【正文】 ．如附圖所示，用高位槽向一密閉容器送水，容器中的表壓為80kPa。解：2兩截面間列柏努利方程： 21其中： 說(shuō)明2截面處測(cè)壓管中水位高。現(xiàn)要求料液以1m/s的流速在管內(nèi)流動(dòng)，設(shè)料液在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的能量損失為20J/kg（不包括出口），試確定高位槽中的液面應(yīng)比虹吸管的出口高出的距離。已知硫酸的密度為1830 kg/m3，體積流量為9m3/h,試分別計(jì)算硫酸在大管和小管中的（1）質(zhì)量流量；（2）平均流速；（3）質(zhì)量流速?，F(xiàn)已知真空表的讀數(shù)為78kPa，求氣壓管中水上升的高度h。為了提高測(cè)量精度，改為雙液體U管壓差計(jì)，指示液A為含40％乙醇的水溶液，密度為920 kg/m3，指示液C為煤油，密度為850 kg/m3。解：圖中，11′面與22′面間為靜止、連續(xù)的同種流體，且處于同一水平面，因此為等壓面，即， 題7 附圖又 所以 整理得 由此可見(jiàn)， U形壓差計(jì)所測(cè)壓差的大小只與被測(cè)流體及指示液的密度、讀數(shù)R有關(guān)，而與U形壓差計(jì)放置的位置無(wú)關(guān)。已知壓差計(jì)的讀數(shù)R＝180mm，試計(jì)算AA′、BB′截面的壓力差。 則容器內(nèi)表壓： 7．如附圖所示，水在管道中流動(dòng)。試計(jì)算容器中液面上方的表壓。解：（1）容器底部壓力 （2） 題6 附圖126．為測(cè)得某容器內(nèi)的壓力，采用如圖所示的U形壓力計(jì)，指示液為水銀。已知油與水的密度分別為800 kg/m3和1000 kg/m3。解：液面下測(cè)壓口處壓力 BDh1h2AC題5 附圖5. 如附圖所示，敞口容器內(nèi)盛有不互溶的油和水，油層和水層的厚度分別為700mm和600mm。容器上方的壓力表讀數(shù)為42kPa，又在液面下裝一壓力表，其讀數(shù)為58 kPa。解： 混合液密度 3．，一操作中的吸收塔塔內(nèi)表壓為130kPa。第一章 流體流動(dòng)與輸送機(jī)械1. 某煙道氣的組成為CO2 13％，N2 76％，H2O 11％（體積％），試求此混合氣體在溫度500℃、。解：混合氣體平均摩爾質(zhì)量 ∴ 混合密度 2．已知20℃時(shí)苯和甲苯的密度分別為879 kg/m3和867 kg/m3,試計(jì)算含苯40％及甲苯60％（質(zhì)量％）的混合液密度。若在大氣壓力為75 kPa的高原地區(qū)操作該吸收塔，且保持塔內(nèi)絕壓相同，則此時(shí)表壓應(yīng)為多少？解：題4 附圖4．如附圖所示，密閉容器中存有密度為900 kg/m3的液體。試計(jì)算液面到下方測(cè)壓口的距離。在容器底部開(kāi)孔與玻璃管相連。（1）計(jì)算玻璃管內(nèi)水柱的高度；（2）判斷A與B、C與D點(diǎn)的壓力是否相等。已知該液體密度為900kg/m3，h=，R=。解：如圖，12為等壓面。為測(cè)得AA′、BB′截面的壓力差，在管路上方安裝一U形壓差計(jì)，指示液為水銀。已知水與水銀的密度分別為1000kg/m3和13600 kg/m3。代入數(shù)據(jù) 8．用U形壓差計(jì)測(cè)量某氣體流經(jīng)水平管道兩截面的壓力差，指示液為水，密度為1000kg/m3，讀數(shù)R為12mm。問(wèn)讀數(shù)可以放大多少倍？此時(shí)讀數(shù)為多少？解：用U形壓差計(jì)測(cè)量時(shí)，因被測(cè)流體為氣體，則有 用雙液體U管壓差計(jì)測(cè)量時(shí)，有 題9 附圖因?yàn)樗鶞y(cè)壓力差相同，聯(lián)立以上二式，可得放大倍數(shù) 此時(shí)雙液體U管的讀數(shù)為 9．圖示為汽液直接混合式冷凝器，水蒸氣與冷水相遇被冷凝為水，并沿氣壓管流至地溝排出。解: 水柱高度 10．硫酸流經(jīng)由大小管組成的串聯(lián)管路，其尺寸分別為φ764mm和φ57。 解: (1) 大管: (2) 小管: 質(zhì)量流量不變 或: 11．如附圖所示，用虹吸管從高位槽向反應(yīng)器加料，高位槽與反應(yīng)器均與大氣相通，且高位槽中液面恒定。解: 以高位槽液面為11’面,管出口內(nèi)側(cè)為22’面,在11’～ 22’間列柏努力方程: 簡(jiǎn)化: 12．一水平管由內(nèi)徑分別為33mm及47mm的兩段直管組成，在接頭兩側(cè)相距1m的2兩截面處各接一測(cè)壓管，已知兩截面間的壓頭損失為70mmH2O，問(wèn)兩測(cè)壓管中的水位哪一個(gè)高，相差多少？