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化工原理典型例题题解第1章 流体流动例1 沿程阻力损失水在一段圆形直管内作层流流动，若其它条件不变，现流量及管径均减小为原来的二分之一，则此时因流动阻力产生的压力损失为原来的（ ）。
A 2倍 B .4倍 C .8 倍 D. 16 倍解：因管内流体流动处于层流状态，根据哈根（Hahen ）-泊谡叶（poiseuille ）公式 232d lu P f μ=∆(1)将式中的流速u 用流量v q 和管径d 表示出来， 24dq u vπ=(2)将(2)式代入(1)式得 4128dlq P vf πμ=∆ (3) 现流量125.0v v q q =; 管径d 2=0.5d 1 ， 根据(3)式，压力损失ΔP f2满足下式85.01/)5.0/(5.0//341141141142212====∆∆d q d q d q d q P P v v v v f f 故答案C 正确。
例2 流体在管内流动时剪应力的分布流体在管内流动的摩擦阻力，仅由流体与壁面之间的摩擦引起吗？ 解：圆管中沿管截面上的剪应力分布式为 r lg Z P g Z P 2)()(2211ρρτ+-+=由该式推导条件可知，剪应力分布与流动截面的几何形状有关，而与流体种类，层流或湍流无关。
对于定常态流动体系，可见剪应力随圆管内流体半径的增大而增大，在壁面处，此剪应力达到最大。
故剪应力（磨擦阻力）并非仅产生于壁面处，而是在流体体内亦存在。
例3 并联管路中的阻力损失首尾相同的并联管路中，流体流经管径较小的支路时，总压头损失较大吗？例 4 附图解：A 为分支点，B 为汇合点。
并联管路Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ具有相同的起始点A 和终点B ，分别利用柏努利方程式进行描述，得H f Ⅰ=H f Ⅱ=H f ⅢIIIIIIIII III IIIIII II III I gd u l gd u l gd u l 222222λλλ==因此，首尾相同的并联管路，各支路上总压头损失相等，并非仅取决于管径的大小，与各支路上的流速、管长均有关系。
一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 质量；B 粘度；C 位能；D 动能。
2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA 湍流流速＞层流流速；B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数；D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。
4．气体是（）的流体。
BA 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。
5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。
CA 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。
AA 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。
DA 真空度；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。
AA 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。
9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。
AA 压力表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。
10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。
DA 大气压；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。
BA. Um＝1/2Umax；B. Um＝0.8Umax；C. Um＝3/2Umax。
12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。
AA. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关；B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关；C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。
13.层流底层越薄( )。
CA. 近壁面速度梯度越小；B. 流动阻力越小；C. 流动阻力越大；D. 流体湍动程度越小。
化工原理第一章思考题王智魁一、引言化工原理是化学工程专业的基础课程之一，它涉及了化工工艺、化学反应、流体力学等多个领域。
本文将以“化工原理第一章思考题王智魁”为标题，围绕该主题展开探讨。
二、思考题2.1问题一描述：在化工原理第一章中，我们学习了化学反应平衡的相关知识，请解释平衡常数的含义以及如何计算平衡常数。
解答：平衡常数是指在化学反应达到平衡时，反应物与生成物之间的浓度或压力之比的平方根的常数。
根据化学反应方程式，我们可以列出每个化学物质的浓度或压力表达式，然后将这些表达式代入反应方程式中，得到平衡常数表达式。
平衡常数的计算需要考虑温度的影响，通常需要通过实验测定或使用热力学数据手册中给出的数值。
2.2问题二描述：在化工过程中，流体的性质对系统的运行起着重要作用，请说明流体的四个基本性质以及它们对系统的影响。
解答：流体的四个基本性质分别是密度、黏度、表面张力和压力。
密度是指单位体积内流体的质量，它影响流体在系统中的质量传递及浮力的大小。
黏度是指流体的内摩擦阻力，它影响流体在系统中的能量传递和阻力损失。
表面张力是指液体表面上的分子间引力，它影响液体界面的稳定性和溶液中的物质传递。
压力是指单位面积上施加的力，它影响液体的压缩性和气体的体积变化。
2.3问题三描述：在化工过程中，物质的质量守恒律是一个重要的基本原理，请解释质量守恒律的内涵和应用。
解答：物质的质量守恒律是指在任何封闭系统中，物质的质量不能被创建或毁灭，只能通过物质的转化、传输或相互作用而改变分布。
