化工原理(馬曉迅 版) 習(xí)題答案 第0-8章 緒論 -精餾

緒論題解

1.8kg「m/s等于多少Nm/s?多少J/s?多少kW?多少kcal/h?

解：查附錄1常用物理量的單位及其換算表，可得：

1W=O.OOlkW=1J/s=1N?m/s=0.10197kgf.m/s=0.2389xIO-3kcal/s

所以

8kgfm/s=8x；=78.45J/S=78.45N-m/s=0.07845kW

AvA?/

由于

0.10197kgf.m/s=0.2389X10-3kcal/s=0.86kcal/h

所以

,0.86,

8kgf-m/s=8x0]0]97=64.47kcal/h

2.在一連續(xù)精儲塔中，分黃苯和甲苯混合物為兩個純組分?；旌衔锾幚砹繛?000

kmol/h,含苯50%。塔頂苯的摩爾流率為450kmol/h,塔底甲苯的摩爾流率為475kmol/h,

操作處于定態(tài)，試求塔頂甲苯的摩爾流率和塔底苯的摩爾流率。

解：由于此操作處于定態(tài)，所以累積量A=0；對精儲塔進(jìn)行物料衡算，得：

進(jìn)料量=塔頂出料量+塔底出料量

即：F=D+W

對苯進(jìn)行物料衡算，可得：

所以塔底苯的摩爾流量/=F苓一=1000X50%-450=50kmol/h

同理，對甲苯進(jìn)行物料衡算，可得:

F里茨=。星芳+皿星季

塔頂甲苯的摩爾流量=1000x(l-50%)-475=25kmol/h

3.一換熱器中，在1小時內(nèi)用95kg的393K的飽和水蒸汽將950kg,平均比容為

3.8kJ/(kg-K)的某種溶液從298K加熱至353K,蒸汽冷凝成同溫度的飽和水排出，試計算此

換熱過程的熱損失占水蒸汽所提供熱量的百分率。

解：查附錄5水及飽和水蒸氣的物理性質(zhì)表可知，飽和水蒸汽在393K下的汽化熱為2205.3

kJ/kgo對此換熱過程進(jìn)行熱量衡算，可得：

輸入系統(tǒng)的總熱量=輸出系統(tǒng)的總熱量+熱損失

即：￡QF=￡QD+Q

所以

q=XQF-￡QD=m■水蔥氣x丁點譽(yù)氣~~m■溶液xq,X(心—心)

所以此換熱過程的熱損失占水蒸汽所提供熱量的百分率為:

w=擊二xI。。％

XQF叫油氣X7出S氣

代入數(shù)據(jù)，得:

2205.3X95-3.8x950X(353-298)

卬=----------------2205.3X95-------------'X100%=523%

4.分別采用式(0-5)和式(0-4),計算當(dāng)流量為0.05m3/s的液體越過長度為2m的平頂堰

的堰上液面高度。

解：(1)從教材附錄1中查得：lin=0.0245m51USgal=6.309X10-5m3/so課本公

式(0-4)為

應(yīng)用上式計算首先將所有已知量的單位換算成經(jīng)驗式中規(guī)定的單位，換算得

0.05

而我礪=792.5USgal

2

=78.74in

0.0254

將以上數(shù)據(jù)代入公式(0-4),可得

=0.48x（g）

ow=2.24in

最后再將以單位in表示的結(jié)果換算成以單位m表示的結(jié)果

how=2.24in=2.24x0.0254=0.057rr.

