发布时间 : 星期四 文章化工原理(钟理)02551习题解答第一章流体流动习题及解答(上册)更新完毕开始阅读1e8ee1d7b14e852458fb5765
(P2-P1)/ ?g= (0.5?9.8?10000+200?1.013?100000/760)/1000?9.8=7.72m hf =0.025?200?1.862/(2?9.8?0.05)=17.6m
H=10+7.72+17.6=35.3m, W=Hg=346.1J/kg
N=Hwg/?=346.1?3.64/0.65=1.94kw
1－20在直径D＝40mm的管路中接一文丘里管如图所示，文丘里管的上游接一压力表，压力表的读数为13.73?104N?m-2，压力表轴心与管中心的垂直距离为0.5m，管内水的流量为1.51L?s-1。管路下面有一水池，池内水面与管中心的垂直距离为3m。文丘里喉部直径为10mm，喉部接一细管，细管一端插入水池中。若忽略文丘里管的阻力损失，池水能否被吸入管中。
习题1－20 附图 [池水将被吸入管内]
解：取断面1－1和2－2如图所示。两断面的平均流速为
4V4?1.51?10?3u1???1.2m/s 22?d??0.04d120.042u2?2u1?（）?1.2?19.2m/s
d20.01在两断面间列伯努利方程式
p2p1u12?u22???g?g2g?1.4?9.81?10?1000?9.81?0.519.2?1.2???4.2m1000?9812?9.81422
若以水池液面和大气压为基准，则
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池水单位重量的总势能
?0?0， ?g?2p?H?2?3?4.2??1.2m ?g?g断面2－2处单位总势能
因
?0?＞2，故池水将被吸入管内。 ?g?g
1－21 15oC的水在经过内径为7mm的钢管内流动，流速为0.15 m?s-1，试问：（1）流动为层流还是湍流？（2）如上游压强为686.7kPa，问流经多长的管子流体的压强下降到294.3kPa，这里的压强均为绝对压？（3）在距离管壁何处的点速度等于平均速度？(水的密度和粘度分别取1000 kg?m-3和0.001cP) [(1)层流；(2)400m；(3)1.026mm] 解：（1）Re=0.15×1000×0.007/0.001=1050<2000, 层流 (2) (686700-294300)/1000=(64/1050)(l/0.007)(0.152/2) L=400m
(3)1/2=[1-(r/0.0035)2] R=2.47mm
距离管壁y=3.5-2.47=1.026mm
1－22 水由具有固定水位的水槽中沿直径（内径）为100mm的输水管流入大气中，管路是由L＝50m的水平管和倾斜管段组成，水平管段在水面下2m，倾斜管段的高度Z＝25m，为了使得水平段末端曲折出的真空度为7mH2O，安装在倾斜管的阀门局部阻力系数应为多少？此时水的流量为多少？直管的摩擦系数?＝0.035，大气压为10H2O，忽略进口和曲折出的局部阻力。
习题1－22 附图 [19.7，87.5 m3?h-1]
解：对液表面和管曲折处列B.E.
2p1u12p2u2z1???z2???hf1?2
?g2g?g2g2=-7+u2/2g+0.035(50/0.1) u2/2g
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U=3.09m/s, V=uA=87.5 m3?h-1 对管曲折处与管出口列B.E.
2p1u12p2u2z1???z2???hf1?2
?g2g?g2g25-7=0.035(50/0.1) 3.092/2g+?(3.092/2g) ?=19.7
1－23 有一输水管系统如下图所示，出水口处管子直径为Φ55?2.5mm，设管路的压头损失为16u2/2（u指出水管的水流速，未包括出口损失）。求水的流量为多少m3?h-1？
由于工程上的需要，要求水流量增加20%，此时，应将水箱的水面升高多少m？ 假设管路损失仍可以用16u2/2（u指出水管的水流速，未包括出口损失）表示。
习题1－23 附图
[221m3?h-1；3.5 m]
解：对液面和管出口处列B.E.
8g = 16u2/2 所以管内流速 u= 3.13m/s
流量为V=u?d2/4=3.13??0.052/4=0.0614m3/s = 221m3/h
提高水量20%后：zg = 16u’2/2 因为 u’=1.2u = 3.76m/s 所以 z= 11.5m 水箱的水面升高为 11.5 – 8 = 3.5 m
1－24在图示并联管路中，支路ADB长20m，支路ACB长为5m（包括管件但不包括阀门的当量长度），两支管直径皆为80mm，直管阻力系数皆为0.03。两支路各装有闸门阀一个，换热器一个，换热器的局部阻力系数皆等于5。试求当两阀门全开时，两支路的流量之比。
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习题1－24 附图
[1.34] 解：
以下标1和2分别表示支路ACB和ADB。因并联支路的阻力损失相等
l2＋?F＋?D0.0320＋0.17＋52u1d20.08＝＝＝1.8 2l5u20.03＋0.17＋5?11＋?E＋?C0.08d1?2因管内径相等
V1u1＝＝1.8＝1.34 V2u2
1－25如图所示，用某离心泵将水从一敞口水池输送到另一高位槽中，高位槽的压力为0.2kgf?m-2（表压），要求送水量为每小时50 m3，管路总长（包括所有局部阻力的当量长度）为150m，吸入管和排出管路均Ф108×4mm的光滑管，当Re=3000~106时，管路的摩擦系数λ=0.3164?Re-0.25。 试求：（1）流体流经管道阻力损失。
（2）该泵有效功。
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已知水的密度为1000kg ?m-3，水的粘度为1×10Pa?s。
习题1－25 附图 [（1）36.19J?kg-1；（2）252J ?kg-1]
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