第一章符合開會(huì).

1、4、解：由流體靜力學(xué)方程，距罐底1000 mm處的流體壓力為P 二 Pa©h = 1oi.3 103 960 9.81 (9.5-1.0)Pa =1.813 105Pa (絕壓)作用在孔蓋上的總力為53 n24F =(p pa)A=(1.813<10 101.3x10 ) x0.76 N =3.627： 10 N4每個(gè)螺釘所受力為R =39.5 106 - 0.0142N=6.093 103N4因此n =F 匸=3.627 104 6.093 103 N =5.95 ： 6(個(gè))M習(xí)題4附圖6、解：設(shè)管路中心處流體的壓力為p根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式，p pA則 p+:?水gh+

2、汞gR = Pap =Pa - '水 gh - '汞gR= 1101.3 103 -1000 9.8 0.8 -13600 9.8 0.1 Pa =80.132kPa11、解：（1） A- A截面處水的平均流速在高位槽水面與管路出口截面之間列機(jī)械能衡算方程，得1 2pi12 p2（ 1）gziUb1-二 gz2Ub2 - hf（ i 丿2 -2-式中Z1=7 m,Ub1 0,P1=0（表壓）2Z2=1.5 m , p2=0 （表壓），刀 hf =5.5 u代入式（1）得1 2 29.81 7 =9.81 1.5 ub2 5.5ub22u2 = 3.0 m. s=ua （流體靜力

3、學(xué)方程可知，管徑一樣）（2 ）水的流量（以m3/h計(jì)）3 14qv 二 uAA=3.00.108 -2 0.004 2 = 0.02355m3 s = 84.78m3. h413、如本題附圖所示，用泵2將儲(chǔ)罐1中的有機(jī)混合液送至精餾塔3的中部進(jìn)行分離。已知儲(chǔ)罐內(nèi)液面維持恒定，其上方壓力為1.0133 105 Pa。流體密度為800 kg/m3。精餾塔進(jìn)口處的塔內(nèi)壓力為1.21 105 Pa，進(jìn)料口高于儲(chǔ)罐內(nèi)的液面8 m，輸送管道直徑為 $ 68 mm 4mm，進(jìn)料量為20 m3/h。料液流經(jīng)全部管道的能量損失為70 J/kg，求泵的有效功率。13、解：在截面 A-A和截面B-B之間列柏努利方程

4、式，得2 2P1 u1 g乙 We 蘭爭(zhēng) gZ2 ' hf= 1.0133 105Pa; p2 =1.21 105Pa; Z2 -Z, =8.0m;：0 二 hf =70 J kgV V20 3600=m s =1.966 m sA nd2314 0.068-2 0.004 2442 2We 二嚀1 u2尹 g Z2-Z1、hfP1u2匚21"0133 105 .進(jìn)IL 8002+ 9.8漢8.0 + 70 J/kg=2.46 1.93 78.4 70 J kg =175J kg NqmWe -20 3600 800 173W =768.9W19.用泵將2X 10 kg/h的

5、溶液自反應(yīng)器送至高位槽 （見本題附圖）。反應(yīng)器液面上方保持 25.9 x 10 Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。管道為 76 mm X 4 mm的鋼管，總長(zhǎng)為35 m,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）、五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出口的距離為17 m。若泵的效率為0.7，求泵的軸功率。（已知溶液的密度為1073 kg/m3,黏度為6.3 10-4 Pas。管壁絕對(duì)粗糙度可取為0.3 mm。）19、解：在反應(yīng)器液面1-1,與管路出口內(nèi)側(cè)截面2-2,間列機(jī)械能衡算方程,以截面1-1,為基準(zhǔn)水平面，得2Ub2 . p2P式中z1=0, z2=17 m, ub產(chǎn)0q

6、mUb22 104二d2j 3600 0.785 0.0682 10734m. s = 1.43 m sP1= 25.9X 103 Pa （表）,p2=0 （表）將以上數(shù)據(jù)代入式（1）,并整理得其中2叫飛億-乙）守叱R八hf23=9.81 X 17+竺+ 25.9 10 +' hf =192.0+' hf21073L 、 I2' hf = （ ' - 土+'）虬d2Re型 =0.068X 1.43X 1073/6.3X 10-4=1.656X 105pe d =0.0044根據(jù)Re與e/d值，查得 后0.03，并由教材可查得各管件、閥門的當(dāng) 量長(zhǎng)度分別為