化工过程中，质量守恒律是一个基本原理，用于分析和设计化工过程中物质的流动和转化。
根据质量守恒律，我们可以建立质量守恒方程，并通过质量守恒方程解决物料平衡问题，获得物料流动的信息，指导化工过程的操作和优化。
2.4问题四描述：在化工过程中，能量守恒律同样是一个重要的基本原理，请说明能量守恒律的内涵和应用。
解答：能量守恒律是指在任何封闭系统中，能量的总量保持不变。
第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m 11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
第一章流体流动流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。
试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较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)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有.绝绝大气压力1012001000981281580 （绝对压力）ρ+==-⨯⨯=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压表p 表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa(3)管子上端空间的真空度真p ()真表=-=-1962019620 p p Pa-=(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 'cclhh ρρ=4水常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=431594 '.h m ⨯==10002125 1594【1-7】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。
水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。
试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。
解水的密度/3水=998ρkg m ()....331011001213550005998981117410=⨯+⨯+⨯⨯=⨯p Pa【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为3.2m 。
容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部习题1-6附图空间的压力（表压）为29.4kPa 。
试求：(1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。
解容器上部空间的压力.29 4（表压）=p kPa 液体密度/31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=?在等压面''1111上-=p p ()()()()().'...p p h R g p p h g R g p h R g p h g R g Rg ρρρρρρρρ=+-++=+-++++++=+++-=11000 321 32212222 0()0因g 0，故0ρρ-≠=R (2)().....A p p g Paρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯333212941022125098156410().....333222941012125098144110ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯B p p g Pa【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其U 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。
第一章 流体流动习题解答1.解：（1） 1atm= Pa=760 mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为41097.8⨯Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4××.3=10.858 kg/m33.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分， pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=×=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。
1．若将90kg 相对密度为0.83的油品与60kg 相对密度为0.71的油品混合，试求混合油的密度。
解：)/(777710608309060903m kg m =++=ρ21.013×105Pa 解：=ρ376％N 2，8%H 20(时，该混解：CO ρ2O ρ3/441.0)50015.273(83142m kg RT N =+⨯==ρ 3/284.0)50015.273(8314181013002m kg RT pM O H =+⨯⨯==ρ 3/455.0m kg x iV i m =∑=ρρ4．烟道气的组成约为含13％CO 2，11％H 20，76％N 2(均系体积％),计算400℃时常压烟道气的粘度。
解：cpM y M y i i i i i m 62/12/12/12/162/162/162/12/1101.302876.01811.04413.028100.3176.018100.2311.044100.3013.0----⨯=⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=∑∑=μμ5．液体混合物的组成为乙烷40％和丙烯60％(均为摩尔百分率)，计算此液体混合物在-100℃时的粘度。
乙烷和丙烯在-100℃时的粘度分别为0.19mPa ·s 和0.26mPa ·s 。
