【正文】 應(yīng)選取如圖所示的 1－1 截面，再選取等壓面，最后根據(jù)靜力學(xué)基本原理列出方程，求解解：設(shè) 1－1 截面處的壓強(qiáng)為Ｐ 1對(duì)左邊的Ｕ管?。幔岬葔好?， 由靜力學(xué)基本方程 Ｐ 0 + ρ 水 g(h5h4) = Ｐ 1 + ρ 水銀 g(h3h4) 代入數(shù)據(jù)Ｐ 0 + 103() = Ｐ 1 + 103()對(duì)右邊的Ｕ管?。猓獾葔好妫伸o力學(xué)基本方程Ｐ 1 + ρ 水g(h3h2) = ρ 水銀 g(h1h2) + ｐ ａ 代入數(shù)據(jù)Ｐ 1 + 103﹙﹚= 103﹙﹚ + 10 3解著兩個(gè)方程 得5Ｐ 0 = 105Pa6. 根據(jù)本題附圖所示的微差壓差計(jì)的讀數(shù)，計(jì)算管路中氣體的表壓強(qiáng)ｐ。以知水銀面與基準(zhǔn)面的垂直距離分別為：ｈ 1﹦，ｈ 2=, ｈ 3=,ｈ 4=。1 10179。根據(jù)靜力學(xué)基本方程列出一個(gè)方程組求解解：設(shè)插入油層氣管的管口距油面高 Δh 在 1－1180。和 3－3180。試求當(dāng)壓差計(jì)讀數(shù) R=68mm時(shí)，相界面與油層的吹氣管出口距離ｈ。試求 A﹑B 兩處的表壓強(qiáng)。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為 760 mm 的圓孔，其中心距罐底 800 mm，孔蓋用 14mm的鋼制螺釘緊固。1化工原理課后習(xí)題解答（夏清、,2022.）第一章 流體流動(dòng)1. 某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為 103 Pa,試計(jì)算設(shè)備內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)與表壓強(qiáng)。若螺釘材料的工作應(yīng)力取為 106 Pa ，問(wèn)至少需要幾個(gè)螺釘？分析：罐底產(chǎn)生的壓力不能超過(guò)螺釘?shù)墓ぷ鲬?yīng)力 即 P 油 ≤ σ 螺解：P 螺 = ρghA = 960() 2 103 Nσ 螺 = 103n P 油 ≤ σ 螺 得 n ≥ 取 n min= 7 至少需要 7個(gè)螺釘 3．某流化床反應(yīng)器上裝有兩個(gè) U型管壓差計(jì)，如本題附圖所示。分析：根據(jù)靜力學(xué)基本原則，對(duì)于右邊的Ｕ管壓差計(jì)，a–a ′ 為等壓面，對(duì)于左邊的壓差計(jì)，b–b ′ 為另一等壓面，分別列出兩個(gè)等壓面處的靜力學(xué)基本方程求解。分析：解此題應(yīng)選取的合適的截面如圖所示：忽略空氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)，本題中 1－1180。為等壓面，且 1－1180。與 2－2180。 = h(10179。鍋中水面與基準(zhǔn)面之間的垂直距離ｈ 5=3m。壓差計(jì)中以油和水為指示液，其密度分別為 920㎏／ｍ 3 ,998㎏／ｍ 3,Ｕ管中油﹑水交接面高度差 R = 300 ｍｍ，兩擴(kuò)大室的內(nèi)徑 D 均為 60 ｍｍ，Ｕ管內(nèi)徑ｄ為 6 ｍｍ。空氣在管內(nèi)的平均溫度為 50℃﹑壓強(qiáng)為196103Pa(表壓)，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?103Pa試求：⑴ 空氣的質(zhì)量流量；⑵ 操作條件下，空氣的體積流量；⑶ 將⑵的計(jì)算結(jié)果換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的體積流量。 截面處水的流速；⑵ 水的流量，以 m3/h計(jì)。如本題附圖所示，在錐形管兩側(cè) A 、B 處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強(qiáng)。Pa,水流經(jīng)吸入管與排處管（不包括噴頭）的能量損失可分別按∑ｈ f,1=2u178。試求泵的有效功率。在截面與真空表處取截面作方程： z0g+u02/2+P0/ρ=z 1g+u2/2+P1/ρ+∑hf ，1（ P 0P1）/ρ= z 1g+u2/2 +∑hf ，1 ∴u=2m/s ∴ w s=uAρ=在真空表與排水管噴頭連接處取截面 z1g+u2/2+P1/ρ+W e=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf ，2 ∴W e= z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf ，2 —（ z 1g+u2/2+P1/ρ） =+（+）/10179。