柴诚敬《化工流体流动与传热》(第2版)配套题库【章节题库】 第1章 流体流动基础【圣才出品】

第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。

已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、C H 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。

解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。

设混合油为理想溶液。

解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。

若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯（2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。

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绪论
试论述化工原理中三传的可比拟性。

[中山大学2011研]
答：化工原理的三传：质量传递，热量传递，动量传递，动量、热量、质量传递的类比：
（1）传递本质类比
①动量传递是由于流体层之间速度不等，动量将从速度大处向速度小处传递；②热量传递是流体内部因温度不同，有热量从高温处向低温处传递；③质量传递是因物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高处向浓度低处传递。

（2）基础定律数学模型类比
①动量传递的牛顿粘性定律；②热量传递的傅立叶定律；③质量传递的费克扩散定律。

（3）物性系数类比
①粘度系数；②导热系数；③分子扩散系数。

第1章流体流动一、选择题1．流体在圆形直管中流动时，若其已进入阻力平方区，则摩擦系数λ与雷诺数Re的关系为（）。

A．Re增加，λ增大B．Re增加，λ减小C．Re增加，λ基本上不变D．Re增加，λ先增大后减小【答案】C【解析】在阻力平方区时，摩擦系数只与摩擦阻力因数ε/d有关，与雷诺数基本无关。

2．水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温度下降时，Re 值将（）。

A．变大B．变小C．不变D．不确定【答案】A可知雷诺数变大。

【解析】液体的粘度随温度的降低而降低，根据udRe=ρμ3．在流体阻力实验中，以水作工质所测得的直管摩擦阻力系数与雷诺数的关系不适用于（）在直管中的流动。

A．牛顿型液体B．非牛顿型液体C．酒精D．空气【答案】A【解析】流动阻力产生的原因与影响因素有：流体具有黏性，流动时存在着内摩擦，是流动阻力产生的根源。

流体在管路中流动时的阻力可分为直管阻力和局部阻力。

直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力。

局部阻力主要是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力。

4．以流体静力学原理作为依据的应用是（）。

A．防止气体从设备中外溢的液封装置B．互不相溶的液体混合物的连续分离C．多数测量压力用的仪表D．设备液位的测量【答案】ACD【解析】流体在设备或管道内压强的变化与规律、液体在储罐内液位的测量、设备的液封等均以流体静力学为依据，故ACD三项正确。

5．流体静力学中，等压面满足的条件是（）。

A．同一液体内部B．连通的两种液体C．同一连续液体D．同一水平面上，同一种连续的液体【答案】D【解析】等压面的四个条件：①静止；②连续；③同一流体；④同一水平面。

6．粘性流体通过如图1-1所示的突然扩大管时，由于管径的变化和能量损失的存在，使得两个压力表测量到的压力值存在以下关系（）。

图1-1A．p1＞p2B．p1＜p2C．p1＝p2D．p1、p2孰大孰小不确定【答案】B【解析】在管径变大处，流速降低，总机械能为常数，静压能增加。

第一章流体流动4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m，油面上方与大气相通。

在罐侧壁的下部有一直径为760 mm的孔，其中心距罐底1000 mm，孔盖用14 mm的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa）？解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm处的流体压力为作用在孔盖上的总力为每个螺钉所受力为因此习题5附图习题4附图5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。

读数分别为R 1=500mm ，R 2=80 mm ，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R 3=100 mm 。

试求A 、B 两点的表压力。

解：（1）A 点的压力（2）B 点的压力7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。

液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。

试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。

习题7附图解：10．有一装满水的储槽，直径1.2 m ，高3 m 。

现由槽底部的小孔向外排水。

小孔的直径为4 cm ，测得水流过小孔的平均流速u 0与槽内水面高度z 的关系为：试求算（1）放出1 m 3水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m 3）；（2）又若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m 3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m 3）？ 解：放出1m 3水后液面高度降至z1，则由质量守恒，得， （无水补充）(A 为储槽截面积故有即上式积分得11．如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m ，水从φ108 mm×4 mm 的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m 。

已知水流经系统的能量损失可按∑h f =5.5u 2计算，其中u 为水在管内的平均流速（m/s ）。

习题解答绪 论1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。

（1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ·s 2/m 4（3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2·h ·atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm（6）导热系数λ=1 kcal/(m ·h ·℃)解：本题为物理量的单位换算。