（2）公式（O?5）是以國際單位制表示的經(jīng)驗公式:

2/3

/iow=0.664（g）

3

將G=0.05m/s>lw=2m,直接代入上式，求得

(竽廠=。.057m

how=0.664x

第一章流體流動習(xí)題解答

1.解：(1)latm=101325Pa=760mmHg

真空度二大氣壓力一絕對壓力，表壓:絕對壓力一大氣壓力

所以出口壓差為

p=0.076x101325-(-0.082xl06)=8.97x104N/m2

(2)由真空度、表壓、大氣壓、絕對壓之間的關(guān)系可知，進(jìn)出口壓差與當(dāng)?shù)卮髿鈮簾o關(guān),

所以出口壓力仍為8.97X10"Pa

2.解：錯誤!未找到引用源。

混合氣體的摩爾質(zhì)量

Mm=28X0,77+32x0.065+28x0.0384-44x0.071+18x0.056=28.84g/mol

混合氣體在該條件下的密度為：

Top28.842732200,

Pm=PmOx7x-=^-x-xm=10.858kg/m^

3.解：由題意，設(shè)高度為”處的大氣壓為p,根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程，得

dp=-pgdH

大氣的密度根據(jù)氣體狀態(tài)方程，得

pM

P=RT

根據(jù)題意得，溫度隨海拔的變化關(guān)系為

4.8

丁=293.15十旃”

代入上式得

pMdp

p---------------------------------=-------

R/293.15-4.8x10-2”)gd/i

移項整理得

dpMgdH

~p=~/?(293.15-4.8x10-3H)

對以上等式兩邊積分，

,dpCHMgdH

=

AOI32S7-JO?(293.15-4.8X10-3H)

所以大氣壓與海拔高度的關(guān)系式為

p293.15-4.8x10-2”

ln101325=713*ln29315

即：

Inp=7.13Xln(l-1.637X1Q-SH)+11.526

(2)已知地平面處的壓力為101325Pa,則高山頂處的壓力為

“330.

pF=101325x隹=45431Pa

3JRZoo

將錯誤!未找到引用源。代入上式

In45431=7.13xln(l-1.637x10-5H)+11.526

解得H=6500m,所以此山海拔為6500m。

4.解：根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程可導(dǎo)出

p容器一p大氣=即(。水一p煤洎)

所以容器的壓力為

p容器=p大氣+Rg(p點一P煤油)=101.3+8.31x9.81X(995-848)/1000

=113.3kPa

5.解：/?=7?'sina=120xsin30°=60mm

以設(shè)備內(nèi)液面為基準(zhǔn)，根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程，得

Pi=p0+p0^/?=1013254850x9.81x60x10"=10j8kPa

6.解：(1)如圖所示，取水平等壓面1—1，，2—7,3—3,與4—4、選取水平管軸心水

平面為位能基準(zhǔn)面。根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程可知錯誤!未找到引用源。

同理，有

錯誤!未找到引用源。，錯誤!未找到引用源。)

錯誤!未找到引用源。，錯誤!未找到引用源。

以上各式相加，得

PA-PB=PiS(^2+RJ-pg02-Zi+Z4-zj

因為錯誤!未找到引用源。

PA-PB=(pf-p)g(R2+R2)=(13.6-l)x9.81X(0.37+0,28)=80.34kPa

同理，

“一4=St—p)gRj.=3-p)g(Rz+R?)

