第二章流體流動與輸送習(xí)題

1、第二章 流體流動與輸送 習(xí)題 1燃燒重油所得的燃燒氣，經(jīng)分析測知其中含8.5%CO2，7.5%O2，76%N2，8%H2O（體積%）。試求溫度為500、壓強為101.33×103Pa時，該混合氣體的密度。2在大氣壓為101.33×103Pa的地區(qū)，某真空蒸餾塔塔頂真空表讀數(shù)為9.84×104Pa。若在大氣壓為8.73×104Pa的地區(qū)使塔內(nèi)絕對壓強維持相同的數(shù)值，則真空表讀數(shù)應(yīng)為多少？3敞口容器底部有一層深0.52m的水，其上部為深3.46m的油。求器底的壓強，以Pa表示。此壓強是絕對壓強還是表壓強？水的密度為1000kg/m3，油的密度為916 kg/

2、m3。4為測量腐蝕性液體貯槽內(nèi)的存液量，采用圖1-7所示的裝置。控制調(diào)節(jié)閥使壓縮空氣緩慢地鼓泡通過觀察瓶進入貯槽。今測得U型壓差計讀數(shù)R=130mmHg，通氣管距貯槽底部h=20cm，貯槽直徑為2m，液體密度為980 kg/m3。試求貯槽內(nèi)液體的儲存量為多少噸？5一敞口貯槽內(nèi)盛20的苯，苯的密度為880 kg/m3。液面距槽底9m，槽底側(cè)面有一直徑為500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔蓋，試求：（1） 人孔蓋共受多少靜止力，以N表示；（2） 槽底面所受的壓強是多少？6為了放大所測氣體壓差的讀數(shù)，采用如圖所示的斜管式壓差計，一臂垂直，一臂與水平成20°角。若U形管內(nèi)裝密

3、度為804 kg/m3的95%乙醇溶液，求讀數(shù)R為29mm時的壓強差。7用雙液體U型壓差計測定兩點間空氣的壓差，測得R=320mm。由于兩側(cè)的小室不夠大，致使小室內(nèi)兩液面產(chǎn)生4mm的位差。試求實際的壓差為多少Pa。若計算時忽略兩小室內(nèi)的液面的位差，會產(chǎn)生多少的誤差？兩液體密度值見圖。8為了排除煤氣管中的少量積水，用如圖所示的水封設(shè)備，水由煤氣管路上的垂直支管排出，已知煤氣壓強為1×105Pa(絕對壓強)。問水封管插入液面下的深度h應(yīng)為若干？當(dāng)?shù)卮髿鈮簭妏a=9.8×104Pa，水的密度=1000 kg/m3。9如圖示某精餾塔的回流裝置中，由塔頂蒸出的蒸氣經(jīng)冷凝器冷凝，部分冷

4、凝液將流回塔內(nèi)。已知冷凝器內(nèi)壓強p1=1.04×105Pa（絕壓），塔頂蒸氣壓強p2=1.08×105Pa（絕壓），為使冷凝器中液體能順利地流回塔內(nèi)，問冷凝器液面至少要比回流液入塔處高出多少？冷凝液密度為810 kg/m3。 10為測量氣罐中的壓強pB，采用如圖所示的雙液杯式微差壓計。兩杯中放有密度為1的液體，U形管下部指示液密度為2。管與杯的直徑之比d/D。試證： 11列管換熱器的管束由121根25×2.5mm的鋼管組成，空氣以9m/s的速度在列管內(nèi)流動。空氣在管內(nèi)的平均溫度為50，壓強為196×103Pa（表壓），當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8.7×10

5、3Pa。試求： （1）空氣的質(zhì)量流量； （2）操作條件下空氣的體積流量； （3）將（2）的計算結(jié)果換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的體積流量。注：25×2.5mm鋼管外徑為25mm，壁厚為2.5mm，內(nèi)徑為20mm。12高位槽內(nèi)的水面高于地面8m，水從108×4mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。在本題中，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按hf=6.5u2計算，其中u為水在管內(nèi)的流速，試計算： （1）AA截面處水的流速； （2）出口水的流量，以m3/h計。13在圖示裝置中，水管直徑為57×3.5mm。當(dāng)閥門全閉時，壓力表讀數(shù)為3.04×104Pa。當(dāng)閥門開啟后，壓力表讀數(shù)