（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g ，1 m=100 cm则 ()s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044⋅⨯=⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ·m/s 2则 3242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9=则()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0︒⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒︒⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa则()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.34252G ⋅⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅=-K（5）表面张力 基本物理量的换算关系为1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm则m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 7425--⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s则()()C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 132︒⋅=︒⋅⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=λ 2． 乱堆25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即()()()LL310CB4E 3048.001.121078.29.3ραμZ D G A H -⨯=式中 H E —等板高度，ft ；G —气相质量速度，lb/(ft 2·h)； D —塔径，ft ；Z 0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft ； α—相对挥发度，量纲为一； μL —液相黏度，cP ； ρL —液相密度，lb/ft 3A 、B 、C 为常数，对25 mm 的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。

化⼯原理（上）课后习题解答-天⼤柴诚敬主编第⼀章流体流动10．有⼀装满⽔的储槽，直径1.2 m ，⾼3 m 。

现由槽底部的⼩孔向外排⽔。

⼩孔的直径为4 cm ，测得⽔流过⼩孔的平均流速u 0与槽内⽔⾯⾼度z 的关系为： zg u 262.00=试求算（1）放出1 m 3⽔所需的时间（设⽔的密度为1000 kg/m 3）；（2）⼜若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m 3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m 3）？解：放出1m 3⽔后液⾯⾼度降⾄z 1，则 ()m 115.2m 8846.032.1785.01201=-=?-=z z由质量守恒，得21d 0d M w w θ-+=，01=w （⽆⽔补充）200000.622w u A A gzA ρρ==（为⼩孔截⾯积）AZ M ρ= (A 为储槽截⾯积) 故有 0262.00=+θρρd dz A gz A即θd AA gzdz 062.02-= 上式积分得 ))((262.022112100z z A A g -=θ ()m i n 1.2s 4.126s 115.2304.0181.9262.0221212==-??? ???=18．某液体以⼀定的质量流量在⽔平直圆管内作湍流流动。

若管长及液体物性不变，将管径减⾄原来的1/2，问因流动阻⼒⽽产⽣的能量损失为原来的多少倍？解：流体在⽔平光滑直圆管中作湍流流动时 f p ?=f h ρ∑ 或f h ∑=f p ?/ρ=λ2b 2u L d ρ∑∑f1f2hh =（2b1b22112))()(u u d d λλ式中 21d d =2 ，b2b1u u =（21d d）2 =4因此∑∑f1f2hh=221()(2)(4)λλ=3212λλ⼜由于 25.0Re316.0=λ12λλ=（25021.)Re Re =（0.251b12b2)d u d u =（2×25041.)=（0.5）0.25=0.841 故∑∑f1f2hh =32×0.84=26.919．⽤泵将2×104 kg/h 的溶液⾃反应器送⾄⾼位槽（见本题附图）。

化工原理（第二版）练习题第一章 流体流动习题一、概念题1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断：1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）；3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化？（变大、变小，不变）2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，h 1=0.7m ，忽略流经AB 段的能量损失，则h 2= m ，h 3= m 。

3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。

21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D <4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。

5．某水平直管中，输水时流量为Vs ，今改为输2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的倍。

6．已知图示均匀直管管路中输送水，在A 、B 两测压点间装一U 形管压差计，指示液为水银，读数为R （图示为正）。

则：1）R 0（>，=，<）2）A 、B 两点的压差p ∆= Pa 。

)()ρρ-i Rg A gh Rg B i ρρρ+-)() )()ρρρ--i Rg gh C gh Rg D i ρρρ--)()3）流体流经A 、B 点间的阻力损失f h 为 J/kg 。

4）若将水管水平放置，U 形管压差计仍竖直，则R ，p ∆ ，f h 有何变化？7．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似等于阀门阻力。

化工原理第1章流体流动化工原理试题(附答案)姓名 _________ 班级 _________ 学号 __________一、填空题:1.( 3分) 题号 1001 第 1章知识点: 600 难度: 易雷诺准数的表达式为________________。

当密度ρ＝1000kg.m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为1 [m.s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.***答案***Re=dｕρ/μ ; 10; 湍流2.( 3分) 题号 1002 第 1章知识点: 600 难度: 易雷诺准数的表达式为________________。

当密度ρ＝1000 kg. m,粘度μ=1[厘泊]的水,在内径为d=10[mm],以流速为0.15 [m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.***答案***Re=dｕρ/μ ; 1500; 层流3.( 3分) 题号 1003 第 1章知识点: 600 难度: 易雷诺准数的表达式为________________。

当密度ρ＝820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水,在内径为d=100[mm],以流速为2[m.s] 在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.***答案***Re=dｕρ/μ ; 5,46X10; 湍流4.( 3分) 题号 1004 第 1章知识点: 600 难度: 易雷诺准数的表达式为________________。

