三、计算题

1. 有一管路系统如图所示。水在管内向高位槽流动，当E阀开度为1/2时， A、B两处

44

的压强表读数分别为 5.9×10Pa及 4.9×10Pa。

3

此时流体的流量为 36 m/h。 现将 E阀开大， B点压强

4

表读数升至 6.87×10Pa，

3

水的密度为 1000kg/m 。 假设在两种情况下，流体 都进入了阻力平方区。

求：E阀开大后，管内水的流量； A处压强表读数Pa。 2. 如图1所示：反应器和储槽均通大气，用虹吸管从高位槽向反

应器加料。要求料液流速为 u= 1 m/s，料液在管内阻力损失为∑hf=20J/kg（不计出口损失）。求：高位槽液面比管出口高出多少？（h=2.09m）

图1

3

图2

3. 如图2，储槽液面恒定。将30℃的C2H5OH(密度为800kg/m)用φ57×3.5mm的无缝钢管吸

3

入高位槽中。要求VS=0.004m/s，且∑hf=0。求真空泵需将高位槽的压力降到多少？

2

（p=5300N/m） 4. 用泵将密度为1100kg/m、粘度为1.0×10Pa.s的某水溶液从开口贮槽送至开口高位槽

内，两槽内液面维持恒定，液面相差18m，管路为φ70×2.5mm，长35m。管路上全部局部阻力的当量长度为60m，摩擦系数为0.03，泵提供的外功为300J/kg。求：流体的体积流量；泵效率为75％时，泵的轴功率。 5. 在图1-1所示管路中，管长50m，管内径为50mm，管路中有

一个标准弯头B，其局部阻力系数为0.75，一个半开的闸阀C，其局部阻力系数为4.5。已知20℃水的粘度为100.42×-53

10Pa.s，水的密度为998.2kg/m，管内水的流量为

30.25

3.5325m/h，摩擦系数计算公式为λ=0.3164/Re，求流体在管路中的阻力损失为多少J/kg？

6. 某钢质转子(密度为7900kg/m3)流量计，因流量过大，不适合

现场要求。若以同样形状的铝合金转子(密度为2700 kg/m3)

-43

代替钢转子，此时测得水的流量读数为8×10m/s，试求水的实际流量。

3

-3

1 A 1 2 B C 图1-1 2

7. 如图，密度为1000kg/m3，粘度为1?10Pa?s的水以10m/h的流量从高位槽中流

下，管道尺寸为?51?3mm，全长为150m（含局部阻力当量长度）高位槽出口与管道出口间的高度差为50m。在管路中离高位槽20m处有一压力表，其读数为14.7?10Pa（表压），求离管道出口20m处流体的静压强（表压）(已知管道的前后20m均为水平管，当Re?3?10~1?10时，??0.3164/Re350.254?33)

8. 用轴功率为0.55kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90 kPa的密闭高位

33

槽中。已知液体的流量为4 m/h，密度为1200 kg/m、粘度为0.96?10?3Pa·s ；输送管路的内径为32 mm，管路总长度为50 m（包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15 m。试计算该离心泵的效率。

9. 有一幢102层的高楼，每层高度为4m。若在高楼范围内气温维持20℃不变。设大气静

止，气体压强为变量。地平面处大气压强为760mmHg。试计算楼顶的大气压强，以mmHg为单位。(723.82mmHg)

10. 若外界大气压为1atm，试按理想气体定律计算0.20at（表压）、20℃干空气的密度。空

3

气分子量按29计。(1.439Kg/m) 11. 采用微差U形压差计测压差。如图。已知U形管内直径d为6mm，两扩大室半径均为80mm，

3

压差计中用水和矿物油作指示液，密度分别为1000及860kg/m。当管路内气体压强p与外界大气压p0相等时，两扩大室油面齐平，U形管两只管内油、水交界面亦齐平。现读得读数R=350mm，试计算：（1）气体压强p（表）。（2）若不计扩大室油面高度差，算得的气体压强p是多少？（3）若压差计内只有水而不倒入矿物油，如一般U形压差

0

计，在该气体压强p值下读数R为多少？(104.76KPa; 101.806KPa; 49mm) 12. 一直立煤气管，如图。在底部U形压差计h1=120mm，在H=25m高处的U形压差计

3

h2=124.8mm。U形管指示液为水。管外空气密度为1.28kg/m。设管内煤气及管外空气皆

3

静止，求管内煤气的密度。(1.013Kg/m)

3

13. 如图示，水以70m/h的流量流过倾斜的异径管通。已知小管内径dA=100mm，大管内径

习题13

习题12

dB=150mm，B、A截面中心点高度差h=0.3m，U形压差计的指示液为汞。若不计AB段的流体流动阻力，试问：U形压差计哪一支管内的指示液液面较高？R为多少？(R=3.92mm)