解：6395.026.0lg 6.019.0lg 4.0lg lg -=⨯+⨯=∑=i i m x μμS mPa m ⋅=229.0μ6．某流化床反应器上装有两个U 形管压差计，如本题附图所示。
测得R 1＝400mm ，R2＝50mm 指示液为汞。
为防止汞蒸气向空间扩散，在右侧的U 形管与大气连通的玻璃管内装入一段水，其高度R 3＝50mm 。
试求A 、B 两处的表压力。
解：05.081.91360005.081.91000232⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p Hg O H A ρρmmHg kPa Pa 7.5316.71016.73==⨯=7．如本题附图所示的汽液直接接触混合式冷凝器，水蒸气被水冷凝后的凝液和水一起沿气压管流入敞口水池并连续排至地沟。
第一章 流体流动1．若将90kg 相对密度为0.83的油品与60kg 相对密度为0.71的油品混合，试求混合油的密度。
解：)/(777710608309060903m kg m =++=ρ 2．试计算空气在-40℃和41kPa(真空度)下的密度和重度，大气压力为1.013×105Pa 。
解：335/902.0)4015.273(831429)104110013.1(m kg RT pM =-⨯⨯⨯-⨯==ρ 33/902.0/85.881.9902.0m kgf m N ==⨯=γ3．燃烧重油所得的燃料气，经分析测知其中含生8.5%CO 2，7.5％02，76％N 2，8%H 20(均系体积百分率)。
试求温度为500℃，压力为1.013×105Pa 时，该混合气体的密度。
解：3/693.0)50015.273(8314441013002m kg RT pM CO =+⨯⨯==ρ 3/504.0)50015.273(8314321013002m kg RT pM O =+⨯⨯==ρ 3/441.0)50015.273(8314281013002m kg RT pM N =+⨯⨯==ρ 3/284.0)50015.273(8314181013002m kg RT pM O H =+⨯⨯==ρ3/455.0m kg x iV i m =∑=ρρ4．烟道气的组成约为含13％CO 2，11％H 20，76％N 2(均系体积％),计算400℃时常压烟道气的粘度。
解：cpM y M y i i i i i m 62/12/12/12/162/162/162/12/1101.302876.01811.04413.028100.3176.018100.2311.044100.3013.0----⨯=⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=∑∑=μμ5．液体混合物的组成为乙烷40％和丙烯60％(均为摩尔百分率)，计算此液体混合物在-100℃时的粘度。
第一章流体流动问题1. 什么是连续性假定? 质点的含义是什么? 有什么条件?答1．假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
质点是含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
问题2. 描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?答2．前者描述同一质点在不同时刻的状态；后者描述空间任意定点的状态。
问题3. 粘性的物理本质是什么? 为什么温度上升, 气体粘度上升, 而液体粘度下降?答3．分子间的引力和分子的热运动。
通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主；温度上升，热运动加剧，粘度上升。
液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。
问题4. 静压强有什么特性?答4．静压强的特性：①静止流体中任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于任意点所有不同方位的静压强在数值上相等；③压强各向传递。
问题5. 图示一玻璃容器内装有水，容器底面积为8×10-3m2，水和容器总重10N。
(1)试画出容器内部受力示意图(用箭头的长短和方向表示受力大小和方向)；(2)试估计容器底部内侧、外侧所受的压力分别为多少？哪一侧的压力大？为什么？题5附图题6附图答5．1）图略，受力箭头垂直于壁面、上小下大。
2）内部压强p=ρgh=1000××；外部压强p=F/A=10/0.008=1.25kPa<内部压强。
因为容器内壁给了流体向下的力，使内部压强大于外部压强。
问题6.图示两密闭容器内盛有同种液体，各接一U形压差计，读数分别为R1、R2，两压差计间用一橡皮管相连接，现将容器A连同U形压差计一起向下移动一段距离，试问读数R1与R2有何变化？(说明理由)答6．容器A的液体势能下降，使它与容器B的液体势能差减小，从而R2减小。
化工原理王志魁第五版答案
《化工原理》王志魁第五版习题答案列表如下：
一、第一章
1.1 什么是化学工程
化学工程是一门研究化学过程及其工艺的学科，主要涉及化学反应、
传热、传质、流动等方面。
1.2 化学反应基础
化学反应是化学工程中最重要的环节之一，包括化学平衡、反应速率、反应热等方面。
1.3 能量和能量平衡
能量是化学工程中最基本的物理量之一，能量平衡是化学工程设计和
运行的基础。
二、第二章
2.1 流体静力学基础
流体静力学是研究静止流体力学性质和流体中的压力分布的学科。
2.2 流体动力学基础
流体动力学是研究流体在运动中的力学性质、运动规律及其应用的学科。
2.3 流体动力学基本方程
流体动力学的基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
三、第三章
3.1 质量传递基础
质量传递是化工过程中必不可少的环节之一，包括传递过程和传递速率等方面。
3.2 质量传递基本方程
质量传递的基本方程包括扩散方程、对流方程和总质量守恒方程。
3.3 物料平衡
物料平衡是化工过程中必不可少的环节之一，包括原料的进出量、反
应产物的生成量和回收量等方面。
四、第四章
4.1 常见的化工反应
常见的化工反应包括酸碱中和、氧化还原、脱水、加氢等方面。
4.2 燃烧反应
燃烧反应是一种氧化还原反应，是化工过程中常发生的一种反应类型。
4.3 催化剂的应用
催化剂在化学工程中的应用广泛，能够提高反应速率和选择性，降低
反应温度和压力等。
以上是《化工原理》王志魁第五版习题答案列表。
