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第一章知识题与作业任务

1、某流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布是型曲线,其管中心最大流速为平均流速的倍,摩擦系数λ与Re的关系为。

2、水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器,当管道上的阀门开度减小后,水流量将,摩擦系数,管道总阻力损失。

3.277K的水粘度为1cP,在内径为20mm的管内作稳定连续层流时的最大流速为m*s-1。

4. 产生流体阻力的根本原因是。

5.由实验可确定直管摩擦系数λ与Re的关系。

层流区,摩擦系数λ与管壁的无关,λ与Re的关系为。

而阻力平方区,摩擦系数λ与无关,仅与有关。

6.牛顿粘性定律的表达式为,动力粘度(简称为粘度)μ的SI单位为,运动粘度γ的SI单位为。

7.如图U形管压差计测得: 。

a. AB间的阻力损失b. AB间的压强差c. AB间的位头差加阻力损失d. AB间位头差8.如右图管中充满水,U形差压计的读数为零,则_____。

(A)管内流体肯定处于静止状态;(B)管内流体肯定从1流向2;(C)管内流体肯定从2流向1;(D)以上三种答案都不对。

9.如图1所示,液体在等径倾斜管中稳定流动,则阀的局部阻力系数ξ与压差计读数R2 12 1的关系式为_______。

10.如图三根等径管(其内径d 1=d 2=d 3)内的流量相同,二测压点间距离相同。

(1)记ΔP 1=P 1-P 2,ΔP 2=P 3-P 4, ΔP 3=P 5-P 6,则_______。

(2)差压计读数R 1、R 2、R 3间关系为_________。

11、如图所示,液体分别从两容器中流出,液面保持不变,排出管径相同。

问(1)图a 中1-1′和2-2’截面的u l >u 2还是u l =u 2?为什么?(2)图a 、b 中Z 3>Z 4,其它条件不变,忽略阻力损失,则出口处的速度u 3与u 4哪个大?为什么?(3)图a 、b 中Z 2=Z 4,则截面2-2’处的速度与u 4哪个大?为什么?12. 在本题附图所示的列管换热器内,冷溶液与热苯溶液交换热量。

换热器的外壳内径600mm ,壳内装有269根Ф25X2.5mm 的热交换列管束。

215m 3/h 的热苯在管束内流过,从95 o C 被冷却到25o C ,ε=0.2mm.试求(1)苯在管束流过时因克服摩擦阻力引起的压降(2)管束外溶液5×104kg/h ,ρ=810kg/m 3,求管束外流动的流型。

d u → d d 1 2 3 4 5 613.用泵将密度1100kg/m3、粘度1.2X10-3Pa*s 的溶液从贮槽送至表压0.2Xl05Pa的密闭高位槽。

管子直径为Ф108*4mm、直管长度70m、各管件的当量长度之和为100m(不包括进口与出口阻力)。

ε=0.3mm,输送量为50m3/h,两槽液面恒定,其间垂直距离为20m,今用η=65%、N轴=7.5kW的库存离心泵,问该泵能否完成任务?14.用泵将敞口贮槽中的溶液送往10m高的容器中去,容器表压强为0.05MPa。

泵的吸入管路为Ф57mm×3.5mm的无缝钢管,长6m,管路中泵进口处有一个止逆底阀,一个90。

弯头。

压出管路为Ф48mm×4mm 无缝钢管,管长25m,装有闸阀(全开)一个,90。

弯头10个。

操作温度下溶液ρ=900kg/m3,μ=1.5mPa*s。

求流量为4.5×10-3m3/s时需向单位重量(每牛顿)液体补加的能量。

(ε=0.2mm)1.包括所有局部阻力当量长度),当阀a全关,阀b打开时,压力表P B的读数为2.4×104Pa。

假设阻力系数λ均为0.03,水的密度为1000kg/m3。

(1)试计算B管道(CB段)的流速;(2)若维持阀b的开度不变,逐渐打开阀a,直到CB、CD两管中流速相等,此时B管的流速又为多少?[ф50, L OC=45,L CB=15, a关b开时P B=2.4×104Pa,λ=0.03,ρ=1000kg/m3.求(1)u CB;(2)a 打一至u CB=u CD, 此时的u CB=?]如下图所示,用管路连接水槽A、B、C。

已知管径都为Φ32×2.5,点O至槽A、B、C的管长分别为6m、3m、5m(包括进出口、弯头及三通管件的局部当量长度),三槽水面维持恒定:支管OC上有一闸阀K,全开时的阻力系数为0.17,管的摩擦因数估计为0.02,流体为常温水。

试求:(1)闸阀的局部阻力系数为多少时OB管段的流速为零?当闸阀全开时各管段内水的流向和流量。

[Φ32×2.5, L OA=6, L OB=3, L OC=5,ζ开=0.17,λ=0.02,求:(1)ζ=?, u OB=0;(2)全开时,流向及流量?]习题1.燃烧重油所得的燃烧气,经分析测知其中含8.5%CO2,7.5%O2,76%N2,8%H2O(体积%)。