-43

14. 水以6.4×10m/s的流量流经由小至大的管段内。如图。小管内径d1=20mm，大管内径d2=46mm。欲测1、2两截面处水的压差，为取得较大的读数R，采用倒U形压差计。已

3

知压差计内水面上空是ρ=2.5kg/m的空气，读数R=100mm。求水由1至2截面的流动阻力∑hf。(2.98J/Kg) 15. 以水平圆直管输送某油品。管内径为d1，管两段压差为 。因管道腐蚀，拟更换管

道。对新装管道要求如下：管长不变，管段压降为原来压降的0.75，而流量加倍。设前后情况流体皆为层流。问：新管道内径d2与原来管内径d1之比为多少？(1.28) 16. 某流体在圆形直管内作层流流动，若管长及流体不变，而管径减至原来的一半，试问因

流动阻力而产生的能量损失为原来的多少？（16倍）

17. 在某输水管路中输送20℃的水，试求：（1）管长为5m，管径为?45?2.5mm，输水

量为0.06l/s时的能量损失；（2）若其它条件不变，管径为?76?3mm时能量损失由为多少？(4.8?10?3J/kg ； 5.13?10?4J/kg)

18. 用泵自储池向高位槽输送矿物油，流量为35T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中

3

液面高20m。管径为Φ108×4mm，油的粘度为2840cP，密度为952kg/m，泵的效率为50%，泵的轴功率为85kW。求包括局部阻力当量管长的总管长。(336.7m)

-33

19. 粘度8×10Pa. S，密度为850kg/m 的液体在内径为14mm 的钢管内流动，溶液的流速

为1m/s ，试计算（1）雷诺准数Re ，并指明属于何种流型 ；（2）该管为水平管，若

5

上游某点的压力为1.47×10Pa ，问流体自该点开始流经多长的管子其压力下降为1.27

5

×10Pa 。（Re =1488, 属于层流 L =15m ）

20. 用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为0.85at。水槽水面至塔内

3

水出口处垂直高度差22m。已知水流量为42.5m/h，泵对水作的有效功为321.5J/kg，管路总长110m（包括局部阻力当量管长），管子内径100mm。试计算摩擦系数λ值。(0.0785)

4

21. 有一除尘洗涤塔，塔底压力表读数为4.9×10Pa ，塔顶水银压差计读数R =300mm 。

压力表与水银压差计间垂直距离为8m ，塔内操作温度为303K ，气体在标准状态下的

3

密度为0.76kg/m ，试求气体在塔内流动过程的流动损失。 (∑hf =9.469×10J/kg)

22. 将一敞口贮槽中的溶液用泵输送到另一敞口高位槽中，两槽之间的垂直距离为18m，输

送管路的规格为φ108×4mm, 溶液在管内的平均流速为1.3m/s，管路摩擦系数取λ

3

=0.02, 管路总长为140m（包括全部局部阻力的当量长度）, 试求: （1）.溶液在管内

3,

的流型。（2）.泵的轴功率（η=60%）（计算时, 取溶液密度为1500kg/m 粘度为1.5cP）(Re?1.3?10 湍流； 5.108kw)

23. 15．在一内径为320mm的管道中，用毕托管测定平均分子量为64 的某气体的流速。管

内气体的压力为101.33kPa，温度为40℃，粘度为0.022 cp。已知在管道同一截面上毕托管所连接的U形压差计最大度数为30mmH2O。试问此时管道内气体的平均流速为多少？(13.1m/s)

3

24. 一台离心泵在转速为1450r/min时，送液能力为22m/h，扬程为25m H2O。现转速调至

3

1300r/min，试求此时的流量和压头。(19.7m/h ； 20m)

25. 以碱液吸收混合器中的CO2的流程如附图所示。已知：塔顶压强为0.45at（表压），碱

3

液槽液面与塔内碱液出口处垂直高度差为10.5m，碱液流量为10m/h，输液管规格是φ

57×3.5mm，管长共45m（包括局部阻力的当量管长），碱液密度

，粘

5度，管壁粗糙度。试求：①输送每千克质量碱液所需轴功，J/kg。②输送碱液所需有效功率，W。(160.52J/kg 535.07w)

