化工原理天津大学版化上下册习题答案.docx

化工原理课后习题1 .某设备上真空表的读数为133X10'Pa,试计算设备内的肯定压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×IO8Pa.解：由肯定压强=大气压强-真空度得到：设备内的肯定压强Pe1.=98.7×10sPa-13.3×10,Pa=8.54×10sPa设备内的表压强PW=-真空度=-13.3×10sPa2 .在本题附图所示的储油罐中盛有密度为960kgrf的油品，油面高于罐底6.9叫油面上方为常压.在罐侧壁的下部有始终径为760皿的圆孔，其中心距罐底800皿，孔盖用14皿的钢制螺钉紧固.若螺钉材料的工作应力取为39.23X10'Pa,问至少须要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P.W。解：P.=PghXA=960×9.81X(9.6-0.8)×3.14×0.76,150.307×10,N。=39.03×10,×3.14×0.014a×nPW。得n6.23取nIn=7至少须要7个螺旬3.某流化床反应器上装有两个U型管压差计，如本题附图所示.测得Ri=40011m,Ra=50三,指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度Rj=50皿。试求A、B两处的表压强。分析：依据静力学基本原则，对于右边的U管压差计，a-a'为等压面，对于左边的压差计，bb'为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。解I设空气的密度为P,其他数据如图所示a-a'处P*+Ptgh1.=p*gR3+P<agR3由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽视不记即：P4=1.0×10,×9.81×0.05+13.6×10,×9.81X0.05=7.16×108Pab-b处Pb+P,gh3=P4+P,gh3+P««gRtP8=13.6×10*×9.81×0.4+7.16×10,=6.05XIOsPa4.本题附图为远距离测量限制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置.已知两吹气管出口的距离H=Im,U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820Kgm,.试求当压差计读数R=68三11时，相界面与油层的吹气管出口距离h.分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽视空气产生的压强，本题中IT'和4-4'为等压面，22'和37'为等压面，且IT'和2-2'的压强相等。依据静力学基本方程列出一个方程组求解解，设插入油层气管的管口距油面高h在1一1'与2-2'赣面之间P1.=Pi+pMgRVPi=P«,R=P,且H=Psmgh,P4=P*g(H-h)+Pag(h+h)联立这几个方程得到P*gR=P*g(H-h)+PMg(Ah+h)-P*ttgh即P*gR=P*g11+PBMgh-p*gh带入数据1.O3X1.O3X1.-13.6×10iX0.068=h(1.0×10s-0.82×103)h=0.418m5.用本题附图中串联U管压差计测:蒸汽锅炉水面上方的蒸气压,U管压差计的指示液为水银，两U管间的连接管内充溢水。以知水银面与基准面的垂直距离分别为：1.2.3m,h1=1.2叫h8=2.5m,h4=1.4m.锅中水面与基准面之间的垂直距离hEm。大气压强p.=99.3×10,p。试求锅炉上方水蒸气的压强P分析：首先选取合适的截面用以连接两个U管，本题应选取如图所示的1一1截面,再选取等压面，最终依据静力学基本原理列出方程，求解解：设11截面处的压强为P1.对左边的U管取a-a等压面，由静力学基本方程P。+P*g(h-h4)=Pi+P*g(h3-h4)代入数据Po+1,0×10,×9.81×(3-1.4)=Pi+13.6×10,×9.81X(2.5-1.4)对右边的U管取b-b等压面,由静力学基本方程P+P*g(h,-ha)=P*g(h-h1)+p.代入数据P1+1.0×10,×9.81×(2.5-1.2)=13.6×10,×9.81X(2.3-1.2)+99.3×10,解着两个方程得P.=3.64×IOePa6 .依据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强P。