当密度ρ＝820 kg. m,粘度μ=3[厘泊]的水，在内径为d=10[mm]，以流速为0.5[m. s]在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为_____.***答案***Re=dｕρ/μ ; 1366; 层流5.( 2分) 题号 1005 第 1章知识点: 600 难度: 易某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为2m.s,此时管内的平均流速为_____________.***答案***1m.s6.( 2分) 题号 1006 第 1章知识点: 600 难度: 易某流体在圆管中呈层流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为3m.s,此时管内的平均流速为_____________.***答案***1.5m.s7.( 2分) 题号 1007 第 1章知识点: 600 难度: 易某流体在圆管中呈湍流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为4m.s,此时管内的平均流速为_____________.***答案***3.2m.s8.( 2分) 题号 1008 第 1章知识点: 600 难度: 易某流体在圆管中呈湍流流动,今用皮托管测得管中心的最大流速为3m.s,此时管内的平均流速为_____________.***答案***2.4m.s9.( 2分) 题号 1009 第 1章知识点: 600 难度: 易牛顿粘性定律用粘滞力的表达式为_______________.用剪应力的表达式为_______________.***答案***F'=μAdu/dy; τ=μdu/dy10.( 2分) 题号 1010 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg.***答案***850;-10011.( 2分) 题号 1011 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为750mmHg时,测得某体系的表压为100mmHg,则该体系的绝对压强为_________Pa,真空度为_______Pa.***答案***113329; -1330012.( 2分) 题号 1012 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为750mmHg时, 测得某体系的表压为10Pa,则该体系的绝对压强为_________Pa,真空度为_______Pa.***答案***90000; 1013.( 2分) 题号 1013 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为750mmHg时, 测得某体系的表压为10Pa,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg.***答案***675; 7514.( 2分) 题号 1014 第 1章知识点: 100 难度: 易当地大气压为750mmHg时, 测得某体系的表压为10Pa,则该体系的绝对压强为_________mmHg,真空度为_______mmHg.***答案***675; 7515.( 2分) 题号 1015 第 1章知识点: 100 难度: 易某物的比重为0.879,其密度为_______.其比容为_______________.***答案***879kg.m; 0.00114 m.kg16.( 2分) 题号 1016 第 1章知识点: 100 难度: 易某物的比重为0.867,其密度为________.其比容为_________ _______.***答案***867kg.m; 0.00115 m.kg17.( 2分) 题号 1017 第 1章知识点: 100 难度: 易某物质的密度为791kg.m,其比重为_________,其比容为__ ________.***答案***0.791; 0.00126m.kg18.( 2分) 题号 1018 第 1章知识点: 100 难度: 易某物质的密度为1831kg.m,其比重为_________,其比容为__________.***答案***1.831; 0.000546m.kg19.( 2分) 题号 1019 第 1章知识点: 100 难度: 易圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm,测得其中的重量流量为11.8kg.s,其体积流量为___________.平均流速为_____ _____.***答案***0.0118m.s 1.5m.s20.( 2分) 题号 1020 第 1章知识点: 100 难度: 易圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm,测得其中的重量流量为15.7kg.s,其体积流量为___________.平均流速为_____ _.***答案***0.0157m.s 2.0m.s21.( 2分) 题号 1021 第 1章知识点: 100 难度: 易圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm,测得其中的重量流量为19.6kg.s,其体积流量为___________.平均流速为_____ _.***答案***0.0196m.s 2.5m.s22.( 2分) 题号 1022 第 1章知识点: 100 难度: 易圆管中有常温下的水流动, 管内径d=100mm,测得其中的重量流量为22kg.s,其体积流量为___________.平均流速为______. ***答案***0.022m.s 2.8m.s23.( 4分) 题号 1023 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的水(ρ=998.2kg.m,μ=1.005厘泊)在内径为100mm 的光滑管内流动时,若流速为1.0m.s时,其雷诺准数Re为_______,直管摩擦阻力系数λ为_______.***答案***9.93X10; 0.017824.( 4分) 题号 1024 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的水(ρ=998.2kg.m,μ=1.005厘泊)在内径为100mm 的光滑管内流动时,若流速为1.5m.s时,其雷诺准数Re为______ _,直管摩擦阻力系数λ为_______.***答案***1.49X10; 0.016125.( 4分) 题号 1025 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的水(ρ=998.2kg.m,μ=1.005厘泊)在内径为100mm 的光滑管内流动时,若流速为2.0m.s时,其雷诺准数Re为______ _,直管摩擦阻力系数λ为_______.***答案***1.99X10; 0.015026.( 4分) 题号 1026 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的水(ρ=998.2kg.m,μ=1.005厘泊)在内径为100mm 的光滑管内流动时,若流速为2.5m.s时,其雷诺准数Re为______ _,直管摩擦阻力系数λ为_______.***答案***2.48X10; 0.014227.( 4分) 题号 1027 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为1.0m.s时,其雷诺准数Re为__________ ,其摩擦阻力系数λ为________.***答案***84.1; 0.76128.( 4分) 题号 1028 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为1.5m.s时,其雷诺准数Re为__________ ,其摩擦阻力系数λ为________.***答案***126.2; 0.50729.( 4分) 题号 1029 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为2.0m.s时,其雷诺准数Re为__________ ,其摩擦阻力系数λ为________.***答案***168.2; 0.3830.( 4分) 题号 1030 第 1章知识点: 140 难度: 中当20℃的甘油(ρ=1261kg.m,μ=1499厘泊)在内径为100mm 的管内流动时,若流速为2.5m.s时,其雷诺准数Re为__________ ,其摩擦阻力系数λ为________.***答案***210.3; 0.30431.( 2分) 题号 1031 第 1章知识点: 400 难度: 易某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为30X20mm,其当量直径de为________.***答案***24mm32.( 2分) 题号 1032 第 1章知识点: 400 难度: 易某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为40X30mm,其当量直径de为________.***答案***34.3mm33.( 2分) 题号 1033 第 1章知识点: 400 难度: 易某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为50X40mm,其当量直径de为________.***答案***44.4mm34.( 2分) 题号 1034 第 1章知识点: 400 难度: 易某长方形截面的通风管道, 其截面尺寸为60X50mm,其当量直径de为________.***答案***54.5mm1.( 3分) 题号 1035 第 1章知识点: 500 难度: 易测量流体流量的流量计主要有如下四种:___________,______ __________,______________,_______________,测量管内流体点的速度,则用____________.***答案***转子流量计; 孔板流量计; 文丘里流量计; 湿式气体流量计 ;皮托管2.( 2分) 题号 1036 第 1章知识点: 500 难度: 易测量流体压强的仪器主要有如下两种:_________,____________.***答案***U管压差计; 弹簧压力计3.( 4分) 题号 1037 第 1章知识点: 400 难度: 易计算管道流体局部阻力的方法有:___________,___________ ______,其相应的阻力计算公式为:_____________,_____________***答案***当量长度法; 阻力系数法;h=λ(l/d)(u/2g); h=ζ(u/2g) ;4.( 3分) 题号 1038 第 1章知识点: 400 难度: 易在流体阻力计算中,当量长度的定义是___________________ ___________________________________________________.***答案***能产生与某局部阻力相当的直管长度, 称为该局部阻力的当量长度。