第一章流体流动流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。
试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较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)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有.绝绝大气压力1012001000981281580 （绝对压力）ρ+==-⨯⨯=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压表p 表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa(3)管子上端空间的真空度真p ()真表=-=-1962019620 p p Pa-=(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 'cclhh ρρ=4水常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=431594 '.h m ⨯==10002125 1594【1-7】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。
水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。
试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。
解水的密度/3水=998ρkg m ()....331011001213550005998981117410=⨯+⨯+⨯⨯=⨯p Pa【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为3.2m 。
容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部习题1-6附图空间的压力（表压）为29.4kPa 。
试求：(1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。
解容器上部空间的压力.29 4（表压）=p kPa 液体密度/31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=?在等压面''1111上-=p p ()()()()().'...p p h R g p p h g R g p h R g p h g R g Rg ρρρρρρρρ=+-++=+-++++++=+++-=11000 321 32212222 0()0因g 0，故0ρρ-≠=R (2)().....A p p g Paρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯333212941022125098156410().....333222941012125098144110ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯B p p g Pa【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其U 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。
若指示液读数为150=R mm ，试求A 、B 两点的压力差。
解等压面''1111，-=p p 1水ρ=-A p p H g()'.1汞水05gρρ=-+++B p p H R g R 由以上三式，得().汞水05ρρ-=-+A B p p R g R g已知./3汞015，13600ρ==R m kg m ，() (01513600981050151000981)-=⨯⨯-+⨯⨯A B p p ..31364101364 =⨯=Pa kPa【1-10】常温的水在如习题1-10附图所示的管路中流动，为测量A 、B 两截面间的压力差，安装了两个串联的U 形管压差计，指示液为汞。
测压用的连接管中充满水。
两U 形管的连接管中，充满空气。
若测压前两U 形压差计的水银液面为同一高度，试推导A 、B 两点的压力差∆p 与液柱压力汁的读数12、R R 之间的关系式。
习题1-8附图习题1-9附图习题1-10附图解设测压前两U 形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为H 。
在等压面'22-处11221汞水气22ρρρ+⎛⎫⎛⎫=++-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭A R R R p p H g R g g '222汞水2ρρ⎛⎫=+-+ ⎪⎝⎭B R p p H g R g因'22=p p ，由上两式求得()水气12汞g2ρρρ+⎛⎫-=+- ⎪⎝⎭A B p p R R 因气水ρρ<<故() 水12汞-2ρρ⎛⎫-=+ ⎪⎝⎭A B p p R R g【1-11】力了排除煤气管中的少量积水，用如习题1-11附图所示水封设备，使水由煤气管路上的垂直管排出。
已知煤气压力为10kPa （表压），试计算水封管插入液面下的深度h 最小应为若干米。
解..310101021000981ρ⨯===⨯p h mg 流量与流速【1-12】有密度为/31800kg m 的液体，在内径为60mm 的管中输送到某处。
若其流速为/0．8m s ，试求该液体的体积流量()3／m h 、质量流量()/kg s 与质量流速()/2⎡⎤⋅⎣⎦kg m s 。
解(1)体积流量./.223330．060．822610814 ／44ππ-==⨯⨯=⨯=V q d u m s m h (2)质量流量../m V q q kg sρ-==⨯⨯=3226101800407 (3)质量流速./().22407===1440 0064m q kg m s A ωπ⋅⨯【1-13】如习题1-13附图所示的套管式换热器，其内管为.mm .mm 335325φ⨯，外管为mm .mm 6035φ⨯。
内管中有密度为/31150kg m 、流量为/5000kg h 的冷冻盐水流动。
内、外管之间的环隙有绝对压力为0．5MPa ，进、出口平均温度为0℃，流量为/160kg h 的气体流动。
