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第一章 流體流動流體的壓力【1-1】容器A中的氣體表壓為60kPa,容器B中的氣體真空度為Pa。試分別求出A、B二容器中氣體的絕對壓力為若干帕,該處環(huán)境的大氣壓力等于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力。解 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力為101.325kPa容器A的絕對壓力 容器B的絕對壓力 【1-2】某設(shè)備進、出口的表壓分別為-12kPa和157kPa,當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01.3kPa。試求此設(shè)備的進、出口的絕對壓力及進、出的壓力差各為多少帕。解 進口絕對壓力 出口絕對壓力 進、出口的壓力差流體的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中,正庚烷的摩爾分?jǐn)?shù)為0.4,試求該混合液在20下的密度。解 正庚烷的摩爾質(zhì)量為,正辛烷的摩爾質(zhì)量為。將摩爾分?jǐn)?shù)換算為質(zhì)量分?jǐn)?shù)正庚烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 正辛烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 從附錄四查得20下正庚烷的密度,正辛烷的密度為混合液的密度 流體靜力學(xué)【1-6】如習(xí)題1-6附圖所示,有一端封閉的管子,裝入若干水后,倒插入常溫水槽中,管中水柱較水槽液面高出2m,當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01.2kPa。試求:(1)管子上端空間的絕對壓力;(2)管子上端空間的表壓;(3)管子上端空間的真空度;(4)若將水換成四氯化碳,管中四氯化碳液柱較槽的液面高出多少米?解 管中水柱高出槽液面2m,h=2m水柱。(1)管子上端空間的絕對壓力在水平面處的壓力平衡,有習(xí)題1-6附圖(2)管子上端空間的表壓 (3)管子上端空間的真空度(4)槽內(nèi)為四氯化碳,管中液柱高度 常溫下四氯化碳的密度,從附錄四查得為【1-8】如習(xí)題1-8附圖所示,容器內(nèi)貯有密度為的液體,液面高度為3.2m。容器側(cè)壁上有兩根測壓管線,距容器底的高度分別為2m及1m,容器上部空間的壓力(表壓)為29.4kPa。試求:(1)壓差計讀數(shù)(指示液密度為);(2)A、B兩個彈簧壓力表的讀數(shù)。解 容器上部空間的壓力液體密度 ,指示液密度(1)壓差計讀數(shù)R=?習(xí)題1-8附圖在等壓面(2) 流量與流速【1-12】有密度為的液體,在內(nèi)徑為60mm的管中輸送到某處。若其流速為,試求該液體的體積流量、質(zhì)量流量與質(zhì)量流速。解 (1) 體積流量 (2) 質(zhì)量流量 (3) 質(zhì)量流速 連續(xù)性方程與伯努利方程【1-15】常溫的水在如習(xí)題1-15附圖所示的管路中流動。在截面1處的流速為,管內(nèi)徑為200mm,截面2處的管內(nèi)徑為100mm。由于水的壓力,截面1處產(chǎn)生1m高的水柱。試計算在截面1與2之間所產(chǎn)生的水柱高度差h為多少(忽略從1到2處的壓頭損失)?解 習(xí)題1-15附圖 習(xí)題1-16附圖 另一計算法計算液柱高度時,用后一方法簡便。習(xí)題1-19附圖【1-19】如習(xí)題1-19附圖所示,有一高位槽輸水系統(tǒng),管徑為。已知水在管路中流動的機械能損失為 (u為管內(nèi)流速)。試求水的流量為多少。欲使水的流量增加20%,應(yīng)將高位槽水面升高多少米?解 管徑,機械能損失(1) 以流出口截面處水平線為基準(zhǔn)面, 水的流量 (2) 習(xí)題1-20附圖高位槽應(yīng)升高 【1-23】 (1)溫度為20、流量為的水,在的直管中流動,試判斷流動類型;(2)在相同的條件下,水改為運動黏度為的油,試判斷流動類型。解 (1) 流速 雷諾數(shù) (2) 雷諾數(shù) 【1-28】水的溫度為10,流量為,在直徑、長為100m的直管中流動。此管為光滑管。(1)試計算此管路的摩擦損失;(2)若流量增加到,試計算其摩擦損失。解 水在10時的密度,黏度,光滑管。(1) 體積流量 流速 雷諾數(shù) 摩擦系數(shù) 摩擦損失 (2) 體積流量 因流量是原來的3倍,故流速雷諾數(shù)湍流對于光滑管,摩擦系數(shù)用Blasius 方程式計算也可以從摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re的關(guān)聯(lián)圖上光滑管曲線上查得,。摩擦損失 【1-29】試求下列換熱器的管間隙空間的當(dāng)量直徑:(1)如習(xí)題1-29附圖(a)所示,套管式換熱器外管為,內(nèi)管為;(2)如習(xí)題1-29附圖(b)所示,列管式換熱器外殼內(nèi)徑為500mm,列管為的管子174根。習(xí)題1-29附圖解 (1)套管式換熱器,內(nèi)管外徑,外管內(nèi)徑當(dāng)量直徑 (2) 列管式換熱器,外殼內(nèi)徑,換熱管外徑,根數(shù)根 當(dāng)量直徑 【1-32】如習(xí)題1-32附圖所示,有黏度為、密度為的液體,從高位槽經(jīng)直徑為的鋼管流入表壓為的密閉低位槽中。液體在鋼管中的流速為,鋼管的相對粗糙度,管路上的閥門當(dāng)量長度。兩液槽的液面保持不變,試求兩槽液面的垂直距離H。解 在高位槽液面至低位槽液面之間列伯努利方程計算H,以低位槽液面為基準(zhǔn)面。,液體密度雷諾數(shù)管長,閥門,高位槽的管入口,低位槽管出口,90彎頭 管路計算【1-35】用的鋼管輸送流量為的原油,管長為,油管最大承受壓力為。已知50時油的密度為,黏度為。假設(shè)輸油管水平鋪設(shè),其局部摩擦阻力損失忽略不計,試問為完成輸油任務(wù),中途需設(shè)置幾個加壓站?解 因為是等直徑的水平管路,其流體的壓力降為油管最大承受壓力為加壓站數(shù) 需設(shè)置2級加壓,每級管長為50km,每級的,低于油管最大承受壓力。流量的測定【1-40】 在管徑的管路中心處安裝皮托測速管,測量管路中
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