【正文】 失可以忽略不計(jì)，試計(jì)算管內(nèi)截面2239。 兩截面間的空氣平均密度為 在截面1139。103Pa?，F(xiàn)于管路中接一文丘里管，如本題附圖所示。（不包括出口壓頭損失），試求高位槽的液面應(yīng)該比塔入口處高出多少米？解：取管出口高度的0－0為基準(zhǔn)面，高位槽的液面為1－1截面，因要求計(jì)算高位槽的液面比塔入口處高出多少米，所以把1－1截面選在此就可以直接算出所求的高度x，同時(shí)在此液面處的u1及p1均為已知值。解：按靜力學(xué)原理，同一種靜止流體的連通器內(nèi)、同一水平面上的壓強(qiáng)相等，故有 p1=p2，p3=p4，p5=p6對(duì)水平面12而言，p2=p1，即 p2=pa+ρig（z0－z1）對(duì)水平面34而言， p3=p4= p2－ρg（z4－z2）對(duì)水平面56有 p6=p4+ρig（z4－z5）鍋爐蒸汽壓強(qiáng) p=p6－ρg（z7－z6） p=pa+ρig（z0－z1）+ρig（z4－z5）－ρg（z4－z2）－ρg（z7－z6）則蒸汽的表壓為 p－pa=ρig（z0－z1+ z4－z5）－ρg（z4－z2+z7－z6） =13600(－+－)－1000 (－+－) =105Pa=305kPa【例16】 某廠要求安裝一根輸水量為30m3/h的管路，試選擇合適的管徑。又由流體靜力學(xué)基本方程式可得 pa=p1－ρgM pa39。試求兩截面間的壓強(qiáng)差。A，而pA=p39。因B及B39。所以截面AA39。解：（1）判斷題給兩關(guān)系式是否成立 pA=p39。油層高度h1=、密度ρ1=800kg/m3，水層高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。第一章 流體流動(dòng)【例11】 已知硫酸與水的密度分別為1830kg/m3與998kg/m3，試求含硫酸為60%（質(zhì)量）的硫酸水溶液的密度為若干。（1）判斷下列兩關(guān)系是否成立，即 pA=p39。A的關(guān)系成立。稱為等壓面。兩點(diǎn)雖在靜止流體的同一水平面上，但不是連通著的同一種流體，即截面BB39。A都可以用流體靜力學(xué)基本方程式計(jì)算，即 pA=pa+ρ1gh1+ρ2gh2 pA39。解：因?yàn)榈怪肬管，所以其指示液應(yīng)為水。=p2－ρg（M－R）－ρggR聯(lián)立上三式，并整理得 p1－p2=（ρ－ρg）gR由于ρg《ρ，上式可簡化為 p1－p2≈ρgR所以p1－p2≈1000=1962Pa【例15】 如本題附圖所示，蒸汽鍋爐上裝置一復(fù)式U形水銀測壓計(jì)，截面4間充滿水。解：根據(jù)式120計(jì)算管徑 d= 式中 Vs=m3/s參考表11選取水的流速u= 查附錄二十二中管子規(guī)格，確定選用φ894（外徑89mm，壁厚4mm）的管子，其內(nèi)徑為： d=89－（42）=81mm=因此，水在輸送管內(nèi)的實(shí)際流速為： 【例17】 在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，水連續(xù)從粗管流入細(xì)管。2－2截面選在管出口處。文丘里管的上游接一水銀U管壓差計(jì)，在直徑為20mm的喉頸處接一細(xì)管，其下部插入水槽中。解：文丘里管上游測壓口處的壓強(qiáng)為 p1=ρHggR=13600 =3335Pa(表壓)喉頸處的壓強(qiáng)為 p2=－ρgh=－1000=－4905Pa（表壓）空氣流經(jīng)截面1139。與2239。、3339。105Pa。及管子出口內(nèi)側(cè)截面6639。根據(jù)連續(xù)性方程式知Vs=Au=常數(shù)，故管內(nèi)各截面的流速不變，即 u2=u3=u4=u5=u6=則 因流動(dòng)系統(tǒng)的能量損失可忽略不計(jì)，故水可視為理想流體，則系統(tǒng)內(nèi)各截面上流體的總機(jī)械能E相等，即 總機(jī)械能可以用系統(tǒng)內(nèi)任何截面去計(jì)算，但根據(jù)本題條件，以貯槽水面1139。為基準(zhǔn)水平面，則Z2=0，Z3=3m，Z4=，Z5=3m。的壓強(qiáng) （4）截面5539。解：取貯槽液面為1―1截面，管路出口內(nèi)側(cè)為2―2截面，并以1―1截面為基準(zhǔn)水平面，在兩截面間列柏努利方程。解：（1）長方形截面的當(dāng)量直徑 式中 A=ab =2（a+b）故 （2）套管換熱器的環(huán)隙形截面的當(dāng)量直徑 故 【例113】 料液自高位槽流入精餾塔，如附圖所示?；貜濐^一個(gè)，球心閥（全開）一個(gè)。解：取管出口處的水平面作為基準(zhǔn)面。但局部阻力應(yīng)計(jì)入突然擴(kuò)大（流入大容器的出口）損失ζ=1，故兩種計(jì)算方法結(jié)果相同。s。