)

（4）截面A上的压强pA, Pa。 PA = PB +ΔPAB = PB + hAB ρW g =193000 + 6×1000×9.81 =256000 Pa
例：已知P2=0.2at（表压）
P1
管道为Φ38×3mm
Z
P2
L=8m， 绝对粗糙度 ε=0.3mm
精 馏 塔
操作温度下溶剂的 物性参数为： ρ=861kg/m3； μ=0.643cP
解：真空度=大气压—绝对压
天津：真空度=101.2-9.2=92KPa
兰州：真空度=89.2-9.2=80KPa
所以：天津真空表的读数为92KPa，兰州 真空表的读数为80KPa。
注：表压=绝对压—大气压
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/m3。试求贮槽内液体的贮存量为多少吨？
管件名称 进口 ξ 0.5
管件为：90°标准弯头 2个，180°回弯管1个，
球心阀（全开）1个。
Vs=3m3/h 问:高位槽应放置的高度 z应为多少米？
90°标准弯头
180 °回弯管 球心阀（全开）
0.75
1.5 6.4 1
出口
解:取入塔管段的管中线所在水平面为基 准面, 在1-1、2-2截面间列柏努利方程：
6 用泵将水从贮槽送至敞口高位槽， 两槽液面均恒定不变，管路均为 Ф57×3.5mm，泵出口垂直管段A、B 截面上的测压口有软管与两支液柱压 差计相连，水来自百度文库柱的读数分别为 R=40mm及R′=1200mm。右边压差 计的左侧指示剂液面与截面A的垂直 距离H=1000mm， 右侧开口支管的水 银面上灌有一段R″=20mm的清水。A 、B两截面间的管长hAB =6m。全管 λ=0.02。当地大气1.0133×105Pa，ρ 3 3 水=1000kg/m ， ρ水银=13600kg/m 。 试求：（1）截面A、B间的管路阻力 损失∑WfAB（J/kg）；（2）水在管路 中的流速u（m/s）；（3）截面B上的 压强pB（Pa）；截面A上的压强pA（ Pa）。
p1 u1 p2 u 2 Z1 Z2 hf g 2 g g 2 g Z 1 Z , Z 2 0, p1 0(表），p 2 0.2at (表) p 2 0.2 9.81 10 4 Pa, u1 0
u

Vs d
2

3600 1.04m / s 3 2 0.785 (32 10 )
B
hAB
R’’ A
H
R
R’
解：取截面A为上游截面，截面B为下游截面，并 以截面A为基准水平面。在两截面之间列柏努利 方程式，即： u p h gZA + u2 + p = gZ + （1） B 2 + + 则： p p u u h = (ZA - ZB )g + 2 + （2） 其中： ZA - ZB =（0-6）=-6m
2
p 2 p1 u Z hf g 2g
2 2
1.96 10 1.04 10.6 Z 3.46m 861 9.81 2 9.81 9.81
4 2
若取2 （右侧），即出口外侧 2 ，则
0.5 0.75 2 1.5 6.4 1
解：该题为并联管路操作型计算，根据并联管路 流量特征： V0=V1+V2=60/3600=0.0167m3/s （a) 再由并联管路各支路压强降相等得： Δрf1= Δрf2化简后有： V12/V22=L2d15/L1d25,代入数据后有V1=0.44V2 (b) 联解（a)(b)得V1=18.3m3/h V2=41.76m3/h 即得：水在两支管中的流量分别为V1=18.3m3/h V2=41.76m3/h。
第五次课：习题课
全章复习 1 流体静力学基本方程式 2 连续性方程式 3 伯努利方程式及其应用 4 流体的流动类型和判据——雷诺系数 5 流体流动阻力的计算 6 管路计算 7 管道中流速和流量的测定
1 天津和兰州的大气压强分别为101.2kpa和 89.2kpa， 苯乙烯真空精馏塔的塔顶要求维持9.2kpa的绝对压强， 试计算两地真空表的读数（即真空度）。
由Re、ε /d查图得λ =0.039。查局部阻力系数， 各个管件的局部阻力系数如下：
管件名称 进口 ξ 0.5
90°标准弯头
180 °回弯管 球心阀（全开）
0.75
1.5 6.4
出口
1
l u2 hf ( d ) 2 g
8 1.04 hf (0.039 0.032 0.5 0.75 2 1.5 6.4) 2 9.81
（2）水在管路中的流速u, m/s； A、B之间的阻力损失与流速有关，可用如下公式表示：
h
fAB
l u2 = d 2
=0.02
，
其中，l=6m，d=0.05m， h fAB =4.94 J/kg，带入上式： 2 6 u 4.94=0.02× ×
0.05
2
可得，
u=2.029 m/s
解：由题意得：R=130mm，h=20cm，D=2m，
，
980kg/ (1)管道内空气缓慢鼓泡u=0，可用静力学原理求解。 （2） 空气的 很小，忽略空气柱的影响。
3 有一输水系统，如图所示，水箱内水面维持恒定，输 水管直径为Φ60x3mm，输水量为18.3m3/h，水流经全 部管道（不包括排出口）的能量损失可按 Σhf=15u2(J/Kg)公式计算，式中u为管道内水的流速 （m/s）试求：（1）水箱中水面必须高于排出口的高 度H。 （2）若输水量增加5%，管路的直径及其布置不变，管 路的能量损失 仍按上述公式计算， 则，水箱中的水 面将升高多少米？
3
4 由于取2 2截面（左侧），即流体 刚好达到 该截面，但流体仍处于 管道内，所以u2 u 1.04m / s
若取出口右侧，流体恰好离开管道则u2=0
du 0.0321.04 861 4 Re 4.4510 4000 3 0.64310 0.3m m, / d 0.00938
解：由题意得：R=130mm，h=20cm，D=2m，
，
980kg/ (1)管道内空气缓慢鼓泡u=0，可用静力学原理求解。 （2） 空气的 很小，忽略空气柱的影响。
4 从高水位塔将20℃的清水送至某车间。要求 送水量为45m3/h，管路总长度（包括所有局部 阻力的当量长度）为600m，水塔与车间水面均 通大气且维持恒差12m，试确定管子直径。(取 管道阻力系数λ=0.027）
2
2
A
A
B
B
fAB
fAB
2 A
2 B
A
B
2 2 uA uB =0 2 （pA - pB）=hABρW g + R（ρHg – ρW）g =6×1000×9.8 + 0.04（13600 – 1000）×9.8 =63800 Pa 将诸值带入（2）式，得：
h
fAB
=-6×9.8 +63800÷1000=4.94 J/kg
则d5=0.027/1549 有d=0.112m
所以，管子直径为0.112m
5 如本题附图所示的并联管路中，支管1直径为 Φ56*2mm，其长度为30m；支管2直径为 Φ85*2.5mm，其长度为50m，总管路中水的流 量为60m3/h，试求水在两支管中的流量。（各 支管和长度均包括局部的当量长度。取两支管的 摩擦系数λ相等。)
2 p 2 p1 u 2 Z hf 中的u 2 0 g 2g
（3）截面B上的压强pB, Pa； 在右边压差计的左侧指示剂液面处作t-s等压参考面，由 流体静力学原理可知，Pt=Ps 则： PB +（hAB +H）ρW g =Pa + ρW g + ρHg g 整理得： PB = Pa + ρW g + ρHg g - （hAB +H）ρW g =1.0133×105 + 0.02×1000×9.81 +1.2×13600×9.81-（6+1）×1000×9.81 =193000 Pa