第一章 流体流动与输送设备习题及答案Word文件下载.docx

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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800kg/m3和1000kg/m3。

（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。

（1）容器底部压力

（2）

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。

（1）

（2）空气密度

∵空气密度较小，∴

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h1=1.2m，h2=0.4m，h4=1.4m，h3=0.25m，试计算A、B两点的压力差。

图中1、2为等压面，即

（1）

又

（2）

将

（2）代入

（1）中:

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920kg/m3和998kg/m3，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,

（表压）

9．为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。

已知煤气压力为10kPa（表压），试求水封管插入液面下的深度h。

煤气表压

10．为测定贮罐中油品的贮存量，采用图1-8所示的远距离液位测量装置。

已知贮罐为圆筒形，其直径为1.6m，吹气管底部与贮罐底的距离为0.3m，油品的密度为850kg/m3。

若测得U形压差计读数R为150mmHg，试确定贮罐中油品的贮存量，分别以体积及质量表示。

罐中总高度:

11．绝对压力为540kPa、温度为30℃的空气，在φ108×

4mm的钢管内流动，流量为1500m3/h（标准状况）。

试求空气在管内的流速、质量流量和质量流速。

解:

标准状况下空气的密度:

操作条件下密度:

体积流速:

12．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。

已知硫酸的密度为1831kg/m3，体积流量为9m3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的

（1）质量流量；

（2）平均流速；

（3）质量流速。

（1）大管:

（2）小管:

质量流量不变

或:

13．如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。

现要求料液以1m/s的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg（不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。

以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:

简化:

14．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。

输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×

3mm的无缝钢管。

酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。

设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力

以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:

其中:

代入:

15．如附图所示，某鼓风机吸入管内径为200mm，在喇叭形进口处测得U形压差计读数R＝15mm（指示液为水），空气的密度为1.2kg/m3，忽略能量损失。

试求管道内空气的流量。

如图,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:

而:

流量:

16．甲烷在附图所示的管路中流动。

管子的规格分别为φ219×

6mm和φ159×

4.5mm，在操作条件下甲烷的平均密度为1.43kg/m3，流量为1700m3/h。

在截面1和截面2之间连接一U形压差计，指示液为水，若忽略两截面间的能量损失，问U形压差计的读数R为多少

在1,2截面间列柏努力方程:

又

17．如附图所示，用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m。

输送量为30m3/h，此时管路的全部能量损失为40J/kg。

设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。

在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程:

18．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。

丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为（表压），精馏塔内操作压力为（表压）。

塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。

现要求输送量为40×

103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。

在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:

简化:

不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中

19．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×

2.5mm。

当阀门全关时，压力表的读数为78kPa。

当阀门全开时，压力表的读数为75kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为J/kg（u为水在管内的流速）。

试求：

（1）高位槽的液面高度；

（2）阀门全开时水在管内的流量（m3/h）。

（1）阀门全关,水静止

（2）阀门全开:

在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程:

解之:

流量:

20．附图所示的是冷冻盐水循环系统。

盐水的密度为1100kg/m3，循环量为45m3/h。

管路的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：

（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少

（2）若A处压力表的读数为153kPa，则B处压力表的读数为多少

（1）对于循环系统:

（2）列柏努力方程:

B处真空度为19656Pa。

21．25℃水在φ60×

3mm的管道中流动，流量为20m3/h，试判断流型。

查附录25℃水物性:

为湍流

22．运动粘度为×

10－5m2/s的有机液体在φ76×

3.5mm的管内流动，试确定保持管内层流流动的最大流量。

23．计算10℃水以×

10－3m3/s的流量流过φ57×

3.5mm、长20m水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。

（设管壁的粗糙度为0.5mm）

10℃水物性:

查得

24．如附图所示，用泵将贮槽中的某油品以40m3/h的流量输送至高位槽。

两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为45m（包括所有局部阻力的当量长度）。

已知油品的密度为890kg/m3，粘度为·

s，试计算泵所需的有效功率。

在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:

而:

25．一列管式换热器，壳内径为500mm，内装174根φ25×

2.5mm的钢管，试求壳体与管外空间的当量直径。

26．求常压下35℃的空气以12m/s的速度流经120m长的水平通风管的能量损失和压力损失。

管道截面为长方形，长为300mm，宽为200mm。

（设＝）

当量直径:

35℃空气物性:

由,查得

27．如附图所示，密度为800kg/m3、粘度为mPa·

s的液体，由敞口高位槽经φ114×

4mm的钢管流入一密闭容器中，其压力为（表压），两槽的液位恒定。

液体在管内的流速为1.5m/s，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度＝，试计算两槽液面的垂直距离。

在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:

由,查得

管路中:

进口

90℃弯头2个

半开闸阀

出口

28．从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。

气体流量为3600m3/h，废气的物理性质与50℃的空气相近，在鼓风机吸入管路上装有U形压差计，指示液为水，其读数为60mm。

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55m（不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为15m，已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为。

管壁的绝对粗糙度取为0.15mm，大气压力为kPa。

试求鼓风机的有效功率。

以吸入管测压处为1-1’面,洗涤塔管出口内侧为2-2’面,列柏努力方程:

50℃空气物性:

29．如附图所示，用离心泵将某油品输送至一密闭容器中。

A、B处压力表的读数分别为、MPa，管路尺寸为φ89×

4mm，A、B两点间的直管长度为40m，中间有6个90º

标准弯头。

已知油品的密度为820kg/m3，粘度为121mPa·

s，试求油在管路中的流量。

在A—B间列柏努力方程:

油品粘度大,设流动为层流.

900标准弯头

解得

假设正确

30．20℃苯由高位槽流入贮槽中，两槽均为敞口，两槽液面恒定且相差5m。

输送管为φ38×

3mm的钢管（＝0.05mm）总长为100m（包括所有局部阻力的当量长度），求苯的流量。

在两槽间列柏努力方程,并简化:

即:

代入数据:

化简得:

查完全湍流区

设,由

（1）式得

由附录查得20℃苯物性:

查图，

再设，由

（1）得

查得假设正确

流量：

31．如附图所示，密度为ρ的流体以一定的流量在一等径倾斜管道中流过。

在A、B两截面间连接一U形压差计，指示液的密度为ρ0，