7、閘閥（全開）：0.43X 2 m =0.86 m標(biāo)準(zhǔn)彎頭：2.2X 5 m =11 m2U b1丄p1丄八$g乙 3 丁 眼=gz22（1）2故、hf=(0.03X 35 °.86 11+0.5+4)竺 J kg=25.74J/kg0.068 2 ;于是We 二 192.025.74 J/kg 二 217.7 J/kg泵的軸功率為Ns=we qm/ =217.7 2 1W=1.73kW3600 0.7思考題：3、黏性流體在靜止時(shí)無剪應(yīng)力；理想流體在運(yùn)動(dòng)時(shí)無剪應(yīng)力；黏性 是流體固有的特性，在靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)均有黏性。（理想流體黏性為0）5、不正確；根據(jù)連續(xù)性方程，流體在管內(nèi)做定態(tài)流動(dòng)時(shí)，其

8、平均流 速隨管截面和流體的密度而變。但當(dāng)流體不可壓縮時(shí)，該說法是正確 的。6、不會(huì)9、層流時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)沿流線向下游做規(guī)則的流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)之間無宏觀 混合；流體分子在不同流速的流層之間做熱隨機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生黏性應(yīng)力 內(nèi)摩擦力。湍流時(shí)，質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)烈混合和高頻脈動(dòng)；流體層之間由于質(zhì)點(diǎn)的碰撞 與混合所產(chǎn)生的湍流應(yīng)力，遠(yuǎn)大于由于流體的黏性所產(chǎn)生的黏性應(yīng) 力；離開壁面的區(qū)域，湍流分布的速度比較均勻；而在壁面附近，湍 流的速度梯度比較大。2 .用離心泵（轉(zhuǎn)速為 2900 r/min ）進(jìn)行性能參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)。在某流量下泵入口真空表和出口壓力表的讀數(shù)分別為60 kPa和220 kPa,兩測(cè)壓口之間垂直距離為0.5 m，泵的軸

9、功率為6.7 kW。泵吸入管和排出管內(nèi)徑均為80 mm，吸入管中流動(dòng)阻力可表達(dá)為瓦*,0=3.0謫（山為吸入管內(nèi)水的流速，m/s）。離心泵的安裝高度為2.5 m，實(shí)驗(yàn)是在20 C, 98.1 kPa的條件下進(jìn)行。試計(jì)算泵的流量、壓頭和效率。解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之間列柏努利方程式（池中水面為基準(zhǔn)面），得到2。心1上號(hào)、h“將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式并整理，得3.5u；二60 1031000-2.5 9.81 =35.48u1 =3.184 m/sn233則q = (0.082 3.184 3600) m /h=57.61 m /h(2)泵的揚(yáng)程_ (60 220) 103|

10、1000 9.810.5 m = 29.04m泵的效率1000P3600 1000 6.7= 29.°恥57.6仆 1000“.81。00% =68%34.用離心泵（轉(zhuǎn)速為2900 r/min ）將20 C的清水以60 m /h的流量送至敞口容器。此流量下吸入管路的壓頭損失和動(dòng)壓頭分別為2.4 m和0.61 m。規(guī)定泵入口的真空度不能大于64 kPa。泵的必需氣蝕余量為 3.5 m。試求（1）泵的安裝高度（當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?00 kPa）;（ 2） 若改送55 C的清水，泵的安裝高度是否合適。解：（1）泵的安裝高度在水池液面和泵入口截面之間列柏努利方程式（水池液面為基準(zhǔn)面），得2 2P。

11、/ ' gZ° u° /2 We = R /gZj 5 /2 亠二 hf,。，P0 - Pa , P1 - _P真，Hg 二 Z1 - Z02Pa PlU1寸=（Hg 函 H）64 103Hg 0.61 2.41000 9.81H g =3.51 m（2）輸送55 C清水的允許安裝高度55 C清水的密度為 985.7 kg/m3,飽和蒸汽壓為15.733 kPaPaPv（100 15.733） 103則Hga *-（NPSH）-Hf°=（3.5 0.5）-2.4 m=2.31mg ：g' |L 985.7 9.81原安裝高度（3.51 m）至少需下

12、降1.2m才能不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。&用離心泵將水庫中的清水送至灌溉渠，兩液面維持恒差8.8 m,管內(nèi)流動(dòng)在阻力平方區(qū)，管路特性方程為He =8.8 5.2 105q：（qe的單位為 m3/s）單臺(tái)泵的特性方程為523H =28 -4.2 10 q （q 的單位為 m /s）試求泵的流量、壓頭和有效功率。解：聯(lián)立管路和泵的特性方程便可求泵的工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的q、H，進(jìn)而計(jì)算Pe。管路特性方程He =8.8 5.2 105q2泵的特性方程H =28 -4.2 105q2聯(lián)立兩方程，得到q=4.52 X 10 3 m3/sH =19.42 m則 巳二 Hqs 內(nèi)=19.42 4.52 10 - 100