6、降至2.03×104Pa，設(shè)總壓頭損失為0.5m。求水的流量為若干m3/h？水密度=1000kg/m3。 14某鼓風(fēng)機吸入管直徑為200mm，在喇叭形進口處測得U型壓差計讀數(shù)R=25mm，指示液為水。若不計阻力損失，空氣的密度為1.2kg/m3，試求管路內(nèi)空氣的流量。15用離心泵把20的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。各部分相對位置如圖所示。管路的直徑均為76×2.5mm，在操作條件下，泵入口處真空表讀數(shù)為24.66×103Pa，水流經(jīng)吸入管與排出管（不包括噴頭）的阻力損失可分別按hf1=2u2與hf2=10u2計算。式中u為吸入管或排出管的流速。排出管

7、與噴頭連接處的壓強為98.07×103Pa（表壓）。試求泵的有效功率。 16圖示為30的水由高位槽流經(jīng)直徑不等的兩段管路。上部細(xì)管直徑為20mm，下部粗管直徑為36mm。不計所有阻力損失，管路中何處壓強最低？該處的水是否會發(fā)生汽化現(xiàn)象？17圖示一冷凍鹽水的循環(huán)系統(tǒng)。鹽水的循環(huán)量為45 m3/h，管徑相同。流體流經(jīng)管路的壓頭損失自A至B的一段為9m，自B至A的一段為12m。鹽水的密度為1100 kg/m3，試求： （1）泵的功率，設(shè)其效率為0.65； （2）若A的壓力表讀數(shù)為14.7×104Pa，則B處的壓力表讀數(shù)應(yīng)為多少Pa？18在水平管路中，水的流量為2.5l/s，已知管

8、內(nèi)徑d1=5cm，d2=2.5cm及h1=1m，若忽略能量損失，問連接于該管收縮面上的水管，可將水自容器內(nèi)吸上高度h2為多少？水密度=1000 kg/m3。19密度850 kg/m3的料液從高位槽送入塔中，如圖所示。高位槽液面維持恒定。塔內(nèi)表壓為9.807×103Pa，進料量為5m3/h。進料管為38×2.5mm的鋼管，管內(nèi)流動的阻力損失為30J/kg。問高位槽內(nèi)液面應(yīng)比塔的進料口高出多少？20有一輸水系統(tǒng)如圖所示。輸水管徑為57×3.5mm。已知管內(nèi)的阻力損失按hf=45×u2/2計算，式中u為管內(nèi)流速。求水的流量為多少m3/s？欲使水量增加20%，應(yīng)

9、將水槽的水面升高多少？21水以3.77×103m3/s的流量流經(jīng)一擴大管段。細(xì)管直徑d=40mm，粗管直徑D=80mm，倒U型壓差計中水位差R=170mm，求水流經(jīng)該擴大管段的阻力損失hf，以mH2O表示。22貯槽內(nèi)徑D為2m，槽底與內(nèi)徑d0為32mm的鋼管相連，如圖所示。槽內(nèi)無液體補充，液面高度h1=2m。管內(nèi)的流動阻力損失按hf=20u2計算。式中u為管內(nèi)液體流速。試求當(dāng)槽內(nèi)液面下降1m所需的時間。2390的水流入內(nèi)徑為20mm的管內(nèi)，欲使流動呈層流狀態(tài)，水的流速不可超過哪一數(shù)值？若管內(nèi)流動的是90的空氣，則這一數(shù)值又為多少？24由實驗得知，單個球形顆粒在流體中的沉降速度ui與以

10、下諸量有關(guān)：顆粒直徑d；流體密度與粘度，顆粒與流體的密度差a；重力加速度g。試通過因次分析方法導(dǎo)出顆粒沉降速度的無因次函數(shù)式。25用168×9mm的鋼管輸送原油，管線總長100km，油量為60000kg/h，油管最大抗壓能力為1.57×107Pa。已知50時油的密度為890kg/m3，油的粘度為0.181Pa·s。假定輸油管水平放置，其局部阻力忽略不計，試問為完成上述輸送任務(wù)，中途需幾個加壓站？所謂油管最大抗壓能力系指管內(nèi)輸送的流體壓強不能大于此值，否則管子損壞。26每小時將2×104kg的溶液用泵從反應(yīng)器輸送到高位槽（見圖）。反應(yīng)器液面上方保持26.7