將題中數(shù)據(jù)代入式153，得 根據(jù)λRe2及ε/d值，由圖129a查得Re=105 水的流量為： 【例115】 計(jì)算并聯(lián)管路的流量在圖130所示的輸水管路中，已知水的總流量為3m3/s，水溫為20℃，各支管總長度分別為l1=1200m，l2=1500m，l3=800m；管徑d1=600mm，d2=500mm，d3=800mm；求AB間的阻力損失及各管的流量。設(shè)各支管的流動(dòng)皆進(jìn)入阻力平方區(qū)，由 從圖123分別查得摩擦系數(shù)為： λ1=；λ2=；λ3=由式158 =∶∶又 Vs1+ Vs2 +Vs3 =3m3/s故 校核λ值： 已知 μ=110－3Pa貯槽C內(nèi)液面維持恒定，液面上方的表壓強(qiáng)為49103Pa。已知泵的效率為60%，求此情況下泵的軸功率。但每千克油品從截面2―2到截面3－3與自截面2－2到截面4－4所需的能量不一定相等。 =1804J/kg列截面2－2與4－4之間的柏努利方程求E2 =2006J/kg比較結(jié)果，當(dāng)E2=2006 J/kg時(shí)才能保證輸送任務(wù)。試求溫度為500℃、103Pa時(shí)，該混合氣體的密度。此壓強(qiáng)是絕對(duì)壓強(qiáng)還是表壓強(qiáng)？水的密度為1000kg/m3，油的密度為916 kg/m3。試求貯槽內(nèi)液體的儲(chǔ)存量為多少噸？5．一敞口貯槽內(nèi)盛20℃的苯，苯的密度為880 kg/m3。7．用雙液體U型壓差計(jì)測定兩點(diǎn)間空氣的壓差，測得R=320mm。8．為了排除煤氣管中的少量積水，用如圖所示的水封設(shè)備，水由煤氣管路上的垂直支管排出，已知煤氣壓強(qiáng)為1105Pa(絕對(duì)壓強(qiáng))。 10．為測量氣罐中的壓強(qiáng)pB，采用如圖所示的雙液杯式微差壓計(jì)。空氣在管內(nèi)的平均溫度為50℃，壓強(qiáng)為196103Pa（表壓），103Pa。在本題中，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按hf=，其中u為水在管內(nèi)的流速，試計(jì)算： （1）A－A截面處水的流速； （2）出口水的流量，以m3/h計(jì)。求水的流量為若干m3/h？水密度ρ=1000kg/m3。各部分相對(duì)位置如圖所示。試求泵的有效功率。鹽水的循環(huán)量為45 m3/h，管徑相同。高位槽液面維持恒定。輸水管徑為φ57。22．貯槽內(nèi)徑D為2m，槽底與內(nèi)徑d0為32mm的鋼管相連，如圖所示。試求當(dāng)槽內(nèi)液面下降1m所需的時(shí)間。已知50℃時(shí)油的密度為890kg/m3，103Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。溶液ρ=1073 kg/m3，μ=10－4Pa酸蛋中的液面離壓出管口的位差為10m，在壓送過程中設(shè)位差不變。s。管路中有一閥門，閥前管長50m，閥后管長20m（均包括局部阻力的當(dāng)量長度）。試估計(jì)管路中油的流量。s。由于使用已久。（提示：用試差法時(shí)可先設(shè)λ=）。BD長24m，內(nèi)徑25mm。33．用內(nèi)徑為300mm的鋼管輸送20℃的水，為了測量管內(nèi)水的流量，采用了如圖所示的安排。第二章 流體輸送設(shè)備【例2－1】 離心泵特性曲線的測定附圖為測定離心泵特性曲線的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中已測出如下一組數(shù)據(jù)：泵進(jìn)口處真空表讀數(shù)p1=104Pa(真空度)泵出口處壓強(qiáng)表讀數(shù)p2=105Pa(表壓)泵的流量Q=10－3m3/s吸入管直徑d1=80mm壓出管直徑d2=60mm兩測壓點(diǎn)間垂直距離Z2－Z1=泵由電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，傳動(dòng)效率可視為1，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為20℃的清水試計(jì)算在此流量下泵的壓頭H、軸功率N和效率η。輸水管為φ140，總長為200m（包括局部阻力的當(dāng)量長度）。（1）管路特性曲線方程在貯水池水面與水塔水面間列柏努利方程 式中ΔZ=13m Δp=0由于離心泵特性曲線中Q的單位為L/s，故輸送流量Qe的單位也為L/s，輸送管內(nèi)流速為： = 本題的管路特性方程為： He=13+ （2）標(biāo)繪管路特性曲線根據(jù)管路特性方程，可計(jì)算不同流量所需的壓頭值，現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果列表如下：Qe/L【例24】 試選一臺(tái)能滿足Qe=80m3/h、He=180m要求的輸水泵，列出其主要性能。