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920kg/11,998产?m4.kg/m',U管中油、水交接面高度差R=300T:mm,两扩大室的内径D均为60mm,U,Jd管内径d为6mm.当管路内气体压强等于<J大气压时，两扩大室液面平齐。习Iib南阳分析I此题的关健是找准等压面，依据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解解：由静力学基本原则，选取1-1'为等压面，对于U管左边P«+P.g(h+R)=P1对于U管右边P1=P*gR+Pagh3P«=P*gR+Pghj-Pg(h+R)=P*gR-PMgR+P»g(hj-h)当P衰=0时，扩大室液面平齐即又(D2),(-h1)=11(d2)1Rhj-h1=311mPe=2.57×10,Pa7 .列管换热气的管束由121根。×2.5三的钢管组成。空气以9ms速度在列管内流淌.空气在管内的平均温度为5or,压强为196×IojPa(表压)，当地大气压为98.7XIoJPa试求：空气的质量流量；操作条件下，空气的体积流量；将的计算结果换算成标准状况下空气的体积流*。解I空气的体积流量Vs=uA=9×114×0.02a×121=0.342m,s质量流量w.=V8P=Vs×(MP)/(RT)0.342×29×(98.7+196)8.315×323=1.09kg/s换算成标准状况V,P1.V1.P1=T1.T,V=PT1P1T1×Vsi=(294.7×273)/(101X323)X0.342=0.843m3sj耳，8.高位槽内的水面高于地面8m,水从,OK)8X4mm的管道中流出，管路出口高于aj三8,hb地面加。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按£hf=6,5u2计算，其中u为水在管道的流速。试计算：(1)A-A,截面处水的流速；水的流量，以m7h计.分析：此题涉与的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒算问题，一般运用的是柏努力方程式.运用柏努力方程式解题的关键是找准裁面和基准面，对于本题来说，合适的赣面是高位槽1一1和出管口22,如图所示，选取地面为基准面.解：设水在水管中的流速为U,在如图所示的11,22处列柏努力方程Z1g+0+P1.p=Zag+us2+PJp+Eh?(Z1.-Zjg=ua2+6.5ua代入斓(8-2)X9.81=7u,u=2.9ms换算成体积流量Vs=uA=2.9×114×0.1*×3600=82m7h9.20水以2.5ms的流速流经038X2.5皿的水平管，此管以锥形管和另一O53X3m的水平管相连.如本题附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以视察两截面的压强。若水流经A,B两截面的能量损失为1.5Jkg,求两玻璃管的水面差(以mm计),并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置.分析:依据水流过A、B两截面的体积流量相同和此两裁面处的伯努利方程列等式求解解：设水流经A、B两裁面处的流速分别为u*、uUJAk=iAb：UB=(VA)U4=(33/47)2×2,5=1.23ms在A、B两截面处列柏努力方程ZIg+U1,/2+P1p=Zig+u1,2+PJp+hfVZi=Z2(Px-Pj)/p=hf+(u1.,-u1.,)/2g(h-h)=1.5+(1.23'-25t)/2h-hj=0.0882m=88.211m即两玻璃管的水面差为88.2111110.用离心泵把20C的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定,各部分相对位置如本题附图所示.管路的直径均为76X2.5mm,在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66XIO3Pa,水流经吸入管与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按Eh,产2u%hf,j=10u2t-j,由于管径不变,故式中U为吸入或排出管的流速ms.排水管与喷头连接处的压强为98.07×IO3Pa（表压）.试求泵的有效功率.分析:此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理,从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。