公式來(lái)計(jì)算，式中 u為液體在管內(nèi)的流速 m／s。循環(huán)量為36m179。/2+PA/ρ 1=ZBg+uB178。1100(7+)=104Pa13. 用壓縮空氣將密度為 1100kg/m3的腐蝕性液體自低位槽送到高位槽，兩槽的液位恒定。試求當(dāng) R1=45mm，h=200mm 時(shí)：（1）壓縮空氣的壓強(qiáng) P1為若干？（2）U 管差壓計(jì)讀數(shù) R2為多少？解：對(duì)上下兩槽取截面列柏努力方程0+0+P1/ρ=Zg+0+P 2/ρ+∑ｈ f∴P 1= Zgρ+0+P 2 +ρ∑ｈ f =101100+1100（2u 2+） =10179。/2+PB/ρ=Zg+u c2/2+PC/ρ+∑ｈ f，BC ∵管徑不變，∴u b=u cPBPC=ρ（Zg+∑ｈ f，BC ）=1100（ 2+5）=104Pau=壓縮槽內(nèi)表壓 P1=105Pa（2）在 B，D 處取截面作柏努力方程0+u2/2+PB/ρ= Zg+0+0+∑ｈ f，BC +∑ｈ f，CDPB=（7+ 2+）1100=10 4PaPBρgh=ρ 水銀 R2g1041100=10179。s用 SI單位計(jì)算：13d=102m,u=WS/(ρA)=∴Re=duρ/μ=(10 21049)/(103)=103用物理單位計(jì)算：ρ=179。 （2）與該能量損失相當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)降為若干 Pa？解：（1）先計(jì)算 A，B 兩處的流速： uA=ws/ρs A=295m/s，u B= ws/ρs B在 A，B 截面處作柏努力方程：zAg+uA2/2+PA/ρ=z Bg+uB2/2+PB/ρ+∑hf∴1kg 水流經(jīng) A，B 的能量損失：14∑hf= （u A2uB2） /2+（P A PB）/ρ=（u A2uB2）/2+ρgR/ρ= （2）.壓強(qiáng)降與能量損失之間滿足： ∑hf=ΔP/ρ ∴ΔP=ρ∑hf=10179。試計(jì)算：（1）淚諾準(zhǔn)數(shù)，并指出屬于何種流型？（2）局部速度等于平均速度處與管軸的距離；（3）該管路為水平管，若上游壓強(qiáng)為 14710179。試求起平均速度 u與最大速度 umax的比值。煙囪下端維持 49Pa的真空度。u 2/2 =(30/)u2/2 = u2 空氣的密度 ρ 空氣 = PM/RT = 煙囪的上表面壓強(qiáng) (表壓) P 上 =ρ 空氣 gh = 30 = Pa煙囪的下表面壓強(qiáng) (表壓) P 下 =49 Pa煙囪內(nèi)的平均壓強(qiáng) P= (P 上 + P 下 )/2 + P0 = 101128 Pa由 ρ= PM/RT 可以得到煙囪氣體的密度 ρ= （3010 3101128）/（673） = Kg/m3在煙囪上下表面列伯努利方程 P 上 /ρ= P 下 /ρ+ Zg+∑ｈ f ∴∑ｈ f= (P 上 P 下 )/ρ – Zg =(49+)/ – 30 = = u2流體流速 u = m/s質(zhì)量流量 ω s= uAρ= 1 = 104 Kg/h1820. 每小時(shí)將 210179。管道為的鋼管，總長(zhǎng)為 50m，管線上有兩個(gè)全開的閘閥，一個(gè)孔板流量計(jì)（局部阻力系數(shù)為 4） ，5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。氣體流量為3600m179。Pa。s氣體流速 u = 3600/(36004/π 2) = m/s質(zhì)量流量 ω s = uAs = 4/π 2 = Kg/s20流體流動(dòng)的雷偌準(zhǔn)數(shù) Re = duρ/μ= 10 5 為湍流型所有當(dāng)量長(zhǎng)度之和 ι 總 =ι+Σι e =50m ε 取 ε/d = 所有能量損失包括出口,入口和管道能量損失 即: ∑ｈ= u2/2 + 1u2/2 + (50/) （1）.當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)，測(cè)得 R=600mm，h=1500mm；當(dāng)閘閥部分開啟時(shí)，測(cè)的 R=400mm，h=1400mm。閘閥全開時(shí) le/d≈15，摩擦系數(shù)仍取 。/d)u2/2 ∴P 139。