loading第1章 流体流动
1.某设备上真空表的读数为13.3×10Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103Pa。
〔答:绝对压强=8.54×104Pa,表压强=-1.33×104Pa〕
2.在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960kg/m3的油品,油面高于罐底9.6m,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760mm的圆孔,其中心距罐底800mm,孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106Pa,问至少需要几个螺钉?
3
习题2附图
〔答:至少要8个〕
3.某流化床反应器上装有两个U管压差计,如本题附图所示。测得R1=400mm,R2=50mm,指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散,于右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水,其高度R3=50mm。试求A、B两处的表压强。
〔答:PA=7.16×10Pa(表压),PB=6.05×10Pa(表压)〕
4.本题附图为远距离制量控制装置,用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H=1m,U管压差计的指示液为水银,煤油的密度为820kg/m3。试求当压差计读数R=68m时,相界面与油层的吹气管出口距离h。 〔答:h=0.418m〕
3
4
压缩空气
5.用本题附图中串联U管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压,U管压差计的指示液为水银,两U管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为:h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及h4=1.4m。锅中水面与基准面间的垂直距离h5=3m。大气压强pa=99.3×16Pa。试求锅炉上方水蒸气的压强p。(分别以Pa和kgf/cm2来计量)。
〔答:p=3.64×105Pa=3.7lkgf/cm2〕
6.根据本题附图所示的微差压差计的读数,计算管路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示液,其密度分别为920kg/m3及998 kg/m3,U管中油、水交界面高度差R=300mm。两扩大室的内径D均为60mm,U
管内径d为6mm。
当管路内气体压强等于大气压时,两扩大室液面平齐。 〔答:p=2.57×16Pa(表压)〕
7.列管换热器的管束由121根?25mm?2.5mm的铜管组成。空气以9m/s速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃、压强为196×10Pa(表压),当地大气压为98.7×10Pa。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况下空气的体积流量。 〔答:(1)1.09kg/s;(2)0.343m3/s(3)0.843 m3/s〕
8.高位槽内的水面高于地面8m,水从?108mm?4mm的管道中流出,管路出口高于地面2m。在本题特定条件下,水流经系统的能量损失可按?hf流速m/s。试计算:
(l)A-A＇截面处水的流速;(2)水的流量,以m3/h计。
?6.5u23
3
计算(不包括出口阻力损失),其中U为水在管内的
〔答:(1)2.9m/s;(2)82m3/h〕
9.20℃的水以2.5m/s的流速流经#38mX2.5m的水平管,此管以锥形管与另一φ38mm×3m的水平管相连。如本题附图所示,在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5J/kg,求两玻璃管的水面差(以m计),并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。 〔答:88.5m〕
10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为φ76m×2.5m,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.06×103Pa;水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按?hf,1?2u22与?hf,2?10u计算,由于管径
不变,故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07×10Pa(表压)。试求泵的有效功率。 〔答Ne=2.26KW〕
11.本题附图所示的贮槽内径D为2m,槽底与内
径d0为32mm的钢管相连,槽内无液体补充,其液面高度h1为2m(以管子中心线为基准)。液体在本题管内流动时的全部能量损失可按?hf需的时间。 〔答:1.284h〕
12.本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100kg/m3,循环量为36m3/h。管路的直径相同,盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.1J/kg,由B流至A的能量损失为49J/kg,试计算:(I)若泵的效率为70%时,泵的轴功率为若干kW?(2)若A处的压强表读数为Z45.2xldPa时,B处的压强表读数为若干?
〔答:(1)2.31KW;(2)6.2×104Pa(表压)〕
?20u23
计算,式中u为液体在管内的流速的。试求当槽内液面下降1m时所
13.用压缩空气将密度为1100kg/m3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽,两槽的液面维持恒定。管路直径均为φ6Omm×3.5mm,其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为?h?hf,BC?1.18u2f,AB??hf,CD?u2，
。两压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm,h=200mm时:(1)压缩空气的压强p1为
若干?(2)U管压差计读R2数几为多少?〔答:(1)123×105Pa(表压);(2)610mm〕
14.在实验室中,用玻璃管输送20℃的70%醋酸。管内径为1.5cm,流量为1Okg/min。用SI和物理单位各算一次雷诺数,并指出流型。〔答:Re=5.66x10〕
习题13附图 习题15附图
15.在本题附图所示的实验装置中,于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计,以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10800kg/h时,U管压差汁读数R为100mm。粗、细管的直径分别为φ60mm×3.5mm与φ42mm×3mm。计算:(1)1kg水流经两截面间的能量损失;(2)与该能量损失相当的压强降为若干?
〔答: (1)4.41J/kg(2)4.41×103Pa〕
16.密度为850kg/m、黏度为8×10Pa·s的液体在内径为14m的铜管内流动,溶液的流速为1m/s。试计算: (1)雷诺准数,并指出属于何种流型;(2)局部速度等于平均速度处与管铀的距离;(3)该管路为水平管,若上游压强为147×103Pa,液体流经多长的管子,其压强才下降到127.5×103Pa?
〔答:(1)1.49×103(2)4.95mm;(3)14.93m〕
17.流体通过圆管端流流动时,管截面的速度分布可按下面经验公式来表示:ur?umax(为某点与壁面的距离,即y=R-r。试求其平均速度U与最大速度umax的比值。〔答:0.82〕
yR13
-3
3
)7,式中y
18一定量的液体在圆形直管内作层流流动。若管长及液体物性不变,而管径减至原有的1/2,问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍? 〔答:16〕
19.内截面为1000mm×1200mm的矩形烟囱的高度为30m。平均摩尔质量为3Okg/kmol、平均温度为400℃的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49 Pa的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值,大气温度为20℃,地面处的大气压强为101.33×10Pa。流体流经烟囱时的摩擦系数可取为0.05,试求烟道气的流量为若干(kg/h)?
〔答:4.62×104kg/h〕
20.每小时将2×10kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽(见本题附图)。反应器液面上方保持26.7×10Pa的真空度,高位槽液面上方为大气压强。管道为φ76mm×4mm的钢管,总长为50m,管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计(局部阻力系数为4)、五个标准弯头。反应器内液面与管路出
20题附图
3
4
3