解，总能量损失Ehf=Ehf+.Ehfu=ua=u=2u,+10ua=12u2在截面与真空表处取截面作方程Izog+uo,2+Po/p=Zg+u,2+Pp+£hf.I(PO-P1.)p=Zg+u,2+hf,1u=2ns：w.三uAp=7.9kgs在真空表与排水管-啧头连接处取截面Zg+u'2+PP+W.=zjg+u,2+Ptp+hf,sW.=z2g+ua2+P2P+hf,j(Zg+ua2+PP)=12.5X9.81+(98.07+24.66)/998.2X1.O5+10×22=285.97JkgN.=W.w.=285.97×7.9=2.26kw11.本题附图所示的贮槽内径D为2m,/'T1Z槽底与内径&为3311m的钢管相连，槽、内无液体补充，其液面高度%为2m（以.管子中心线为基准）。液体在本题管内AJIk11Mf1.S流淌时的全部能量损失可按2%=20u2公式来计算,式中u为液体在管内的流速m/s试求当槽内液面下降Im所需的时间。分析I此题看似一个一般的解柏努力方程的题，分析题中槽内无液体补充，则管内流速并不是一个定值而是一个关于液面高度的函数，抓住槽内和管内的体积流量相等列出一个微分方程，积分求解.解：在槽面处和出口管处取截面1-1,2-2列柏努力方程hg=ua2+hf=ua2+20uau=(0.48h)v,=0.7hva槽面下降dh,管内流出UAadt的液体Adh=uA1dt=O.7hv,Aadtdt=A1dh/(A10.7hw)AJK12附图1-2-M对上式积分：t=1.8.h12.本题附图所示为冷冻盆水循环系统，盐水的密度为I1.Ookg/福，循环量为36ms.管路的直径相同，盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.IJ/kg,由B流至A的能量损失为49J/kg,试求：（1）若泵的效率为70%时，泵的抽功率为若干kw?（2）若A处的压强表读数为245.2×IO5Pa时，B处的压强表读数为若干分析：本题是一个循环系统，盐水由A经两个换热器被冷却后又回到A接着被冷却，很明显可以在A-换热器-B和B-A两段列柏努利方程求解。M：（1）由A到B截面处作柏努利方程0+u*22+PP1=4g+2/2+Pb/P+9.81管径相同得ua=u.（PA-PB）/P=Zttg+9.81由B到A段，在截面处作柏努力方程BZg+UB2/2+Pp+W.=0+u42+PJP+49：*（PA-PB）/P-Z+49=98.1+49=147.IJ/kg.fs=VsP=363600×1100=1.1.kgsN.=W.×Ws=147.1×11=1618.Iw泵的抽功率N=N.76%=2311.57W=2.31kv(2)由第一个方程得(PA-PB)P=Zg+9.81得PB=PA-P(Zg+9.81)=245.2×10s-1100×(7×9.81+98.1)=6.2×IO4Pa因13.用压缩空气将密度为1100kgm,的腐M般蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液rZ1.11>位恒定。管路直径均为60×3.5m,其他习士?W叫.，尺寸见本题附图.各管段的能量损失为£hf.1.1.=hf,=uhf.K=1.18u,.两压差计中的指示液均为水银。试求当R=45三n,h=200三n时：(1)压缩空气的压强H为若干？(2)U管差压计读数Ra为多少？解I对上下两槽取截面列柏努力方程(M)+P/P=Zg+O+Pp+hfP=ZgP+0+P8+Phf=10×9.81×1100+1100(2u,+1.18u2)=107.91×10i+3498u2在压强管的B,C处去取截面，由流体静力学方程得Pb+Pg(x+R)=P+Pg(h+x)+P««RigPb+1100×9.81×(0.045+x)=PC+1100×9.81×(5+x)+13.6×103×9.81×0.045P.-Pc=5.95X1.O4Pa在B,C处取截面列柏努力方程0+22+Pbp=Zg+u,2+Pp+hf,V管径不变，.ub=uP-Pc=p(Zg+hf,)=1100×(1.18u,+5×9.81)=5.95×10*Pau=4.27ms压缩槽内表压P1=1.23×IO5Pa(2)在B,D处取截面作柏努力方程Q+u72+Pb/p=Zg+O+O+hf,r+hf,>Pr(7×9.81+1.18u,+ua-0.5ua)X1100=8.35XIO4PaPi-Pgh=P*Rag8.35X10-1100×9.81×0.2=13.6X1.O3×9.81XR2Rj=609.711ra14.在试验室中,用玻璃管输送20C的70%醋酸.管内径为1.5cm,流量为IOkgmin,用SI和物理单位各算一次雷诺准数,并指出流型.解，三20。