17．如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m ，水从φ108 mm ×4 mm 的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m 。

已知水流经系统的能量损失可按∑h f =5.5u 2计算，其中u 为水在管内的平均流速（m/s ）。

设流动为稳态，试计算（1）A -A '截面处水的平均流速；（2）水的流量（m 3/h ）。

解：（1）A - A '截面处水的平均流速在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得22121b12b2f 1122p p gz u gz u h ρρ++=+++∑ （1）式中 z 1=7 m ，u b1～0，p 1=0（表压） z 2=1.5 m ，p 2=0（表压），u b2 =5.5 u 2 代入式（1）得22b2b219.8179.81 1.5 5.52u u ⨯=⨯++ s m 0.3b =u（2）水的流量（以m 3/h 计）()h m 78.84s m 02355.0004.02018.0414.30.3332b2s ==⨯-⨯⨯==A u V 18. 20℃ 水以2.5m/s 的流速流经φ38×2.5mm 的水平管，此管以锥形管和另一φ53×3m 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 两截面的能量损失为1.5J/㎏，求两玻璃管的水面差（以ｍｍ计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。

分析:根据水流过A 、B 两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解 解：设水流经Ａ﹑Ｂ两截面处的流速分别为u A 、 u B u A A A = u B A B∴ u B = （A A /A B ）u A = （33/47）2×2.5 = 1.23m/s 在Ａ﹑Ｂ两截面处列柏努力方程Z 1ｇ + ｕ12／2 + Ｐ1/ρ = Z 2ｇ+ ｕ22／2 + Ｐ2/ρ + Σｈf∵ Z 1 = Z 2∴ （Ｐ1-Ｐ2）/ρ = Σｈf +（ｕ12-ｕ22）／2 g （h 1-h 2）= 1.5 + (1.232-2.52) /2 h 1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm19.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。

第一章 流体流动4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。

在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此()（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。

读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，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R 3=100 mm 。

试求A 、B 两点的表压力。

解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ 7．某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kPa （表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。

液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。

试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h 。