第一章 流体流动与输送

2、将以下压力单位换算为KPa，且各用表压和绝对压表示。

（1）0.4kgf/cm 解：∵1kgf=9.81N

0.4?9.812?10?3?39.24kPa ∴0.4kgf/cm??410?P?39.24kPa

P表?P?P大?39.24?101.3??62.06kPa（2）50mmH2O50?10?3?101.3解：P??0.49kPa10.33?P表?P?P大?0.49?101.3??100.81kPa（3）250mmHg(表压)250?101.3?33.3kPa760P?P表?P大?33.3?101.3?134.6kPaP表?（4）600mmHg（真空度）600?101.3?80.0kPa760?P?P大?P真?101.3?80.0?21.3kPaP真?（5）300mmH2O(真空度)300?10?3P真??101.3?2.9kPa10.33P?P大?P真?101.3?2.9?98.4kPa

4、当地大气压为750mmHg时，问位于水面下20m深处的绝对压是多少Pa和atm?

解：由题意可得：

750mmHg?1.0?105Pa

P?P0?h?g?1.0?105?20?1.0?103?9.8?2.96?105Pa 又?1atm?1.013?105Pa?P?2.96?10/1.013?10?2.92atm

6、管子的内经是100mm，当277K的流速是2m/s时，求体积流量V时和质量流量G时。

55

解：由题意可得：

u?2m/s?7200m/hd?100mm?0.1m?V时?u?s?u? 3.14?0.01?56.5m3/h44G时???V时?56.5?1.0?103?5.65?104Kg/h?d2?7200?

8、相对密度为0.91的椰子油沿内径是156mm的钢管输送，如果质量流量是50t/h，求体积流量和流速。

解：由题意可得：

50t/h?50?103/3600?13.89Kg/s??dT??水?0.91?1.0?103?910(Kg/m3)?V?G/??13.89/910?0.015m3/su?V/s?0.015/

10、相对密度为0.9的料液从高位槽自动流入精馏塔中，塔内表压为4×10 Pa,为了保持管内流速为2m/s。试求高位槽内液面距塔进口的垂直距离。（已知损失能量为24.5J/㎏，当地大气压是10×10Pa）

解：由题意可得：

取高位槽液面为截面1-1，精馏塔液面为截面2-2，取截面2-2为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程

?4(0.156)2?0.79m/s2u12P1u2Pgz1???gz2??2?h损2?2?已知z1??，z2?0，u2?2m/s，u1?0，P1?P大?1.0?105Pa，P2?P表?P大?4?104?105?1.4?105??0.9?103kg/m3，h损?24.5J/kg将上述数据代入，得02105221.4?1059.81z1???9.81?0???24.53320.9?1020.9?10解之得：z1?7.23m

12、浓度为60%的糖液（黏度60cp、密度为1280Kg/m）,从加压容器经内径6mm的短管出。问当液面高于流出口1.8m时，糖液流出的体积流量为多少？假定无摩擦损失，液面上的压力为0.715kgf压），出口为1atm (一个大气压)。

3/cm2（表

解：取加压容器口为截面1-1，高位槽液面为截面2-2.取截面1-1为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程

2u12P1u2Pgz1???gz2??2?E损2?2?已知z1?0，z2?1.8m，u2?0，u1??，P1?1.013?105Pa，P2?P表?P大?1.013?105?1.4?105?9.8??1280kg/m3，将上述数据代入，得u11.013?105021.713?1059.81z1???9.81?1.8??2128021280解之得：u1?12.03m/s?V时?u1?

14、已知水的流量是每秒15L，温度为277K，在?104mm?2mm钢管内流动，试确定水的流动形态。 解：从本书附录中查得水在277K时

2?4d2?12.03?3.14?(0.006)2?3600?1.22m3/h44du?0.1?1.91?1.0?103则Re???121858?1.5674?10?3Re?4000,水在管中的流动态为湍流。

u?V/s?15?10/??1.0?103kg/m3,??1.5674cp,d?104?2?2?100mm?0.1m?3?2?(0.1)?1.91m/s

16、从水塔引水至车间，采用10.16cm水管，其管路的计算总长度（包括直管和管件阀门的当量长度）为150m，设水塔内水面维持恒定，且高于排水管口12m，水温为12℃，试求此管路中水的流量。 解：设水塔截面H，排水管口截面2-2，并以截面2-2为基准面，列出两截面间伯努利方程

2P1u12P2u2z1???H?z2???h损?g2g?g2g已知z2?0,z1?12m,P1?0(表压)，P2?0(表压)，u1?0,u2?0,H?0(无泵)

查得水在12℃时，??999.7kg/m3

u1?1.2363?10?3(Pa?s)，代入伯努利方程得h损?12设管内流速为uluh损?（?）2?12d2g??u2?0.16(1)假设??0.02得0.02u2?0.16?u?2.8m/s校核假设是否正确，当u?2.8m/s时，管内的Re为：Re?du?0.1016?2.8?999.7?2.3?105?31.2326?10??根据此Re值，查??Re曲线，得??0.0158此?与假设??0.02不符，需重新假设（2）再假设??0.015得0.015u2?0.16,?u?3.3m/s0.1016?3.3?999.75?2.7?101.2363?10?5查得??0.015与假设值相等算得Re?因此u?3.3m/s则该系统每小时水的流量为V时?

18、某车间排出的冷却水温度为65℃，以40m3

?4d2u?3600?3.14?(0.1016)2?3.3?3600?96.3m3/h4/h德流量注入一贮水池中，同时用一有水泵连续地将此冷

却水送到一凉水池上方的喷头中。冷却水从喷头喷出，然后落到凉水池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头前要保持50kPa（表压）的压力，喷头入口比贮水池水面高2m，吸入管路和压出管路的损失压头分别为0.5m和1m，试计算下列各项：

（1）选择一台合适的离心泵，并计算泵的轴功率。

（2）确定泵的安装高度（以本地区大气压计，管内动压头可忽略不计） 解：已知z23?z1?2m，P2?P?50?10Pa，u2?u1?0，h损?1?0.5?1.5m 1查得65℃水的??983.2kg/m3，P?25.01kPa

对该系统列伯努利方程，得

2P2?P1u2?u1250?103H?(z2?z1)???h损?2??1.5?8.7m

?g2g983.2?9.81