70%的醋酸的密度P=1049Kgm,粘度=2.6mPas用SI单位计算：d=1.5X10,U=W8/(PA)=O.9msRe=dup=(1.5×10'a×0.9×1049)/(2.6×103)=5.45×10,用物理单位计算1P=1.049gcm,u=f(pA)=90cms,d=1.5cm=2.6×10-sPaS=2.6×10¼(sm)=2.6×1.Vscm1.Re=dup=(1.5×90×1.049)/(2.6×10i)=5.45×10,V5.45×10,>4000此流体属于湍流型15.在本题附图所示的试验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两裁面的压强差。当水的流量为10800kgh时，U管压差计读数R为100三,粗细管的直径分别为60X3.511n与45×3.511n0计Jh(1)Ikg水流经两截面间的能量损失。(2)与该能量损失相当的压强降为若干Pa?解I(D先计算A,B两处的流速IUa=WP8a=295118,1.=W./PSb在A,B截面处作柏努力方程IZAg+ujk,2+PP=ZBg+u22+P+hf1.kg水流经A,B的能量损失：hf=(u*2-u2)/2+(PA-Pb)/P=(u*a-u2)/2+PgRP=4.41Jkg(2).压强降与能量损失之间满意：hf=PpP=phf=441×10316.密度为850kgnj,粘度为8X1.(8PaS的液体在内径为14dhi的钢管内流淌，溶液的流速为1.m/s试计算：(1)泪诺准数，并指出属于何种流型？(2)局部速度等于平均速度处与管轴的距离I(3)该管路为水平管，若上游压强为147X10sPa,液体流经多长的管子其压强才下降到127.5XIOaPa?解：(1)Re=dup=(14×10h,×1×850)/(8×10"8)=1.49×IO5>2000此流体属于滞流型(2)由于滞流行流体流速沿管径按抛物线分布，令管径和流速满意y,=-2p(U-Ue)当U=O时，y?=P=2pu.p=82=d,8当U=Ur=0.5Ueu=0.5ms时，ya=-2p(0.5-1)=d,8=0.125d,即与管轴的距离r=4.95×10(3)在147X10'和127.5X10'两压强面处列伯努利方程ui22+PP+Zig=u1,2+P1/P+Z2g+hf：U=U,Zi=ZjPp=Pb/p+hf损失能h产(Pa-Pb)p=(147×10,-127.5×10,)/850=22.94 流体属于滞流型 摩擦系数与雷若准数之间满意=64Re又7hf=×(d)×0.5u,.I=14.95m 输送管为水平管，管长即为管子的当量长度即：管长为14.95m17.流体通过圆管淌流淌时，管截面的速度分布可按下面阅历公式来表示，S=Ij(yR)v,式中y为某点与壁面的距离，与y=R-r.试求起平均速度u与最大速度Ue的比值。分析：平均速度U为总流量与截面积的商，而总流量又可以看作是速度是Ur的流体流过2”rdr的面积的叠加即：V=JVUrX2Jtrdr解1平均速度U=V/A=Jur×211rdr/(11R,)=J71.I(yR)v×211rdr/(11Ra)=2R1.zJ7(R-r),zrdr=0.82uauu/u=0.8218 .肯定量的液体在圆形直管内做滞流流淌.若管长与液体物性不变，而管径减至原有的1/2,问因流淌阻力而产生的能量损失为原来的若干倍？解：管径削减后流量不变工UiAi=UaAJ而=1Ai=4Aju1=4u由能量损失计算公式Ehr=(d)X(1.2ua)得hf,1.=(d)X(1.2u1.,)hf,1=(Id)×(12u2,)=(d)×8(U1)2=16hf.1*h11=16hn19 .内截面为100omX120Omm的矩形烟囱的高度为30Axrn。平均分子量为30kgkno1.,平均温度为400IC的烟道气自下而上流淌.烟囱下端维持49Pa的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值,大气温度为2QX)t地面处的大气压强为101.33×103Pa.流体经烟囱时的摩擦系数可取为0.05,试求烟道气的流量为若干kg/h?解1姻囱的水力半径b=A11=(IX1.2)/2(1+1.2)=0.273b当量直径Ct=4h=1.109m流体流经烟囱损失的能量Ehf=(/(1.)u,2=0.05×(301.109)×u,2.=0.687u,空气的密度P=PM/RT=1.21Kgms烟囱的上表面压强（表压）P±=-P-gh=1.21X9.81X30=-355.02Pa烟囱的下表面压强（表压）P=-49Pa期囱内的平均压强P=（P上+P）/2+P0=101128Pa由P=PM/RT可以得到烟囱气体的密度P=（30×10,×101128）/（8.314X673）=0.5422Kg三,在烟囱上下表面列伯努利方程P±p=PP+Zg+ht.