故單u形壓差的讀數(shù)為

R[=色+R?=037+0.28=0.65m

(2)由于空氣密度遠(yuǎn)小于液體密度，故可認(rèn)為測壓連接管中空氣內(nèi)部各處壓強(qiáng)近似相等。

即錯誤!未找到引用源。

故有錯誤!未找到引用源。

因為錯誤!未找到引用源。

錯誤!未找到引用源。

所以錯誤!未找到引用源。

(13.6-l)x9.81X0.65+1X9.81X0.31=83.68kPa

此測量值的相對誤差為

83.68-80.34

-TT-rr-X100%=4.16%

7.解.：(1)在A-A',B-B'兩截面間列伯努利方程，得

gZ|+*『W=gZ2+R+,+Z%

P2pl

其中W=0,Z[=Z2，Z%=2.2J/kg

化簡為包二江=L(孫2_/2)+2.2

P2

由題目知：輸水量%=1.16m3/h=3.22xl()4m3/s

3.22xIQ-4

=1.03m/s

一().785x0.022

分3.22xl()T

0.27m/s

2-,2~0.7X5xO.0392

查表得20℃水的密度為998.2kg/m3

2

所以“I二”2=1(62-w,)+2.2=-(0.272-1.032)+2.2=1.706J/kg

p22

3

p}-p2=998.2x1.706=1.703xlOPa

(2)若實際操作中水為反向流動，同樣在A-A,3-夕兩截面間列伯努利方程，得

gz2+衛(wèi)+也-+W=gz.+—+—+V/jf

p2P2z

其中W=0,2)=22，Z%=2.2J/kg

22

化簡為———=-(?|-W2)+2.2

P2

由于流量沒有變，所以兩管內(nèi)的速度沒有變，將已知數(shù)據(jù)帶入上式，得

3

p2-p,=998.2xgx(LOB?-ST??)+2.2=2.689xlOPa

8.解：查表1-3,選取水在管路中的流速為錯誤!未找到引用源。,則求管徑

查附錄13進(jìn)行管子規(guī)格圓整，最后選取管外徑為83mm,壁厚為3.5mm,即合適的

管徑為錯誤!未找到引用源。。

9.解：(1)管內(nèi)流體的質(zhì)量流量

dU

qm=pqv=4P

有上式得出質(zhì)量流速為

q?

pu=

」dx囑1200/3600

雷諾數(shù)Re=學(xué)=—~2丫舵，22=1.06xl05>2000

所以該氣體在管內(nèi)的流動類型為湍流。

(2)層流輸送最大速度時，其雷諾數(shù)為2000,于是質(zhì)量流速可通過下式計算：

Reu2000x2x10-5

pu=-T-=----------------------=0.2kg/(m?s)

uu?4

所以層流輸送時的最大質(zhì)量沆量

R2c-c2，

qm=-dpu=0.785x0.2x0.2x3600=22.608kg/h

10.解：（1）根據(jù)題意得：錯誤!未找到引用源。，將上式配方得

u=20y-200y2=-200(y-0.05)2+0.5

所以當(dāng)錯誤!未找到引用源。m時管內(nèi)油品的流速最大，錯誤!未找到引用源。

（2）由牛頓粘性定律得

du

T=-/i-

dy

其中

du

—=20-400〉

代入上式得管道內(nèi)剪應(yīng)力的分布式

T=-^^=-//(20-40Oy)=-60x103(20-400y)

所以管壁處的剪應(yīng)力錯誤!未找到引用源。（負(fù)號表示與流動方向相反）

4x管道截面積4A

11.解：(1)d=

e潤濕周邊n

根據(jù)題意可算出：AE=40tan3023mm,AD=2AE=46mm

A3=40+2x23=86mm

通道截面積4=-(AB+CD)xDE=-(86+40)x40xl0-6=2.52x10-3m2

22

潤濕周邊n=ADx2+CD+A3=218mm=0.218m

4x252xl0

-%0,046m

0.218

(2)^,.=40m3/h=0.011m3/s

q0.011…/

u=-----v---=---------------------=6.62m/s

,20.785x0.0462

dj4P0.046x6.62x998.2

Ke=..........-=3.04xIO5>4000

4

故該流型為湍流。

12.解：如課本圖1-17,流體在內(nèi)外管的半徑分別為錯誤!未找到引用源。的同心套管環(huán)隙

間沿軸向做定態(tài)流動，在環(huán)隙內(nèi)取半徑為心長度為L,厚度為dr的薄壁圓管形微元體，運(yùn)

動方向上作用于該微元體的壓力為

P、=2irrdrpi,P2—-2TTTdrp2

作用于環(huán)形微元體內(nèi)外表面的內(nèi)摩擦力分別為

&=2nrLzr=2nL(rx>r,F2=-2n(r+dr)Lir+dr=-2nL(rr)計必

因微元體作勻速直線運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律，作用于微元體上的合力等于零，即

271Tdrpx-2TTTdrp2+2nL(rT)r-27rL(rT)r+dr=0

簡化后可得

在層流條件下,

du

帶入上式可得

d(du\Ap

drVdr)="/zLr

上式積分得

duAp-

「而=一擊一+q

Ap.