在标准状态下(0℃，101.325)kPa ，气体的密度为./312kg m 。
试求气体和盐水的流速。
解液体/31150 ρ=kg m 内管内径...d mm m=-⨯==内3353252270027 习题1-11附图液体质量流量/5000=m q kg h ，体积流量35000／1150=V q m h 流速/./.液22内50001150211 3600002744Vq u m sd ππ===⨯⨯气体质量流量/m q kg h=160 密度.../63气051012592101325ρ⨯=⨯=kg m 体积流量.3160／592=V q m h 流速()/../..u m sπ==⨯-气22160592567 36000053003354习题1-13附图习题1-14附图【1-14】如习题1-14附图所示，从一主管向两支管输送20℃的水。
要求主管中水的流速约为.10／m s ，支管1与支管2中水的流量分别为//20与10t h t h 。
试计算主管的内径，并从无缝钢管规格表中选择合适的管径，最后计算出主管内的流速。
解.//33水: 20℃，99821000 t kg m kg m ρ==≈主管的流量//3122010303010=+=+==⨯m m m q q q t h kg h 体积流量/333010301000ρ⨯===mV q q m h ，流速.10／=u m s管径...V q d m mmu π==⨯⨯⨯300103103 360007851036004选择1084mm mm φ⨯无缝钢管，内径为100=d mm ，主管内水的流速//./(.)m q u m sd ππ===⨯223600303600106 0144【1-15】若管内湍流速度分布为1/7max 1r r u u R =-⎛⎫ ⎪⎝⎭，试推倒此时的max u u 值。
解()17max 02r 21RRS rV dr V rdrRππ==-⎰⎰ 令()1-,1,rx r R x dr RdxR==-=-()()1101277maxmax1082127S V V x R x Rdx R V x x dxππ∴=--=-⎛⎫ ⎪⎝⎭⎰⎰ 其中8151770777749=-=-=815815120x x ⎡⎤⎢⎥⎣⎦⎰则2maxmax2494912060sV U V R V π⨯===⎰连续性方程与伯努利方程【1-16】常温的水在如习题1-16附图所示的管路中流动。
在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。
由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。
试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）?解./105=u m s.,.d m d m ==1202 01.()/2212120522⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭d u u m sd 22112222ρρ+=+p u p u ..22221221205187522ρ---===p p u u ..121875187510001875ρ∆=-==⨯=p p p Pa ..187501911911000981ρ∆====⨯p h m mm g 习题1-16附图习题1-17附图另一计算法22112222ρρ+=+p u p u g g g g...22221221205019122981ρ---====⨯p p u u h mg g 计算液柱高度时，用后一方法简便。
【1-17】在习题1-17附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。
已知管内径15=d cm ,.225=d cm ，液柱高度11=h m 。
若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。
解水的体积流量././33252510 -==⨯V q L s m s ，截面1处的流速../.312212510127400544ππ-⨯===⨯Vq u m sd 截面2处的流速.../.2212120051274510025⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭d u u m sd 在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。
22112222ρρ+=+p u p u g g g g..11100511002522ρ=+=+=+p d h g ()() (2)221274511002529812981++=+⨯⨯h 截面2处的静压头.20218=-h m 水柱负值表示该处表压为负值，处于真空状态。
【1-18】如习题1-18附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为.5735mm mm φ⨯。
当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa 。
而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa 。
设压力表之前管路中的压头损失为0.5m 水柱，试求水的流量为多少/3m h ?解出水阀全关闭时，压力表读数30.4kPa （表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h...p h mg ρ⨯===⨯3表3304103110981阀门开启后，压力表读数 .2203=p kPa （表压）从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速2u 2221++2ρ=∑fp u Z H g g.,.13105水柱==∑=f Z h m H m (23)23203103105298110981⨯=++⨯⨯u ./.2323005==u m s d m水的流量..././22333200532363410228 44V q d u m s m h ππ-==⨯⨯=⨯=【1-19】若用压力表测得输送水、油（密度为/3880kg m ）、98%硫酸(密度为/31830kg m )的某段水平等直径管路的压力降均为49kPa 。
