第二次習題課

習題課作業(yè)中存在的問題1.第一章第17題非穩(wěn)定流動，積分時上、下限不對。2.第一章第34題計算中，有同學未查孔流系數(shù)Co來進行計算。3.第一章第35題計算中，有同學未換算實際條件下的空氣密度。4.第一章第35題計算中，有同學未用試差法求解，做得不對。5.第一章第38題計算中，有些同學直接用umax代替平均速度u求解空氣流量。6.第二章第8、9題，有些同學未選泵的型號或不會選泵。7.課堂補充作業(yè)未有同學上交。8.仍有個別同學抄他人作業(yè)的現(xiàn)象。習題17.如本題附圖所示，打開閥C和閥D，將儲槽A中的NaOH和NaCl

的混合水溶液放入反應槽B中，問儲槽A中的液面從3m降至0.3m需要多少時間？已知儲槽A和反應槽B的直徑均為2m，管路尺寸為φ32×2.5mm，溶液在管路中的瞬時流速m/s，式中Δz為該瞬時兩槽的液面高度差。

解：由于儲槽A中沒有水溶液的補充，則隨著儲槽A

中的水溶液不斷排出時，其液面不斷下降，故儲槽A屬于不穩(wěn)定流動過程。設在微分時間內，儲槽A內液面下降，排液管中的流速為u,則該流動系統(tǒng)的進料速率、出料速率和累積量分別為：則由瞬時物料衡算式，得習題29.有一水平輸送原油的管路，管徑為φ299×12mm，總長度為42m。原油的流量為62.5m3/h，密度和粘度分別為910kg/m3和300mPa.s，管路兩端壓差保持不變，試問：(1)在管路下游1/3處并聯(lián)一條同樣直徑的管子時，原油輸送流量會增加到多少？(2)欲使原油流量增加50％，需要并聯(lián)多長的管子？abc解：(1)管徑d=299-2×12=275mm=0.275m，L=42m,

未并聯(lián)管子時：

在管路下游1/3處并聯(lián)一條同樣直徑的管子時：設并聯(lián)后總管內流量為Va,兩并聯(lián)支管內的流量分別為Vb、Vc。

La=42×(1/3)=14m,Lb=42-14=28m

Va=Vb+Vc,Vb=Vc

則ua=2ub=2uc假設主管與并聯(lián)各分支管內均為層流流動:,則可解得：ua=0.35m/s，ub=0.219m/s校核管內流動是否處于層流：說明假設成立并聯(lián)后總流量：V＝0.785d2ua=74.8m3/h(2)當原油流量增加50％時：

Va＝1.5×62.5＝93.75m3/h

,則可解得：習題34.20℃的水在φ88.5×4mm的管內流動，水的流量為10m3/h。在管路中裝有一孔徑do為25mm的標準孔板，試計算U形管壓差計的讀數(shù)(mmHg)及孔板的永久壓力降。解：(1)管路內徑

查圖1-59得到流量系數(shù)Co=0.604由得：(2)孔板的永久壓力降：

習題35.在φ160×5mm的空氣管路上安裝有一孔徑為75mm的標準孔板，孔板前空氣壓力為1.2×105Pa絕壓，溫度為25℃。問當U形管壓差計的讀數(shù)為145mmH2O時，流經管道的空氣質量流量為多少？

解：標準狀態(tài)下空氣的密度為1.293kg/m3，則操作條件下空氣的密度為：管路內徑由于Co與Re有關，所以需要假設流速u，用試差法求解。假設管內空氣流速u=7.02m/s:查圖1-59得到流量系數(shù)Co=0.624校核得管內流速

與假設值一致，說明假設值正確。管道的空氣質量流量為：習題38.在φ325×8mm的輸送空氣管道中心安裝了一個測速管，空氣的溫

度為21℃，壓力為1.013×105Pa（絕對壓力）。用一微差壓差計

測定壓差，指示液為油和水，其密度分別為835kg/m3和1000

kg/m3。當壓差計讀數(shù)為50mm時，空氣的質量流量為多少？

解：管道內徑

21℃,1.013×105Pa（絕對壓力）條件下空氣的密度為：管道中心的最大流速為：查圖1-65得u/umax=0.83，則空氣流量習題8.擬用離心泵將某生產車間的熱水(平均溫度為65℃)從熱水池以

40m3/h的流量輸送到涼水塔頂，從噴頭噴出而落入涼水池中，以

達到冷卻目的。已知水在進入噴頭之前需要維持4.9×104Pa的表

壓力，噴頭入口位置比熱水池水面高6m，吸入管路和排出管路中

的壓頭損失分別為1m和3m。管路中的動壓頭可以忽略不計。試選

用合適的離心泵，并確定泵的安裝高度。當?shù)卮髿鈮喊?01.3kPa計。

解：65℃，101.3kPa下，查《化工原理》(上冊)附錄得水的密度為980.5kg/m3，水的飽和蒸氣壓為187.5mmHg(即2.499×104Pa)在熱水池液面與噴頭入口截面之間列柏努利方程，求解有效壓頭，忽略動壓頭差，則有：