2

貌=-硒r+CJnr+C2

利用管壁處的邊界條件錯誤!未找到引用源?？傻?/p>

CL敘以W)/*"會心=嗡時+^^】叫

所以同心套管環(huán)隙間徑向上的速度分布為

13.解：取桶內(nèi)液面為1—r截面，桶側(cè)面開孔處的截面為2—7截面，開孔處離桶底距離為

h,從i—r截面至2—2,截面列機(jī)械能守恒方程式，得

gZ]+￡l+?=gZ2+R+^-+Z勺

P2P?

以2-2，截面為基準(zhǔn)面，則錯誤!未找到引用源.

p（H-W+O+O=O+O+y

化解得錯誤!未找到引用源。

假設(shè)液體的水平射程為X,則

h=zfft2

,---------2h1----2-----（H2

X=u2t=y/2gW-K）x—=2>/-h+hH=2-（/i-yl+—

、g、\z，4

所以當(dāng)力就誤!未找到引用源。時，射程最遠(yuǎn)，錯誤!未找到引用源。

14.解：（1）對1—r至2—2,截面間列伯努利方程，可得

5Zi+7T=^Z277

取截面為位能基準(zhǔn)面，由題意得錯誤!未找到引用源。所以

u2=J2g（Z1—z2）=V2x9.81x3=7.67m/s

對1—1，至B—B，截面間列伯努利方程，可得

.Pi.wfJBJW

的+萬+彳=料+萬+彳

所以

ul,10sx7.672

5K3

PB=PA-pgh-y-=1.01X1O-1OX9.81X1-----------=62.1kPa

（2）虹吸管延長后，錯誤!未找到引用源。增加使虹吸管出U流速〃增加，從而引起錯誤!

未找到引用源。降低：當(dāng)錯誤!未找到引用源。降至與該溫度水的飽和蒸汽壓相等（錯誤!未

找到引用源。時，管內(nèi)水發(fā)生氣化現(xiàn)象。由于此時錯誤!未找到引用源。，故對1—至B—B，

截面間列伯努利方程，可得

的+萬+彳=料+5+0

所以

1.01x105-1.992X104

-9.81xl=11.9m/s

103

對1—1，至3—3,截面間列伯努利方程，可得

PAuiPAul

"】十萬+了=/3+3+2

所以

11.92

Zmax==-7.22m

2x9.81

（負(fù)號表示在i—r截面位置下方）

15.解：如圖所示在1-1'和2-2'截面間列伯努利方程式，以A點所在水平面為基準(zhǔn)面，則:

2

Q+JZ2+

Pg2g

其中Z]=0,z2=Im,w,=1m/s

由題目已知可得%=%(一)2=1x2?=4m/s

d2

根據(jù)流體靜力學(xué)方程：

0一"2=(zZ])+(2-1)%=1+(1^91-l)x0.2=3.52m

PgP1000

20

_AL￡i<Z<1-42

所以Z”,=(4Z2)++=—1+3.52+=1.76m

PS2g2x9.81

16.解：要想將孔蓋緊固，則罐底產(chǎn)生的壓力不能超過螺釘?shù)墓ぷ鲬?yīng)力，即：錯誤!未找

到引用源。

液體在孔蓋上產(chǎn)生的壓力：

P液體=PghxA=1120x9.81X（10-0.65）xgx0.72=39515N

螺釘能承受的工作應(yīng)力；

47T7T-

。鎮(zhèn)。=3。x106x-xdAxn=30x106x-x0.0152xn=5298.75%

錯誤!未找到引用源。解得錯誤!未找到引用源。

所以，要想將孔蓋緊固，至少需要8個螺釘。

17.解：（1）取高位槽水面為上游截面1—V,管路出口內(nèi)側(cè)為下游截面2—2',在兩截面之

間列伯努利方程：

22

gZi+a+?=gz2+^+^+Z0/

p2p2

2

以地面為基準(zhǔn)面，則Z1=8m,z2=2m,=0,p}=p2=P0>=5.88i/2

化簡得（Z]—Z2）g=——K5.88〃2~

回小為16x9.81

u,=J---------=--------=3.04m/s

2V6.38V6.38

23

qv=%，2x3600=0.785x0.075x3.04x3600=48.32m/h

（2）在截面1一1與截面A—A旬列伯努利方程：

g喈+*gz產(chǎn)+*力仆

其中zl-zA=htM）=0

2

丁是上式可化簡為且=hg一"十》?玄『田）

閥門從全開到關(guān)閉的過程中，心逐漸減小（錯誤!未找到引用源。），由上式可以看出，

左邊的值不斷增大，而P1不變，所以截面A—A位置處的壓力是不斷增大的。

18.解：根據(jù)題意，該煙囪正常排煙的基本條件要求煙囪出口壓強(qiáng)錯誤!未找到引用源。應(yīng)

不超過外界氣壓錯誤!未找到引用源。。若以大氣壓為計算基準(zhǔn)，則有

Pi=-ptgR=-103x9.81x0.022=-216Pe

p2=-p&gH=-1.23x9.81H=-12.07H

煙氣在煙囪中的流速為

o18.8

12="vS785XL4『".am/s

所以

(I\u2H12.22

￡，g)=￡卜d+6)2g=0032*14*2x9.81==0.173H

對1—1，至2—7截面間列機(jī)械能守恒式，可得

無+而+王=Z?+而+源+XaE)

取i—r截面為位能基準(zhǔn)面錯誤味找到引用源。即

21612.07H

0.69X9.81一"0.69X9.81+°，173fl

解得正常排煙時該煙囪的高度為錯誤!未找到引用源。

19解：（1）根據(jù)流量公式久=（屋〃得

_60000(900x3600)

u=q、=1.05m/s

一0.785x0.152

Re=改=0.15x1.05x900-787.5<2000

〃0.18

所以管內(nèi)原油的流動類型為層流。

（2）在管路入口截面與出口截面之間列伯努利方程，得

22

gZ|+&++=gZ2+&^-+￡%

P2P?

其中,于是上式化簡為

Zj=z2,=M2

6464

管內(nèi)原油流動類型為層流,所以摩擦系數(shù)4=—=―巴一=0.081

Re787.5

5)

/u20.0815xl0x^-=148837.5j/kg

￡%=2x

d20.152

=

P1—p2夕Z力/=900x148837.5=133.95MPa

中途需要加壓站的數(shù)量n=133.95/18=7.4*8

所以為完成上述輸送任務(wù)，中途需要8個加壓站。

20.解：（1）由題意；借誤!未找到引用源。故管內(nèi)流速

Qm2.5X1073600

u—=---=2.31m/s

打2P0.785x0.0182x1180

dup0.018x2.31x1180

Re=-^―==2.17X1O4>4000(湍流)