并作分析。這是因?yàn)樵撎巹?dòng)能小，因而靜壓能高。已知輸送管路為mm的鋼管，管路系統(tǒng)的能量損失與流速的關(guān)系為（不包括出口能量損失），試求：（1） 水的流量；（2） 若需將流量增加20％，高位槽應(yīng)提高多少m？解：（1）如圖在高位槽液面11與管出口內(nèi)側(cè)22間列柏努利方程 簡(jiǎn)化： （1）即 解得 流量 （2）流量增加20％，則此時(shí)有 。丙烯貯槽液面恒定，（表壓），（表壓）。現(xiàn)要求輸送量為40103kg/h，管路的全部能量損失為150J/kg（不包括出口能量損失），試核算該過(guò)程是否需要泵。輸送量為2m3/h，輸送管路為φ37。設(shè)管路的總壓頭損失為1m（不包括出口），硫酸的密度為1830 kg/m3。解: 以容器中液面為11’面,管出口內(nèi)側(cè)為22’面,且以11’面為基準(zhǔn),在11’～22’間列柏努力方程: 簡(jiǎn)化: 其中: 代入: 1h題16 附圖16．某一高位槽供水系統(tǒng)如附圖所示，管子規(guī)格為φ45。當(dāng)閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，壓力表的讀數(shù)為75 kPa，且此時(shí)水槽液面至壓力表處的能量損失可以表示為J/kg（u為水在管內(nèi)的流速）。解: (1) 閥門(mén)全關(guān),水靜止 (2) 閥門(mén)全開(kāi): 在水槽11’面與壓力表22’面間列柏努力方程: 簡(jiǎn)化: 解之: 流量: 題17 附圖17．用泵將常壓貯槽中的稀堿液送至蒸發(fā)器中濃縮，如附圖所示。貯槽中堿液的液面距蒸發(fā)器入口處的垂直距離為7m。設(shè)泵的效率為58％，試求該泵的軸功率。在11與22間列柏努利方程： （a） 或 （b） 其中： z1=0； p1=0（表壓）； u1≈0 z2=7m； p2=20103 Pa（表壓） 已知泵入口管的尺寸及堿液流速，可根據(jù)連續(xù)性方程計(jì)算泵出口管中堿液的流速： m/s ρ=1100 kg/m3， ΣWf=40 J/kg將以上各值代入（b）式，可求得輸送堿液所需的外加能量 J/kg堿液的質(zhì)量流量 kg/s泵的有效功率 泵的效率為58%，則泵的軸功率 kW18．如附圖所示，水以15m3/h的流量在傾斜管中流過(guò)，管內(nèi)徑由100mm縮小到50mm。在兩點(diǎn)間連接一U形壓差計(jì)，指示劑為四氯化碳，其密度為1590 kg/m3。 （2）當(dāng)管路水平放置時(shí)：由柏努利方程 由靜力學(xué)方程 兩式聯(lián)立： 可見(jiàn)，流量不變時(shí)，不變，即U形壓差計(jì)讀數(shù)不變。鹽水的密度為1100 kg/m3，循環(huán)量為45 m3/h。20．用離心泵將20℃水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。水流經(jīng)吸入與壓出管路（不包括噴頭）的能量損失分別為及（J/kg），式中，u為水在管內(nèi)的流速。試求泵的有效功率。在兩截面間列柏努利方程 簡(jiǎn)化為 即 解得 在水槽11截面與噴頭處33截面間列柏努利方程簡(jiǎn)化為 即 其中 則 水的流量： 泵有效功率 21．25℃水以35m3/h的流量在φ763mm的管道中流動(dòng)，試判斷水在管內(nèi)的流動(dòng)類型。解: 23．計(jì)算10℃10－3m3/s的流量流過(guò)φ5長(zhǎng)20m水平鋼管的能量損失、壓頭損失及壓力損失。標(biāo)準(zhǔn)彎頭及一個(gè)截止閥，管內(nèi)徑為100mm，管長(zhǎng)為20m。解：如圖取高位槽中液面為11′面，低位貯槽液面為22′截面，且以22′面為基準(zhǔn)面。標(biāo)準(zhǔn)彎頭2個(gè) 截止閥（全開(kāi)） 出口突然擴(kuò)大 水流量 （2）截止閥關(guān)小至半開(kāi)時(shí)：截止閥半開(kāi)的局部阻力系數(shù) 此時(shí)總阻力閥門(mén)關(guān)小后，局部阻力發(fā)生變化，但由于高位槽高度不變，所以管路總阻力不變，即 即流量減少10％。兩槽的液位恒定，且相差20m，輸送管內(nèi)徑為100mm，管子總長(zhǎng)為80m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。()題25 附圖解: 20℃水物性： 根據(jù) ，查得在貯槽1截面到高位槽2截面間列柏努力方程: 簡(jiǎn)化: 而: 題26