*.hf=（P上-P）p-Zg=（-49+355.02）/0.5422-30X9.81=268.25=0.687u,流体流速U=19.76m/s质量流量,=uAp=19.76×1X1.2X0.5422=4.63×IO4Kg/h20.每小时将2×105kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽.反应器液面上方保持26.7X1.O3Pa的真空读，高位槽液面上方为大气压强.管道为的钢管，总长为50m,管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流计（局部阻力系数为4）,5个标准弯头.反应器内液面与管路出口的距离为15m,若泵效率为0.7,求泵的轴功率。解,流体的质量流速3.=2X1073600=5.56kg/s流速u=3(Ap)=1.4311s雷偌准数Re=dup=165199>4000查本书附图1-29得5个标准弯头的当：长度：5×2.1=10.5m2个全开阀的当量长度：2X0.45=0.9m,局部阻力当量长度I.=10.5+0.9=11.4m假定1.w=2Ig(d)+1.14=2Ig(68/0.3)+1.14=0.029检验d(×R×,z8)=0.008>0.005符合假定即=0.029全流程阻力损失h=×(t+I.)d×u1.2+×u,2=0.029×(50+11.4)(68×10,)+4×1.4372=30.863J/Kg在反应槽和高位槽液面列伯努利方程得Pp+We=Zg+PP+EhWe=Zg+(P1.P1)p+h=15×9.81+26.7X1071073+30.863=202.9J/Kg有效功率Ne=We×.=202.9×5.56=1.128×10,轴功率N=Nen=1.128X1070.7=1.61X1.OsW.=1.61KW.习21WW21.从设备送出的废气中有少量可溶物质，在放空之前令其通过一个洗涤器，以回收这些物质进行综合利用，并避开环境污染.气体流为3600m3h,其物理性质与50C的空气基本相同。如本题附图所示，气体进入鼓风机前的管路上安装有指示液为水的U管压差计，起读数为30三.输气管与放空管的内径均为250mm,管长与管件，阀门的当量长度之和为50三,放空机与鼓风机进口的垂直距离为2011,已估计气体通过塔内填料层的压强降为1.96×105Pa.管壁的肯定粗糙度可取0.15皿1,大气压强为101.33X1.O5.求鼓风机的有效功率.解:查表得该气体的有关物性常数P=1.O93,=1.96×10¾s气体流速u=3600/(3600×4/11×0.25,)=20.38m/s质量流量.三uAs=20.38×411×0.25,×1.093=1.093Kg/s流体流淌的雷偌准数Re=dup=2.84×10为湍流型全部当量长度之和Ia=I+E1.=50me取0.15时d=0.15/250=0.0006查表得=0.0189全部能量损失包括出口,入口和管道能损失即：h=0.5×ua2+1.×u,2+(0.0189×500.25)ua2=1100.66在I-E2-2两截面处列伯努利方程u,2+Pxp+We=Zg+u22+P1.p+hWe=Zg+(P,-P1)p+h而1-1、2-2两截面处的压强差Pj-P1=P1-P*gh=1.96×10,-10,×9.81×31×10,=1665.7PaAWe=2820.83W/Kg泵的有效功率Ne=We×.=3083.2W=3.08KW22.如本题附图所示,，贮水槽水位维持不变。槽底与内径为100m的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15m处安有以水银为指示液的U管差压计,其一管与管道相连,另一臂通大气。压差计连接管内充溢了水，测压点与管路出口端之间的长度为20m.(1).当同阀关闭时，测得R=600m,h=150011m;当闸阀部分开启时，测的R=400三b,h=1400三.摩擦系数可取0.025,管路入口处的局部阻力系数为0.5。问每小时从管中水流出若干立方米。(2),当闸陶全开时，U管压差计测压处的静压强为若干(Pa,表压).闻阀全开时1.d=15,摩擦系数仍取0.025。