2.26X10-3

光滑管錯誤!未找到引用源。計算根據(jù)布拉修斯公式

0.31640.3164

=Re0-25=(2.17xlO*)0-25=00261

對1一廠至2—2,截面間列機(jī)械能守恒式，可得

#J?J豈巾

為+石+源=4+而+泊+加3

取2—2,截面為基準(zhǔn)面錯誤!未找到引用源。

訊，-2）=卜*密庭

其中局部阻力系數(shù)包括管入口的突然縮小（錯誤!未找到引用源。）與回彎頭（錯誤!未

找到引用源

所以

心為+￡詼，一）=（1+0.0261X麗+0-5+1.5）X2^=2Mm

（2）假設(shè)虹吸管最高處的截面為A—A，，對2—2,至A—A，截面間列機(jī)械能守恒式，可得

24+石+泊=4+.+藥+￡"心-2）

取2—2,截面為基準(zhǔn)面錯誤味找到引用源。

￡"-）=（若選

PA=Pg（Z2-ZA）+P2+pg?￡H*2）

即：PA=pg^2-ZA)+PZ+P。；)今

將數(shù)值代入上式，解得

/329\2312

PA=1180X9.81x(0-3.29)+101325+1180x0.0261xx々一=78260Pa

\U.Ulo/L

=78.26kPa

21.解：在儲槽水面和管路出口截面之間列伯努利方程，可得

22

g4+且+++W=gZ2+—++

P2P2

以儲槽水面為基準(zhǔn)面，則21=0,z2=25m,%=0,Pi=〃o，%=630kPa

W=g小寧+*功⑴

化簡為

3Q3600

=5.24m/s

-0.785xO.0452

查表：20℃乙醇的密度為789kg/m3,黏度為1.15xlO^Pas,

雷諾數(shù)Re=@^0.045x5.24x789

=1.62xl05

-3

A1.15xlO

取管壁粗糙度￡=0.3mm

根據(jù)e/d=0.3/45=0.007和Re查圖得=0.034

查表得：90。標(biāo)準(zhǔn)彎頭4=0.75,全開的50mm底閥，2=1。，半開的標(biāo)準(zhǔn)截止閥

<3=9.5

所以又，=嗎+%）丹=（。.。34'藕524

+2x0.75+10+9.5)x—

=599.5J/kg

將數(shù)據(jù)代入(1)式中，得所需外加功為：

332

11ZVNOT630X10-101X105.24c1“。八

W=25x9.81+-----------------------------+---------+599.5=1528.9J/kg

7892

22.解：據(jù)題意得進(jìn)料處塔的壓力錯誤!未找到引用源。

管內(nèi)液體流速

4.8/3600,

u==-----------=1.06m/s

5x0.042

dup0.04x1.06x890

==3.15x104

M-1.2x10-3

取管壁絕對粗糙度錯誤!未找到引用源。，相對粗糙度錯誤!未找到引用源。。查圖1-22

的無縫鋼管的摩察系數(shù)錯誤!未找到引用源。。查表1-2,全開截止閥的阻力系數(shù)錯誤!未找到

引用源。。

22

風(fēng)=%fl+曲\ua=（f0038X兩12+6+0.5\）X荻1.0南6=1.025

選取高位槽液面為1—1'截面，料液的入塔口為2—7截面，在兩截面間列伯努利方程為

以料液的入塔口中心的水平面0—0’為基準(zhǔn)面，則有錯誤!未找到引用源。

所以高位槽高出塔的進(jìn)料口為

p-Piu235.46x103-01.062

九=2討+而+'=890X9.81+-i+L025=5?1"

23.解：（1）在0-0'截面與2—2'截面間列伯努利方程，得

22

(1)

p2p2

以0-0'截面為基準(zhǔn)面，則Po=O（表壓），0=T3.6kPa（表壓），z0=0,z2=3m,

%=0

]272

=（2-+y<）x—=（0.028x--------+0.75+12）x—=8.655u

d420.0432

2

于是（1）式化簡為^z2+-^-+—4-8.655M=0

P2

即3x9.81+—43￡xl°.+《+8.655，J=o

10002

解得u-1.244m/s

223

qv=^dux3600=0.785x0.043x1.244x3600=6.5m/h

55

(2)P]=p()+pgh=1.01x10+1000x9.81x2=1.21xIOPa

24.解：(1)根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程，設(shè)槽底部管道到槽面的高度為x,則

（九+%）=P式費(fèi)gH

P衣銀gR13.6xIO3x0.5L

x=h-4c21.8=5m

"水g103

在槽面處和C截面處列伯努利方程，得

2

pUpcUr

h

+=gzc+—+-j-+Yt

其中￡及=口?苧=（（言+）1ui.