根據(jù)Qe=40m3/h和He＝15.1m，由《化工原理》(上冊)附錄24(1)IS型單級單吸離心泵性能表中選擇IS80-65-125型泵。其性能參數(shù)為：Q=50m3/h;H=20m；N=3.63kW;η=75%,(NPSH)r=3.0m。泵的允許安裝高度：泵的實際安裝高度為：3.44-1.0＝2.44m。習題9.

某常壓儲罐內盛有石油產品，其密度為760kg/m3，粘度小于20mm2/s，在儲存條件油品的飽和蒸氣壓力為600mmHg?，F(xiàn)將該油品以1.14×104kg/h的流量送到表壓為1.47×105Pa的設備內，輸送管規(guī)格均為φ57×2mm，儲罐內液面恒定，從儲罐液面到設備入口處的高度為5m，吸入管與排出管的壓頭損失分別為1m和4m。試選擇一臺合適的泵，并確定其安裝高度。當?shù)卮髿鈮簽?8kPa。

解：輸送管內徑d=57-2×2=53mm=0.053m輸送管內流體的流速在儲罐液面與設備入口處截面之間列柏努利方程，求解有效壓頭：根據(jù)Qe=1.14×104/760=15m3/h和He＝29.9m，由《化工原理》(上冊)附錄24(2)AY型離心油泵性能表中選擇65AY60B型泵。其性能為：Q=20m3/h;H=37.5m；N=3.9kW;η=52%,(NPSH)r=2.5m。因為性能表中所列的軸功率系用水測定的，而今輸送密度為760kg/m3，粘度小于20mm2/s的石油產品，故對軸功率需要進行換算，即泵的允許安裝高度：泵的實際安裝高度為：-1.58-1.0＝-2.58m

用長度l=50m、直徑d1=25mm的總管，從高度z=10m的水塔向用水處供水。在用水處水平安裝d2=10mm的支管10個。設總管摩擦系數(shù)λ=0.03，總管局部阻力系數(shù)∑ζ1=20。支管很短，閥門全開時包括出口損失在內的支管阻力相當于一個ζ2=6.4的球心閥的阻力。分流點的阻力可以忽略。求：①當所有閥門全開時，總流量V

=？m3/s②再增設同樣10個支路，各支路阻力同前，V有何變化？解：①在水塔液面至任一個支管出口處列柏努利方程：其中：z1＝10m,z2＝0,p1=p2=0(表壓)，聯(lián)立以上各式，即可解得：

V＝7.55×10-4m3/s=2.718m3/h②再增設10個支路，各支路阻力同前時，按照前述方法，可解得：

V＝1.509×10-3m3/s=5.432m3/h圖示管道中通過流量V=3×10-3m3/s的水，在1-1’截面處和2-2’截面處管道直徑分別為d1=5cm，d2=2.5cm，同時測得1-1’截面處的壓強p1=0.1atm(表)。從1-1’截面到2-2’截面間的壓頭損失較小，可以略去不計。試問：①聯(lián)接在該收縮斷面2-2’上的小管，可將水自容器內吸上多大高度？

②如果用閥門調節(jié)流量，當流量增加或減少時，小管中水面將如何變化？為什么？11’2’2hpa水解：①在1-1’截面和2-2’截面之間列柏努利方程：其中：z1＝z2＝0,p1=0.1atm(表壓)=10130Pa(表壓)可解得：P2＝-7365.6Pa(表壓)再根據(jù)流體靜力學方程：

即小管可將水自容器內吸上751mm的高度。

②當用閥門調節(jié)流量，流量增加時，小管中水面升高，因為流量增加時，截面2處的負壓值(或真空度)會增大，有利于水自容器吸入小管內。反之，當流量減小時，小管中水面降低，因為流量減小時，截面2處的負壓值(或真空度)會減小，不有利于水自容器吸入小管內。

用一離心泵將密度為1000kg/m3的溶液從池Ａ抽出，經一主管后分成兩個支管。支管1去罐Ｃ，支管2去容器Ｄ。已知罐Ｃ的真空度為367.8mmHg，容器Ｄ的表壓為0.01962MPa，兩支管的數(shù)據(jù)如下表：

支管1支管2

支管總當量管長m

42.9

100

管內徑mm

50

100

摩擦系數(shù)0.021

0.018

液面高度

m

7

0