例题与习题

2. 为了排除煤气管中的积水,采用如图所示的水封装置,水由煤气管道上的垂直支管排出。已知煤气压力为12kPa(表压)。试求水封管插入液面下的深度h。

习题 2 附图 习题 3 附图

3. 水平导管上的两点接一盛水银的U型玻璃压差计。 玻璃计内两水银面的压力差R=260mm。如果在导管中流经的分别为水、在20℃和latm下的空气。试计算压差计所指示的压力差各为多少kPa?

4. 一敞口贮槽内盛20℃的苯,苯的密度为880kg·m-3。液面距槽底9m,槽底侧面有一直径为500mm的人孔,其中心距槽底600mm,人孔覆以孔盖。试求:

(1)人孔盖共受多少液柱静压力?

(2)槽底面所受的压强是多少Pa(按表压计)?

5. 用一复式U形压差计测定水管A、B两点压强差。指示液为汞,其间充满水。今测得h1=1.20m, h2= 0.30m, h3 = 1.30m,h4 = 0.25m,试以N·m-2为单位表示A、B两点的压差△P。

习题 5 附图 习题 6 附图

6. 如图所示,在A、B两容器的上、下各接一压差计,两压差计的指示液相同,其密度均为?i。容器及测压导管中均充满水。试求:

(1)读数R与H之间的关系; (2)A点和B点静压强之间的关系。

7. 要测量某山的高度,测出山脚与山顶的大气压强分别为88kPa与44kPa。已知从山脚向上每上升1000m,温度下降5℃,现地面温度为15℃,求此山高。

8. 相对密度为1.6的某液体经-内径为60mm的管送至贮槽,若其流速为1.2m·s-1,试求该液体的体积流量m3·h-1,质量流量kg·s-1和质量流速kg·(m2·s)-1。

9. 在一套管换热器中,平均温度为60℃,压力为147kPa(表压)的空气,以15m·s-1的流速在内管中流动,内管为?45 × 2.5mm的钢管。当地大气压为96kPa。试求:

(1)空气的质量流速;

(2)操作条件下空气的体积流量; (3)标准状况下空气的体积流量。

10. 某换热器钢管的直径为?76×3mm,管中流经latm(表压)下的气体。若同一气体在5atm(表压)下流动,气体的流速、质量流量和管子的数目都与以前相同,试按规格求出所必需的管子直径。

11. 在一输水管路中,输水主管直径为200mm,输水量为120m3·h-1,在进二支管后,要求流速比主管流速大50%,两支管路流量为qV,1= 40m3·h-1,qV,2= 80m3·h-1。试求:

(1)输水主管路中的流速;

(2)输水支管的直径。

习题 11 附图 习题 12 附图

12. 水在如附图的管中流动。截面1处的内径为0.2m,流速为0.6m·s,水柱高度为1m;

-1

截面2处的内径为0.1m。若忽略由1到2处的能量损失,试计算在截面1,2处产生的水柱高度差h为多少m?

13. 某套管换热器,内管为?25×1.5mm,外管为?51×2.5mm,套管环隙间通以冷却用盐水,其质量流速为3.725吨·h-1,盐水的密度为1150kg·m-3,粘度为1.2×10-3Pa·s。试确定盐水的流动形态。

14. 水以60m3·h-1的流量在一倾斜管中流过,此管的内径由100mm突然扩大到200mm,见附图。A、B两点的垂直距离为0.2m。在此两点间连接一U形压差计,指示液为CCl4,其密度为1630kg·m-3。若忽略阻力损失,试求:

(1)U形管两侧的指示液面哪侧高,相差多少mm?

(2)若将上述扩大管道改为水平放置,压差计的读数有何变化?

习题 14 附图

习题 15 附图

15. 如图所示,马利容器是一个封闭的容器,液体自A管流出,B管与大气相通。当液

体自A管流出时,贮液器上部形成真空,同时由B管吸入空气。由于这个缘故,贮器内在高h2的地方。其压强永远是大气压,与液体的高度无关。如果液面不低于h时,则液体流出的速度为常数。若 h1=1100mm,h2=300mm,容器直径为800mm,A管内径为25mm。求水的流速及水面降到h2时所需时间(设孔流系数为0.82)。

16. 图示为30℃的水由高位槽流经一扩大管路。上部细管直径为20mm,下部粗管直径为36mm,不计所有阻力损失,管路中何处压强最低?该处水是否会发生汽化现象?