Q+Q/d+b0.018x15+0.5卜學(xué)=4.885嗚

以C截面為基準(zhǔn)面，則有錯誤味找到引用源。

gx+O+O=0+0+與+4.885屹=>u='5^5=19.81x5,

cJ5.385=3?02m/s

所以閥門全開時流量

223

qv=u--d=3.02x0.785x0.1x3600=85.3m/h

（2）對B至C截面間列伯努利方程，可得

gzB+^+~5~=gzc+"^+~5"+￡%

PLpL

由于錯誤!未找到引用源。，錯誤!未找到引用源。

其中

必=UG+G）/d]?y=[o.O18X偌+15）]?y-=1.935諺

所以閥門全開時B位置的表壓為

PB=1.935"豌=1.935XIO3X3.022=17.65kPa

25.解：（1）換熱器殼程內(nèi)徑D=0.4m,內(nèi)管外徑d=0.019m,則可求得換熱器殼程的

當(dāng)量直徑

0.42一174x0.0192

=0.0262m

II兀（D+nd）0.4+174x0.019

4.5/3600

則殼程熱水流速〃=-J=2.32m/s

0.785x0.02622

d”0.0262x2.32x972

雷諾數(shù)Re==1.66xl05>4000

43.55x10-4

所以殼層環(huán)隙內(nèi)水的流型為湍流。

（2）根據(jù)題意，摩擦系數(shù)

2==0.0359

2[1.74-21g（2x0.0085）]2

1.74-21g（與

a

故水通過換熱器殼程的壓降為

J2。勺2

--=972x0.0359x--------x--=21.5kPa

420.02622

26.解；（1）設(shè)某時刻，水槽的液面降至人管內(nèi)流速為錯誤!未找到引用源。，則有

7TdhTT-

~4Dndi=4dU

對i—r至2—2,截面間列機(jī)械能守恒式，可得

/[+萬+了=gzz+萬+了+￡/if（…2）

輸水最初若以2—2,截面為基準(zhǔn)面錯誤!未找到引用源。。

故有

9九=+￡/if（iT2）=9.81/t=36u2

所以

9.81廠

u=—h=0.522Vh

因此初始水流量為

23

qv0=-du0=0.785x0.044x0.522V?X3600=8.57m/h

（2）將錯誤!未找到引用源。帶入質(zhì)量守恒式，得

RcdhNI-

—7x42—=-x0.0442x0.522Vh

4dt4

整理得

dh

dt=-15832-7=

代入積分上下限得

/X2600產(chǎn)前

dt=-15832-=

JoJgVh

即

3x3600=-15832x2（瓜一⑥

解得，輸水36后水槽下降后的高度為錯誤!未找到引用源。

27.解：（1）并聯(lián)管路中不可壓縮流體的定態(tài)流動中，各支路流量滿足以下公式

廠?匠.匠

本題中各支管的摩擦系數(shù)相等，則：

以1:%2：/3=A:杉行=1:8:刖

（2）三支管的阻力損失比為

：222.,-少，）

〃3/4u~2u\1

h:h:=4——:人—：^2=（1X2）：（2X22）：（3X2）

"fl0f2/32222

2212

簡化得A

=4?]:u2:—u3

錯誤!未找到引用源。

:8:18V3,^2:^2:J2=1:4:9

由〃一，已知外［.qvl.qv3-123

-d2

4

解得%%=1：2:273

于是he：hf2:hf3=1:1:1,即并聯(lián)時各支管的阻力損失相等.

