发布时间 : 星期日 文章化工原理习题答案更新完毕开始阅读9e5cf1d88f9951e79b89680203d8ce2f0066658f
习题1-15附图
习题1-16附图
另一计算法
22p1u1p2u2 ????g2g?g2g2p1?p2u2?u1222?0.52h????0.191m
?g2g2?9.81计算液柱高度时，用后一方法简便。
【1-16】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为2.5L/s。已知管内径d1?5cm, d2?2.5cm，液柱高度h1?1m。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。
解 水的体积流量 qV?2.5L/s?25.?10?3 m3s/，截面1处的流速 u1?qV?212.5?10?3?4d?42?1.274m/s
?0.052?d??0.05?.ms/截面2处的流速 u2?u1?1??1.274????51d0.025???2?2
在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。
22p1u1p2u2??? ?g2g?g2g
p1d0.05?h1?1?1??1?0.025 ?g221?0.025??1.274?22?9.81?h2??5.1?22?9.81
截面2处的静压头 h2??0.21m8水柱
负值表示该处表压为负值，处于真空状态。
【1-17】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为?57mm?3.5mm。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa。设压力表之前管路中的压头损失为0.5m水柱，试求水的流量为多少m3/h?
习题1-17附图
9
解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa（表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h
30.4?103h???3.1m
?g103?9.81p表阀门开启后，压力表读数 p2?20.3kPa（表压）
从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速u22p2u2 Z1?++?Hf
?g2gZ1?h?3.1m,?Hf?0.5m水柱
2u220.3?1033.1?3??0.5
10?9.812?9.81u2?3.23m/sd?0.05m
水的流量
?0.052?3.23?6.34?10?3m3/s?22.8 m3/h
qV??4d2u2??4【1-18】若用压力表测得输送水、油（密度为880kg/m3）、98%硫酸(密度为1830kg/m3)的某段水平等直径管路的压力降均为49kPa。试问三者的压头损失的数值是否相等？各为多少米液柱？
?p。?g解 从伯努利方程得知，等直径水平管的压头损失Hf与压力降?p的关系为Hf?
?p49?103Hf水=??4.99m 水柱
?水g1000?9.81?p49?103Hf油=??5.68m 油柱
?油g880?9.8149?103Hf硫酸=??2.73m 硫酸柱
?硫酸g1830?9.81?p【1-19】如习题1-19附图所示，有一高位槽输水系统，管径为?57mm?3.5mm。已知水u2在管路中流动的机械能损失为?hf?45? (u为管内流速)。试求水的流量为多少m3/h。欲
2使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？
解 管径d?0.05m，
u2机械能损失?hf?45?2
10
习题1-19附图
(1) 以流出口截面处水平线为基准面，
Z1?5m,Z2?0,u1?0,u2?？22u2u2Z1g??45?
22 u2?水的流量 qV??2Z1g5?9.81??1.46 m/s 46232d2u????0.05??146.?287.?10?323m/?10s3 .3／mh
44(2) q'V??1?0.2?qV?1.2qV 'u2?1.2u2?1.2?1.46?1.75 m/s''223?(1.75)2Z1g?23(u2) Z'1?9.81?7.81 m
高位槽应升高 7.18?5?2.18 m
【1-20】 如习题1-20附图所示，用离心泵输送水槽中的常温水。泵的吸入管为?32mm?2.5mm，管的下端位于水面以下2m，
并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为8?u22g。若截面2?2'处的真空度为39.2kPa，由1?1'截面至2?2'截面的压头损失为
1u22?2g。试求：(1)吸入管中水的流量，m3/h；(2)吸入口1?1'截面的表压。
解 管内径d?0.032?0.0025?2?.0027mm，水密度??1000kg/m3截面2?2'处的表压p2??39.2kPa，水槽表面p1?0（表压）(1) 从0?0'至2?2'， 0?0'为基准面，
Z1?0,Z2?3m,u0?0,u2??
压头损失 ?Hu22?1?u221u22f?8?2g+2?2g=??8?2??2gZ?p220?g?u02g?Zp2u212??g?2g??Hf
0?3??39.2?103u2?1?u2221000?9.81?2?9.81???8?2??2?9.81 u2?1.43m/s
水的流量 q?V??d2u2?360?0?(．0027)244?1.?433?60.0m／23h95(2) 从1?1'至2?2',Z1?0,Z2?5
p21p21?g?Zu22??g?22gp21?39.2?10311.431000?9.81?5?1000?9.81?2?2?9.81 p1?10.4?103Pa?10.4kPa(表压)
习题1-20附图
11
流体的黏度
【1-21】当温度为20℃及60℃时，从附录查得水与空气的黏度各为多少？说明黏度与温度的关系。
解 20℃ 60℃
水 1.005?10?3Pa?s 0.46?9?31Pa0?s?6空气 18.?110Pa ?s 20.1?10?6Pa?s
水温度升高，黏度减小；空气温度升高，黏度增大。
雷诺数与流体流动类型
【1-22】 25℃的水在内径为50mm的直管中流动，流速为2m/s。试求雷诺数，并判断其流动类型。
?3解 25℃，水的黏度??0.8937?10Pa?s，密度??997kg/m3，管内径d?0.05m，流速
u?2m/s
Re?du???0.05?2?997?1.12?105?4000 为湍流 ?30.8937?10【1-23】 (1)温度为20℃、流量为4L/s的水，在?57mm?3.5mm的直管中流动，试判断流动类型；(2)在相同的条件下，水改为运动黏度为4.4cm2/s的油，试判断流动类型。
解 (1) d?0.05m, qV?4?10?3m3/s，??1.005?10?3Pa?s,??998.2kg/m3
流速 u?qV?4?10?3?2.038 m/s?4d2?4
?(0.05)2雷诺数 Re?du???0.05?2.038?998.2?1.01?105?4000为湍流?31.005?10
(2) v?4.4cm2/s?4.4?10?4 m2/s雷诺数 Re?
du0.05?2.038??232?2000为层流v4.4?10?4【1-24】 20℃的水在?219mm?6mm的直管内流动。试求：(1)管中水的流量由小变大，当达到多少m3/s时，能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动黏度为0.14cm2/s的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？
解 (1) 水，20℃，??998.2kg/m3，??1.005?10?3Pa?s,d?0.207mRe?du? 4000?0.207?u?998.21.005?10?3 u?0.01945m/s
2?体量流量 qV??4d2u??4??0.207??0.01945?6.54?10?4m3/s
12