再從教材附錄中查4B20型水泵最高效率點(diǎn)的性能數(shù)據(jù)： Q=90m3/h H=20m N= η=78% Hs=5m（2）泵實(shí)際運(yùn)行時(shí)所需的軸功率，即工作點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的軸功率。在最大風(fēng)量下輸送系統(tǒng)所需的風(fēng)壓為1600Pa（以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)）。T換算為實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓pT，即 操作條件下ρ39。堿液的密度ρ=1500kg/m3，粘度μ=210－3Pa 2．在圖211所示的4B20型離心泵特性曲線圖上，任選一個(gè)流量，讀出其相應(yīng)的壓頭和功率，核算其效率是否與圖中所示一致。若排出空間為密閉容器，105Pa（表壓），再求此時(shí)泵的流量。兩測壓點(diǎn)的位差不計(jì)，泵進(jìn)、出口的管徑相同。管路長度（包括局部阻力的當(dāng)量長度在內(nèi)）為94m。6．用一離心泵將貯水池中的冷卻水經(jīng)換熱器送到高位槽。試求泵的工作點(diǎn)及其相應(yīng)流量及壓頭。用離心泵以40m3/h的流量送至涼水塔頂，再經(jīng)噴頭噴出落入涼水池中，達(dá)到冷卻目的。管路中動(dòng)壓頭可忽略不計(jì)。10．將某減壓精餾塔釜中的液體產(chǎn)品用離心泵輸送至高位槽，104Pa（其中液體處于沸騰狀態(tài)，即其飽和蒸汽壓等于釜中絕對(duì)壓強(qiáng)）?？諝廨斔土繛?0000m3/h（15℃，103Pa），管長與管件、閥門的當(dāng)量長度之和為100m?，F(xiàn)有密度為8010kg/m kg/m3的某液體中，盛放液體的玻璃管內(nèi)徑為20mm。t為顆粒的實(shí)際沉降速度；ut為斯托克斯定律區(qū)的計(jì)算值。降塵室底面積為10m2，寬和高均為2m。假設(shè)沉降在滯流區(qū)，則可用斯托克斯公式求最小顆粒直徑，即 ＜2核算沉降流型 Ret原設(shè)在滯流區(qū)沉降正確，求得的最小粒徑有效。t / ut=(d39?！纠?3】 某淀粉廠的氣流干燥器每小時(shí)送出10000m3帶有淀粉的熱空氣，擬采用擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器收取其中的淀粉，要求壓強(qiáng)降不超過1373Pa。根據(jù)式329，在進(jìn)口氣速相同的條件下，氣體通過旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降與氣體密度成正比。所有這些方案在滿足氣體處理量及不超過允許壓強(qiáng)降的條件下，效率高低和費(fèi)用大小都不相同。s，過濾介質(zhì)阻力可以忽略。例35 附表1序號(hào)過濾時(shí)間θ，s過濾壓強(qiáng)差Δp，Pa1100 310425009104【例35】，以110－4m3/s的速率對(duì)不可壓縮的濾餅進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，測得的兩組數(shù)據(jù)列于本題附表1中。解：欲求濾框充滿濾餅所需的時(shí)間θ，可用式356進(jìn)行計(jì)算。例35 附表2序號(hào)θ，sΔp，PaV=110－4θ，m3m3/m21100310423006104由式347a知 將上式改寫為 應(yīng)用附表2中數(shù)據(jù)便可求得過濾常數(shù)K和qe，即 （a） （b）本題中正好Δp2=2Δp1，于是，K2=2K1。每次過濾完畢用清水洗滌濾餅，洗水溫度及表壓與濾漿相同而其體積為濾液體積的8%。解：過濾面積A=（）2226=21m2 濾框總?cè)莘e=（）226=已知1m3濾餅的質(zhì)量為1930kg，設(shè)其中含水xkg，水的密度按1000 kg/m3考慮，則 解得 x=518kg故知1m3濾餅中的固相質(zhì)量為 1930－518=1412kg生成1m3濾餅所需的濾漿質(zhì)量為 1412kg則1m3濾餅所對(duì)應(yīng)的濾液質(zhì)量為 57892－1930=55962kg1m3濾餅所對(duì)應(yīng)的濾液體積為 m3由此可知，濾框全部充滿時(shí)的濾液體積為 V==則過濾終了時(shí)的單位面積濾液量為 m3/m2根據(jù)例36中過濾實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫出Δp=105Pa時(shí)的恒壓過濾方程式為 （q+）2=10－4(θ+)將q= m3/m2代入上式，得 （+）2=10－4(θ+)解得過濾時(shí)間為：θ=3085s。第四章 傳熱【例41】 某平壁厚度b=，內(nèi)表面溫度t1=1650℃，外表面溫度t2=300℃，平壁材料導(dǎo)熱系數(shù)λ=+，W/（m℃）導(dǎo)熱熱通量為： W/m2設(shè)壁厚x處的溫度為t，則由式46可得 故 上式即為平壁的溫度分布關(guān)