解：依据流体管力学基本方程，设槽面到管道的高度为XP*g(h+x)=P««gR10,×(1.5+x)=13.6×10,×0.6X=6.6m部分开启时截面处的压强Pi=P*gR-P*gh=39.63XIOTa在槽面处和1-1截面处列伯努利方程Zg+0+0=0+u82+P1.p+h而2h=(+,)d+u72=2.125U2.6.6X9.81=ua2+39.63+2.125u,u=3.09/s体积流量=UAP=3.09×x4×(0.D,×3600=87.41n,h闸阀全开时取2-2,3-3戳面列伯努利方程Zg=u,2+0.5u72+0.025×(15+d)u,2u=3.47ms取1-1、3-3截面列伯努利方程Pi7p=u,2+0.025×(15+7d)u,2P1'=3.7×IO4Pa23. IoC的水以5001.min的流量流过一根长为300三的水平管，管壁的肯定粗糙度为0.05。有6m的压头可供克服流淌阻力，试求管径的最小尺寸.解：查表得I(TC时的水的密度P=999.7Kgm,=130.77×106PasU=VeZA=10.85×10-,daVEh,=6×9.81=58.86JKgEhf=(AId)u22=150u*d假设为滞流入=64/Re=.64duPVg>hfd1.5×10*检殴得Re=7051.22>2000不符合假设为湍流假设Re=9.7X1.O4即dup=9.7×IO4；d=8.34X101则e/d=0.0006查表得=0.021要使2hWH,g成立则150u7d58.86d1.82×10a11>JM24Wff1.24.某油品的密度为800kgns,粘度为41cP,由附图所示的A槽送至B槽，A槽的液面比B槽的液面高出1.5m输送管径为89×3.5三n(包括阀门当量长度)，进出口损失可忽视。试求：(1)油的流量(n3h)(2)若调整阀门的开度，使油的流量削减20%,此时阀门的当量长度为若干皿？解I(1)在两槽面处取截面列伯努利方程u72+Zg+P1.P=u,2+Pa/P+hrVP1=P1Zg=Ehf=(Id)u,21.5×9.81=(50/82X1.(t)ua2假设流体流淌为滞流,则摩擦阻力系数=64Re=64duP联立(D两式得到u=1.2ms核算Re=dup=1920<2000假设成立油的体积流量,=uA=1.2×114(82×10,),×3600=22.8m7h(2)调整阀门后的体积流量3；=22.8X(1-20%)=18.24Invh调整阀门后的速度u=0.96ms同理由上述两式1.5×9.81=(82×10-3)-0.96,2=64Re=64duP可以得到=62.8m(阀门的当量长度I.=-50=12.8mr÷,>JM25Mffi25.在两座尺寸相同的汲取塔内，各填充不同的填料，并以相同的管路并联组合。每条支管上均装有同阀，两支路的管长均为5m(均包括除了闸阀以外的管件局部阻力的当量长度)，管内径为200三.通过田料层的能量损失可分别折算为5uP与4u22,式中U为气体在管内的流速m/s,气体在支管内流淌的摩擦系数为0.02,管路的气体总流量为0.3*/s.试求：(1)两阀全开时，两塔的通气量；(2)附图中AB的能量损失。分析：并联两管路的能量损失相等，且各等于管路总的能*损失,各个管路的能量损失由两部分组成，一是气体在支管内流淌产生的,而另一部分是气体通过填料层所产生的，即Ehf=入(+Id)u72÷hf,而且并联管路气体总流量为个支路之和,即V.=V”+Vrt解I两阀全开时，两塔的通气量由本书附图1-29查得d=20011m时阀线的当量长度.=150mhn=(11+1.1d)U,2+5U/=0.02×(50+150)/0.2u1.,2+5u1.,Ehn=A1.(Ij+IJd)u2+4UJ=0.02×(50+150)/0.2u2,2+4u1,Vhn=h11u1,/U1.i=I1.75/12.75即5=0.96*又V.=Vu+Vq=UiAi+UjAa,Ai=Aj=(0.2)211/40.01=(0.96u2+u1)O.O1*.=0.3：,.u1=4.875msUA=4.68m/s即两塔的通气量分别为VU=0.147m7s,Veu=O.153m7s习眩261H用总的能量损失hf=hn=h=0.02×155/0.2u1a2+5u1,=12.5Uj=279.25J/Kg26.用离心泵将20C水经总管分别送至A,B容器内，总管流量为8911h3总管直径为127×5mm.原出口压强为1.93XIO1Pa,容器B内水面上方表压为1.kgfcm2,总管的流淌阻力可忽视，各设备间的相对位置如本题附图所示。试求：(1)离心泵的有效压头H.(2)两支管的压头损失H,.I，Hf.