26. 水在图示管中流动，截面1处流速为0.6 m/s,管内径为200 mm,测压管中水的高度为1.2

m，截面2处管内径为100 mm，设水由截面1流到截面2间的能量损失为2.5 J/kg,水的密度1000 kg/m3。求：两截面处产生的水柱高度差 h 。

33

27. 用离心泵将密度为1000kg/m, 流量30 m/h的水溶液由敞口贮槽送至表压强为100kPa

的高位槽中。泵入口位于贮槽液面上方1m，两槽液面恒定，两液面间垂直距离20m。输送管路为￠76×3mm钢管，吸入管路长6m，排出管路长40m，贮槽液面与泵入口间、两液面间所有管件的当量长度分别为20m和50m，管路摩擦系数为0.03，当地大气压为100kPa。计算（1）泵的轴功率（泵的效率75%）；（2）泵入口处的真空度。

33

28. 用离心泵将密度为998kg/m, 流量36 m/h的水由敞口贮槽送至表压强为110kPa的高

位槽中。两槽内液面维持恒定，两液面垂直距离20m。输送管路为￠76×3mm钢管，管路总长150m（包括所有管件在内的当量长度），管路摩擦系数为0.022，当地大气压为98.1kPa，输送温度下水的饱和蒸汽压pV =2.3kPa,泵的必需气蚀余量(NPSH)r=3m,泵吸入管路的压头损失为2.5m水柱。计算（1）泵的有效功率；（2）泵的安装高度。

3

29. 用泵将密度为850kg/m，粘度为0.12pa·s的重油从常压贮油罐送至敞口高位槽中。贮

油罐内液面与高位槽中液面间的距离为20m。输送管路为φ108×4mm的钢管，总长为1000m（包括直管长度及所有局部阻力的当量长度），摩擦系数?取0.029。若流动中的雷诺准数Re为3000，试求：

(1) 油在管内的流速是多少 m/s？

3

(2) 输油量是多少 m/h？

(3) 输送管路的能量损失是多少 J/kg ？ (4) 所需泵的有效功率?

(5) 若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。

30. 用离心泵将一常压贮罐中的液体以19000kg/h的流量送入反应器。输送管路的规格为

φ45×2.5mm，反应器上压强表的显示值为210kPa，贮罐内的液面到输送管出口的垂直距离为9m。管路上装有3个当量长度1.5m的阀门，和一个阻力系数为ζ=2.1的流量

3

计，管路总长度为36m（包括所有进出口阻力）。已知输送液体的密度为1200kg/m，粘度为0.12Pas，管路液体呈层流流动，当地大气压强为100 kPa。试求： (1)管路中流体的流速u＝？（3分）

(2)管路中流体的雷诺准数Re＝？（2分） (3)管路的摩擦系数λ＝？（2分） (4)管路的总阻力损失Σhf＝？（8分）

(5)泵的总效率为60%时，所需轴功率N＝？（10分）

3

31. 从敞口容器A用泵B将密度为890 kg/m的液体送入塔C。塔内的表压强如附图所示。

液体输送量为15 kg/s，流体流经管路的能量损失（包括进、出口及全部损失）为122 J/kg，已知泵的效率为80%，求泵的有效功率Ne及轴功率N。

36 2 2160kN/ 2.1

3

32. 用泵将密度为950kg/m的液体从常压贮罐送至敞口高位槽中。贮罐内液面与高位槽中液

面间的距离为30m。输送管路为φ58×4mm的钢管，总长为1000m（包括直管长度及所有局部阻力的当量长度）。要求送液量为12000kg/h，管路摩擦系数?取0.026。试求：

3

(1) 输油量是多少 m/h？

(2) 油在管内的流速是多少 m/s？

(3) 输送管路的能量损失是多少 J/kg ？ (4) 所需泵的有效功率?

(5) 若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。

33. 用离心泵将一常压贮槽中的液体送入反应器，输送管路的规格为φ45×2.5mm（假设泵

的吸入管路与排出管路等径）。在泵的入口处有一U管压强计，以汞为指示剂，读数为

3

130mm (汞的密度为13600kg/m)。贮槽内液面到泵入口处的垂直距离为0.5m，输送管路在反应器处的出口到泵入口处的垂直距离为10m，忽略吸入管路以及泵进出口间的阻力损失。反应器上压强表的显示值为210kPa，管路上装有3个当量长度1.5m的阀门，和一个阻力系数为ζ=2.1的流量计。管路长度为36m（包括所有其他管件及进出口阻

3

力的当量长度）。已知输送液体的密度为1200kg/m，粘度为0.12Pas，管路液体呈层流流动，当地大气压强为100 kPa。试求： (1) 泵的输送能力？

(2) 总效率为60%时泵的轴功率？

第三章 非均相分离

一、填空题：

1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指 ______________________________。

***答案*** 固体微粒， 包围在微粒周围的液体

2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。

***答案*** 重力、阻力、浮力 代数和为零 沉降速度