s u = Vs/A = 103/d2 ∵ ∑ｈ f = 6 = ∑ｈ f=(λ粘度為 41cP，由附圖所示的 A槽送至 B槽，A 槽的液面比 B槽的液面高出 。(ι/d) λ=64/Re=64μ/duρ 可以得到 ι= ∴閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度 ι e=ι50 =25. 在兩座尺寸相同的吸收塔內(nèi)，各填充不同的填料，并以相同的管路并聯(lián)組合。式中 u 為 氣體在管內(nèi)的流速 m/s ，氣體在支管內(nèi)流動(dòng)的摩擦系數(shù)為 。分析：并聯(lián)兩管路的能量損失相等，且各等于管路 總的能量損失,各個(gè)管路的能量損失由兩部分組成，一是氣體在支管內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生的，而另一部分是氣體通過(guò)填料層所產(chǎn)生的，即∑ｈ f=λ u12/2 + 5 u1225 =(50+150)/ u22/2 + 4 u12 ∵∑ｈ f1=∑ｈ f2 ∴u 12/ u22= 又∵V s= Vs1 + Vs2 = u1A1+ u2A2 , A1 = A2 =()2π/4== (+ u2)? = ∴ u 2= 即 兩塔的通氣量分別為 Vs1 = m3/s, Vs12= m3/s ⑵ 總的能量損失 ∑ｈ f=∑ｈ f1=∑ｈ f2 =155/總管的流動(dòng)阻力可忽略，各設(shè)備間的相對(duì)位置如本題附圖所示。旁路的流量為 5m3/h，管徑為 Φ32，管長(zhǎng)為 20m（包括除閥門外的管件局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）兩管路的流型相同，忽略貯槽液面至分支點(diǎn) o之間的能量損失。解：⑴泵的軸功率分別把主管和旁管的體積流量換算成流速主管流速 u = V/A = 14/[3600(π/4)(60) 2106] = m/s 旁管流速 u 1 = V1/A = 5/[3600(π/4)(27) 2106] = m/s先計(jì)算主管流體的雷偌準(zhǔn)數(shù) Re = duρ/μ= 2022 屬于滯流28摩擦阻力系數(shù)可以按下式計(jì)算 λ= 64/ Re = 在槽面和容器液面處列伯努利方程 We = Z2g + P2/ρ+ ∑ｈ f = 5 + 30103/1100 + 80/(60103) = J/Kg主管質(zhì)量流量 ω s= uAρ= (π/4)(60) 21100 = 泵的軸功率 Ne/η= Weω s/η = W =⑵旁路閥門的阻力系數(shù)旁管也為滯流 其摩擦阻力系數(shù) λ 1 = 64/ Re1 = 有效功 We = 0+ u12/2 + 0 + ∑ｈ f = u12/2 + λ20/d1) 2/u12= 28．本題附圖所示為一輸水系統(tǒng)，高位槽的水面維持恒定，水分別從 BC與 BD兩支管排出，高位槽液面與兩支管出口間的距離為 11m，AB 段內(nèi)徑為 38mm，29長(zhǎng)為 58m；BC 支管內(nèi)徑為 32mm，長(zhǎng)為 ；BD 支管的內(nèi)徑為26mm，長(zhǎng)為 14m，各段管長(zhǎng)均包括管件及閥門全開時(shí)的當(dāng)量長(zhǎng)度。/h？BD 支管的管壁絕對(duì)粗糙度為 ，水的密度為 1000kg/m179。而在高位槽內(nèi)，水流速度可以認(rèn)為忽略不計(jì)。(12500/32)u12/2 = u02 + u12 ∑ｈ f,AB = λ?(ι AB/d0)u02/2 +λ D?(ι BD/d2)解：取 20 ℃時(shí)水的密度 ρ= Kg/m 3 在泵出口和入口處列伯努利方程 u12/2g + P1/ρg + Η = u 12/2g + P2/ρg + Η f + Z ∵泵進(jìn)出口管徑相同, u 1 = u2 不計(jì)兩測(cè)壓口見管路流動(dòng)阻力 Η f = 0 ∴ P 1/ρg + Η = P 2/ρg + Z Η = (P2 P1)/ρg + Z = + (152+)103/ = m 該泵的效率 η= QHρg/N = 26(1033600)34 = .﹪2. 用離心泵以 40m179。解：∵輸送的是清水 ∴選用 B型泵 查 65℃時(shí)水的密度 ρ= Kg/m 3 在水池面和噴頭處列伯努利方程u12/2g + P1/ρg + Η = u 12/2g + P2/ρg + Η f + Z取 u1 = u2 = 0 則Η = (P 2 P1)/ρg + Η f + Z = 49103/ + 6 +