-B,解I(D离心泵的有效压头总管流速u=VA而A=3600×114×(117),×10-u=2.3ms在原水槽处与压强计管口处去截面列伯努利方程Zog+We=u,2+PP+hf，总管流淌阻力不计£hf=0We=u72+PJp-Zog=2.3,2+1.93×107998.2-2×9.81=176.38JKg,有效压头He=We/g=17.98m两支管的压头损失在贮水槽和A、B表面分别列伯努利方程Zog+We=Zjg+PP+hnZg+We=Ztg+P1.p+ho得到两支管的能量损失分别为Ehn=Zg+We-(Zig+PP)=2X9.81+176.38-(16×9.81+0)=39.04JKghO=ZOg+We-(Z1.g+Pjp)=2X9.81+176.38-(8×9.81+101.33×10,998.2)=16.0J/Kg压头损失Hn=hng=3.98mHn=EhnJg1.63m27.用效率为80%的齿轮泵将粘稠的液体从散口槽送至密闭容器中，两者液面均维持恒定，容器顶部压强表读数为30×10,Pa.用旁路调整流量，起流程如本题附图所示，主管流量为14m7h,管径为66×311m,管长为80m(包括全部局部阻力的当量长度旁路的流量为5n,h,管径为32×2.5m,管长为20b(包括除阀门外的管件局部随力的当量长度)两管路的流型相同，忽视贮槽液面至分支点。之间的能量损失。被输送液体的粘度为50三Pa-s,密度为I1.OOkg/优，试计算：(1)泵的轴功率(2)旁路阀门的阻力系数。解I泵的轴功率分别把主管和旁管的体积流换算成流速主管流速U=V/A=14/3600×(114)×(60),×IO-*=1.3811s旁管流速u1=V1.A=5/3600×(114)×(27),×10-=2.43m/s先计算主管流体的雷偌准数Re=dup=1821.6<2000属于滞流摩擦阻力系数可以按下式计算=64/Re=0.03513在槽面和容器液面处列伯努利方程We=Ztg+Pp+hf=5X9.81+30X1071100+0.03513×1.38,×80/(60×IOT)=120.93J/Kg主管质量流量.三uAp=1.38×(114)×(60),×1100.=5.81Kgs泵的轴功率Nen=We×=877.58W.=0.877KW旁路阀门的阻力系数旁管也为滞流其摩擦阻力系数1.=64/Re1=0.04434有效功We=0+u,2+0+hf=u2+ui2220d+U,2旁路阀门的阻力系数=(We-u1.72-.u1.,220d1)-2/u，7.1128.本题附图所示为一输水系统，高位槽的水面维持恒定，水分别从BC与BD两支管排出，高位槽液面与两支管出口间的距离为Um,AB段内径为38nn,长为58m；BC支管内径为32三,长为12.5叫BD支管的内径为2611m,长为14m,各段管长均包括管件与阀门全开时的当量长度.AB与BC管的摩擦系数为0.03.试计算：(1)当BD支管的阀门关闭时，BC支管的最大排水量为若干M/h?(2)当全部的阀门全开时,两支管的排水量各为若干Dis/h?BD支管的管壁肯定粗糙度为0.15三,水的密度为100OkgzW,粘度为0.OO1.Pas分析：当BD支管的阀门关闭时，BC管的流置就是AB总管的流当全部的阀门全开时，AB总管的流量应为BC,BD两管流量之和.而在高位槽内，水流速度可以认为忽视不计。解:(DBD支管的阀门关闭Vs,=Vs,即UoAo-UiAiu«Jt3814=u1132a4:Ue=O.71UI分别在槽面与C-C,B-B截面处列出伯努利方程0+0+Z0g=u1.,2+0+0+hf.ic0+0+Z1g=u072+0+0+hf.i.而£hr,jc=(4d0),2+(1/dj)ij,2=0.03×(58000/38)×u,2+0.03(12500/32)×U,2=22.89u2+5.86u1,EhEJe=(1tfd)Uo*2=0.03X(58000/38)×ua2=22.89u,.*.U=2.46nsBC支管的排水*Vi=UA=7.Im7s全部的阀门全开V4«=V&Ie+V8,bU0Ao=UiAi+U2A2U03824=Ui113284+uj1126,4u0382=u1.32,+u1.26,量孔板两测的压强差，以水银为指示液，策压连接管中充溢甲笨.测得U管压差计的读数为600三m,试计算管中甲苯的流量为若干kg/h?解I查本书附表20IC时甲苯的密度和粘度分别为P=867Kgn,=0.675×10,假设Re=8.67X1.O4当VA1=(16.4/33)=0.245时,查孔板流量计的CO与Re,AAj的关系得到C0=0.63体积流量V8=CoA2gR(pi-p)/0产=0.63Xa/4X16.4?X1.oY×2X9.81×0.6×(13.6-0.867)/0.867S=1.75X10"sm7s流速u=V8/A=2.05m/s核算雷偌准数Re=dup=8.67X104与假设基本相符，甲笨的质量流量s=Vsp=1.75×10-,×867×3600=5426Kg/h2=0.457w/(nr)依据多层平壁热传导速率公式Q=(t1-tj(b1SJ和