28.解：由題意，錯誤!未找到引用源。系一組并聯(lián)管路，后與錯誤!未找到引用源。串聯(lián)。

根據(jù)并聯(lián)管路的流量分配方程，有

并聯(lián)管路錯誤!未找到引用源。

串聯(lián)管路錯誤!未找到引用源。

因此總阻力

Li,13c

+入門二+不“3

油品輸送先假設(shè)管內(nèi)為層流，則錯誤!未找到引用源。直接應(yīng)用Hagen-Poiseuille方程可

得

32心1小32x0.08x80x1.g

=69.4〃

850x5.052

32必%32x0.08x100xu

%=~7dT=-850x0g—=83,7〃

對A—A，至B—B，截面間列伯努利方程，可得

++

JZA+萬+-2-5ZB+-yZ/（ATB）

取B—B，截面為位能基準(zhǔn)面借誤!未找到引用源。

/、9.81x5,

S^f（A-B）-（69.4+83.7）u=gH=〃=函.力7=0.320m/s

故所求重油流量為

2-43

QV=-dju=0.785x0.06x0.320=9.04x10m/s=3.26m/h

校驗

dup0.06x0.32x850

Re=f2-=-----0------=204<2000信滂）

p,U.Uo

與原假設(shè)一致，故計算結(jié)果有效。

29.解：（1）在0-0‘截面至i-r截面列伯努利方程，可得：

22

gz。吟+%-=gZ[+—+—+y/z/(01)

201p24^

以2—2'截面為基準(zhǔn)面，則z0=20m,Z)=10m,〃o=P[，M0=0,

M=gw。。-0」97m/s

工解0.785x0.03

4

〃2

上式可化簡為(zo-Z\)S=+Z

A1Q72

于是y%e)=(20-10)X9.81-；=98.08J/kg

之MN〃十4NI

而I+1I+"%

Z，八0T)d2d2

16+120.1972

=0.025X—4-0.025X

0.0320.032

=33.75/+0.453

所以33.75M2+0.453=98.08,解得M=1.70m/s

q、,吟Mux3600=0.785x0.032x1.70x3600=4.32m3/h,

q、,？=q「%=4.32-0.5=3.82m3/h

(2)若將閥門口全開，假設(shè)支管1中無水流出,即假設(shè)支管1流量為零。在0-0'截

面至2-2,截面列伯努利方程，可得;

gz°+&￥』+R2

2)(AZ)

P2p

以2—2'截面為基準(zhǔn)面，則z0=20m,z2=0,p0=p2,uo=O,

原式可化簡為2O^=-^-+X/Z/(O-2)

2

而y/if(02)=九吧

一/(0-2)d2d2

2

0.025式+0.025x2〃

X2

0.0320.032

40w?

2

所以20g=%-+40%2,解得“2=2.20m/s

則此時管路MN的速度為2.20m/s

校核：在0-0'截面至N-N'截面之間列伯努利方程

22

其中Zo=2Om,zN=0,Po=O（表壓），〃o=O,uN=2.20m/s

上式化簡為”=（入一“一手-Z/s）=19.75-Z/g）

2g

而Z"f（o-Ar）=4'MNI"=0.025x70+11x2,20=16.65m

d/（0-jV）d2g0.032x9.81

于是RJL=19.75_16.65=3.1m<10m

Pg

故支管1中無水流過，與假設(shè)相符合，因此原計算有效。

30.解：查表得20錯誤!未找到引用源。時空氣的粘度為錯誤!未找到引用源。

20錯誤!未找到引用源。時空氣的密度

29273122「，，

P=224X273+20X101.325=L452kS/ma

假設(shè)錯誤!未找到引用源。

當(dāng)錯誤!未找到引用源。查孔板流量計的錯誤!未找到引用源。的關(guān)系得到錯誤!未找到引用

源。

則體積流量為

[22g（p，_p）

Qv=C°AoJ^

-nce2x0.18x9.81x（13.6x10s-1.452）…。

q=0.695xx0.052x-----------------------------------=0.248m3/s

*vT4、1.452

流速

q0.248

11=v=----------=31.6m/s

A￥xO.l2

核算雷諾準(zhǔn)數(shù)

dup_0.1x31.6x1.452