13、0 9.81W=861 W第五章3 外徑為159 mm的鋼管，其外依次包扎 A、B兩層保溫材料，A層保溫材料的厚度為 50 mm ,導(dǎo)熱系數(shù)為0.1 W /(m °C-), B層保溫材料的厚度為 100 mm，導(dǎo)熱系數(shù)為1.0 W /(m C)，設(shè)A的內(nèi)層溫度和B的外層溫度分別為170 C和40 C,試求每米管長(zhǎng)的熱損失； 若將兩層材料互換并假設(shè)溫度不變，每米管長(zhǎng)的熱損失又為多少？解：Q Lt1 t31_ r21_ r3In ln 2-宀 r12% r2W/m =150W/ m159 2 501159 250 100lnln159/21.0159 100A、B兩層互換位置后,熱損失為

14、2漢3.14匯(17040 )t1 上2r21 r3In + ln 一2 - /. 1r 1 2 - /. 2r 2W. m =131.5W. m2 3.14170 401159 2 501159 2 50 100InIn1.01590.1159 1005.在某管殼式換熱器中用冷水冷卻熱空氣。換熱管為25 mmX2.5 mm的鋼管，其導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m - C )。冷卻水在管程流動(dòng)，其對(duì)流傳熱系數(shù)為 2 600 W/(m 2 C )，熱空氣在殼 程流動(dòng)，其對(duì)流傳熱系數(shù)為 52 W/(m 2 C )。試求基于管外表面積的總傳熱系數(shù) K,以及各分 熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)。設(shè)污垢熱阻可忽略。1解

15、：由Ko1 + b d。* d。«o 入 dm «idi查得鋼的導(dǎo)熱系數(shù) =45 W m2 Cb = 2.5mmd。二 25mm di = 25 2 2.5 mm = 20mm.25 +20dmmm = 22.5mm21K10.0025 0.025.0.025 W C 二嘰侖 C5245 漢 0.022526000.02殼程對(duì)流傳熱熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)為.: t72 -4072In -405ix 4.22 10K =25 =<54.47240C =54.4 CW m2 C 1=310.3W. m2 C100% =0 100% 二506 100% =97.3%a。52管

16、程對(duì)流傳熱熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)為d。/X100% =1x100% =50.6><0.025 X100% =2.4% 1K: idi2600 0.02管壁熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)為bd0dm 100% =5 100% =0.0025 0.025 50.6 100% =0.3% 1445 0.0225Ko7.在一傳熱面積為25 m2的單程管殼式換熱器中，用水冷卻某種有機(jī)溶液。冷卻水的流量為28 000kg/h，其溫度由25 C升至38 C,平均比熱容為4.17 kJ/(kg C 有機(jī)溶液的溫度由110 C 降至65 C,平均比熱容為1.72 kJ/(kg G)。兩流體在換熱器中呈逆流流動(dòng)。

17、設(shè)換熱器的熱損 失可忽略，試核算該換熱器的總傳熱系數(shù)并計(jì)算該有機(jī)溶液的處理量。解：Cp,c =4.17 kJ/(kg C )Q 二 We," 7)28000354.17 103 38 -25 W =4.22 1 05W3600求tm有機(jī)物110 t 65水38 25&在一單程管殼式換熱器中，用水冷卻某種有機(jī)溶劑。冷卻水的流量為10 000 kg/h ,其初始溫度為30 C,平均比熱容為4.174 kJ/ (kg C)。有機(jī)溶劑的流量為14 000 kg/h，溫度 由180 C降至120 C,平均比熱容為1.72 kJ/ ( kg -C)。設(shè)換熱器的總傳熱系數(shù)為500W/(m2

18、C)，試分別計(jì)算逆流和并流時(shí)換熱器所需的傳熱面積，設(shè)換熱器的熱損失和污垢熱 阻可以忽略。解： Q =WCph T1 -T2 =14000 1.72 180 120 kJ h =1.4448 106 kJ h =401.3kW冷卻水的出口溫度為t2t!VcC pc/ 6 '1.4448 X10'一+30 l£ =64.61 PQ0000 X 4.174 丿逆流時(shí)."tm180一64.61_120一30 耳篦 C =102.2 CIn9018064.61 In120-303401.3 10m500 102.22 2=7.854 m= 120 64.61 一180 一30 cc =94.97 c55.39In150-tm并流時(shí),120 64.61In180 -30401.3 10322m =8.452mK：tm 500 94.979在一單程管殼式換熱器中，用冷水將常壓下的純苯蒸汽冷凝成飽和液體。已知苯蒸汽的 體積流量為1 600 m3/h，常壓下苯的沸點(diǎn)為 80.1 C,氣化熱為394 kJ/kg。冷卻水的入口溫度 為20 C,流量為35 000 kg/h，水的平均比熱容為4.17 kJ/(kg C)。總傳熱系數(shù)為450 W/(m 2 -C)。 設(shè)換熱器的熱損失可忽略，試計(jì)算