习题 16 附图 习题 17 附图

17. 利用虹吸管将池中温度90℃热水引出,两容器水面垂直距离为2m,管道AB长5m,管段BC长10m(皆包括局部阻力的当量长度),管路直径为20mm,直管摩擦阻力系数为0.02。若要保证管路不发生汽化现象,管路顶点最大安装高度为多少?(已知90℃热水的饱和蒸汽压为7.01×104Pa)。

18. 在图示的管路中,A点接一个U形压差计,指示液为水。管路直径100mm,管内流体密度为800kg·m-3,当阀门全关时,读数R1为300mm,阀门开启后,读数R2为100mm,若管内流体视为理想流体,管内流速为多少?

习题 18 附图 习题 19 附图

19. 已知光滑小球在均匀流场中所受的曳力FD为下列诸变量的函数,即

FD = f(d, ?, ?, u)

式中d为小球直径;?、?为流体的密度与粘度,u为流体的速度。试用因次分析方法导出表示曳力的无因次准数式。(提示:以d、u、?为初始变量)

20. 某种燃料油在直径为100mm的管内流动,其在管截面上的速度分布可用下式表示:

u = 20y - 200y2

式中y为管截面上任一点距管壁的径向距离(m),u为该点处的流速(m·s-1)。

(1)在直角坐标上描绘出速度分布曲线(u与r的关系,r为距管中心的径向距离),计算管中的最大流速与平均流速。

(2)在直角坐标上描绘出剪应力分布曲线(剪应力τ与r的关系),并计算管壁处的剪应力和油流经每米管长的压强降。

21. 活塞在气缸中以0.8m·s-1 的速度运动,活塞与气缸间的缝隙中充满润滑油。已知气缸内径D=100mm,活塞外径d=99.96mm,宽度l=120mm,润滑油粘度为100mPa·s。油在气缸壁与活塞侧面之间的

流动为层流求作用与活塞侧面的粘性力。

习题 21 附图

22. 用?168×9mm的钢管输送原油,管线总长100km,油量为60000kg·h-1,油管最大抗压能力为1.57×107Pa。已知50℃时油的密度为890kg·m-3,油的粘度为0.181Pa·s。假定输油管水平放置,其局部阻力忽略不计。试问为完成上述输送任务,中途需几个加压站?

23. 一高位水槽离地面距离10m。水在?108×4mm导管中流动,导管出口离地面距离为2m,管路的阻力损失可按 ∑hf = 0.63u2/2g 计算。试求:

(1)水的流量为多少m·h-1? (2)A-A截面处水的流速。

习题 23 附图 习题 24 附图

3

24. 如图所示,一输水系统,出口管径为?44×2mm,已知,∑hf =3.2u2/2g,求水的流量。欲使水的流量增加20%,该将水箱水面升高多少米?

25. 本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水密度为1100kg·m-3,循环量为36m3·h-1。管路直径相同,盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.1J·kg-1, 由B流至A的能量损失为49J·kg-1,试计算:(1)若泵的效率为70%时,泵的轴功率为若干kW。

(2)若A处的压强表读数为24.52×104Pa时,B处的压强表读数为若干Pa?

1-换热器 2-泵

习题 25 附图 习题 26 附图

26. 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,管路的直径均为?76×2.5mm,在操作条件下下泵入口处真空表读数为-24.66×103Pa;水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按∑hf,1=2u2与∑hf,2=10u2计算。由于管径不变,故式中u为吸入管或排出管的流速m·s-1,排水管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa(表压)。试求泵的有效功率。

27. 某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m,吸入管直径为50mm的水煤气管(? = 0.2mm)。管下端装有一带滤水网的底阀(?=10),泵吸入口附近装一真空表。底阀至真空表间的直管长8m,其间有一个90?标准弯头,操作温度为20℃。试估计当泵的吸水量为20m3·h-1时,真空表的读数为多少mmHg?

问当泵的吸水量增加时,该真空表的读数是增大还是减少?

习题 27 附图 习题 28 附图

28. 两油池间连接管的长度1000m,管子的内径为0.5m,两油池液面高差为6m(如图),油的密度为850kg·m-3,粘度为0.1Pa·s。试求此管路的流量。

29. 用泵把20℃的苯从地下贮罐送到高位槽,流量为0.3m3·min-1。高位槽液面比贮槽面

高10m,泵吸入管用?89?4mm的无缝钢管。直管长度15m,并在吸入管口有一底阀(?=0.5),一个标准弯头,泵出口用?57×3.5mm无缝管,直管长度50m,出口管管路上,有一个安全阀(全开闸阀),一个全开球阀(?=6.4)和三个标准弯头。贮罐及高位槽均与大气相通,并设贮罐液面维持恒定。求泵输送时所需泵的扬程He。

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