11、×103Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。管路為76×4mm鋼管，總長50m，管線上有兩個全開的閘閥，一個孔板流量計（=4）、五個標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管出口的距離為15m。若泵的效率為0.7，求泵的軸功率。溶液=1073 kg/m3，=6.3×104Pa·s，=0.3mm。27用壓縮空氣將密閉容器（酸蛋）中的硫酸壓送到敞口高位槽。輸送流量為0.1m3/min，輸送管路為38×3mm無縫鋼管。酸蛋中的液面離壓出管口的位差為10m，在壓送過程中設(shè)位差不變。管路總長20m，設(shè)有一個閘閥（全開），8個標(biāo)準(zhǔn)90°彎頭。求壓縮空氣所需的壓

12、強為多少（表壓）？硫酸為1830kg/m3，為0.012Pa·s，鋼管的為0.3mm。28粘度為0.03 Pa·s、密度為900 kg/m3的液體自容器A流過內(nèi)徑40mm的管路進入容器B。兩容器均為敞口，液面視作不變。管路中有一閥門，閥前管長50m，閥后管長20m（均包括局部阻力的當(dāng)量長度）。當(dāng)閥全關(guān)時，閥前、后的壓力表讀數(shù)分別為8.82×104Pa和4.41×104Pa。現(xiàn)將閥門打開至1/4開度，閥門阻力的當(dāng)量長度為30m。試求： （1）管路的流量； （2）閥前、閥后壓力表的讀數(shù)有何變化？29如圖所示，某輸油管路未裝流量計，但在A、B兩點的壓力表讀數(shù)分

13、別為pA=1.47×106Pa，pB=1.43×106Pa。試估計管路中油的流量。已知管路尺寸為89×4mm的無縫鋼管。A、B兩點間的長度為40m，有6個90°彎頭，油的密度為820 kg/m3，粘度為0.121 Pa·s。30欲將5000kg/h的煤氣輸送100km，管內(nèi)徑為300mm，管路末端壓強為14.7×104Pa（絕壓），試求管路起點需要多大的壓強？設(shè)整個管路中煤氣的溫度為20，為0.016，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣的密度為0.85kg/m3。31.一酸貯槽通過管路向其下方的反應(yīng)器送酸，槽內(nèi)液面在管出口以上2.5m。管路由38

14、5;2.5mm無縫鋼管組成，全長（包括管件的當(dāng)量長度）為25m。由于使用已久，粗糙度應(yīng)取為0.15mm。貯槽及反應(yīng)器均為大氣壓。求每分鐘可送酸多少m3？酸的密度=1650 kg/m3，粘度=0.012Pa·s。（提示：用試差法時可先設(shè)=0.04）。32水位恒定的高位槽從C、D兩支管同時放水。AB段管長6m，內(nèi)徑41mm。BC段長15m，內(nèi)徑25mm。BD長24m，內(nèi)徑25mm。上述管長均包括閥門及其它局部阻力的當(dāng)量長度，但不包括出口動能項，分支點B的能量損失可忽略。試求： （1）D、C兩支管的流量及水槽的總排水量； （2）當(dāng)D閥關(guān)閉，求水槽由C支管流出的水量。設(shè)全部管路的摩擦系數(shù)均可取0.03，且不變化，出口損失應(yīng)另行考慮。33用內(nèi)徑為300mm的鋼管輸送20的水，為了測量管內(nèi)水的流量，采用了如圖所示的安排。在2m長的一段主管路上并聯(lián)了一根直徑為60×3.5mm的支管，其總長與所有局部阻力的當(dāng)量長度之和為10m。支管上裝有轉(zhuǎn)子流量計，由流量計上的讀數(shù)知支管內(nèi)水的流量為2.72m3/h。試求水在主管路中的流量及總流量。設(shè)主