试求温度为500℃、压强为101.33×103Pa时,该混合气体的密度。

2.在大气压为101.33×103Pa的地区,某真空蒸馏塔塔顶真空表读数为9.84×104Pa。

若在大气压为8.73×104Pa的地区使塔内绝对压强维持相同的数值,则真空表读数应为多少?3.敞口容器底部有一层深0.52m的水,其上部为深3.46m的油。

求器底的压强,以Pa表示。

此压强是绝对压强还是表压强?水的密度为1000kg/m3,油的密度为916 kg/m3。

4.为测量腐蚀性液体贮槽内的存液量,采用图1-7所示的装置。

控制调节阀使压缩空气缓慢地鼓泡通过观察瓶进入贮槽。

今测得U 型压差计读数R =130mmHg ,通气管距贮槽底部h =20cm ,贮槽直径为2m ,液体密度为980 kg/m 3。

试求贮槽内液体的储存量为多少吨?5.一敞口贮槽内盛20℃的苯,苯的密度为880 kg/m 3。

液面距槽底9m ,槽底侧面有一直径为500mm 的人孔,其中心距槽底600mm ,人孔覆以孔盖,试求:(1) 人孔盖共受多少液柱静止力,以N 表示; (2) 槽底面所受的压强是多少?6.为了放大所测气体压差的读数,采用如图所示的斜管式压差计,一臂垂直,一臂与水平成20°角。

若U 形管内装密度为804 kg/m 3的95%乙醇溶液,求读数R 为29mm 时的压强差。

7.用双液体U 型压差计测定两点间空气的压差,测得R =320mm 。

由于两侧的小室不够大,致使小室内两液面产生4mm 的位差。

试求实际的压差为多少Pa 。

若计算时忽略两小室内的液面的位差,会产生多少的误差?两液体密度值见图。

8.为了排除煤气管中的少量积水,用如图所示的水封设备,水由煤气管路上的垂直支管排出,已知煤气压强为1×105Pa(绝对压强)。

问水封管插入液面下的深度h 应为若干?当地大气压强p a =9.8×104Pa ,水的密度ρ=1000 kg/m 3。

9.如图示某精馏塔的回流装置中,由塔顶蒸出的蒸气经冷凝器冷凝,部分冷凝液将流回塔内。

已知冷凝器内压强p 1=1.04×105Pa (绝压),塔顶蒸气压强p 2=1.08×105Pa (绝压),为使冷凝器中液体能顺利地流回塔内,问冷凝器液面至少要比回流液入塔处高出多少?冷凝液密度为810 kg/m 3。

习题6附图 习题7附图习题8附图 习题9附图 1―精馏塔;2―冷凝器10.为测量气罐中的压强p B ,采用如图所示的双液杯式微差压计。

两杯中放有密度为ρ1的液体,U 形管下部指示液密度为ρ2。

管与杯的直径之比d/D 。

试证:()22112Dd hg hg p p a B ρρρ---=11.列管换热器的管束由121根φ25×2.5mm 的钢管组成,空气以9m/s 的速度在列管内流动。

空气在管内的平均温度为50℃,压强为196×103Pa (表压),当地大气压为98.7×103Pa 。

试求: (1)空气的质量流量;(2)操作条件下空气的体积流量;(3)将(2)的计算结果换算为标准状态下空气的体积流量。

注:φ25×2.5mm 钢管外径为25mm ,壁厚为2.5mm ,内径为20mm 。

习题10附图习题11附图1―壳体;2―顶盖;3―管束;4―花板;5-空气进出口。

12.高位槽内的水面高于地面8m,水从φ108×4mm的管路中流出,管路出口高于地面2m。

在本题中,水流经系统的能量损失可按h f=6.5u2计算,其中u为水在管内的流速,试计算:(1)A-A截面处水的流速;(2)出口水的流量,以m3/h计。

13.在图示装置中,水管直径为φ57×3.5mm。

当阀门全闭时,压力表读数为3.04×104Pa。

当阀门开启后,压力表读数降至2.03×104Pa,设总压头损失为0.5m。

求水的流量为若干m3/h?水密度ρ=1000kg/m3。

习题12附图习题13附图17.图示一冷冻盐水的循环系统。

盐水的循环量为45 m3/h,管径相同。

流体流经管路的压头损失自A至B的一段为9m,自B至A的一段为12m。

盐水的密度为1100 kg/m3,试求:(1)泵的功率,设其效率为0.65;* * (2)若A的压力表读数为14.7×104Pa,则B处的压力表读数应为多少Pa?习题16附图习题17附图1―换热器2―泵18.在水平管路中,水的流量为2.5l/s,已知管内径d1=5cm,d2=2.5cm及h1=1m,若忽略能量损失,问连接于该管收缩面上的水管,可将水自容器内吸上高度h2为多少?水密度ρ=1000 kg/m3。

习题18附图习题19附图20.有一输水系统如图所示。

输水管径为φ57×3.5mm。

已知管内的阻力损失按h f=45×u2/2计算,式中u为管内流速。

求水的流量为多少m3/s?欲使水量增加20%,应将水槽的水面升高多少?习题20附图习题21附图23.90℃的水流入内径为20mm的管内,欲使流动呈层流状态,水的流速不可超过哪一数值?若管内流动的是90℃的空气,则这一数值又为多少?25.用φ168×9mm的钢管输送原油,管线总长100km,油量* * 为60000kg/h,油管最大抗压能力为1.57×107Pa。

已知50℃时油的密度为890kg/m3,油的粘度为0.181Pa·s。

假定输油管水平放置,其局部阻力忽略不计,试问为完成上述输送任务,中途需几个加压站?所谓油管最大抗压能力系指管内输送的流体压强不能大于此值,否则管子损坏。

26.每小时将2×104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽(见图)。

反应器液面上方保持26.7×103Pa的真空度,高位槽液面上方为大气压。

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