化工原理(钟理)02551习题解答第一章流体流动习题及解答(上册)

(1)u?V?4?250/3600d?4?1.77m/s

?0.12Re?du???0.1?1.77?1000?177000?105 ?31?10λ=0.3164/Re0.25= 0.3164/1770000.25=0.01543 两液面列柏努利方程

2p1u12p2u2z1???He?z2???hf1?2

?g2g?g2gz1=0, z2=20; p1=0, p2=0.2×9.81×104N/m2; u1=u2=0, hf1?2l?leu21501.772???0.01543?3.69mH2O=36.19 J?kg-1

d2g0.1(2?9.81)(2) 泵的有效功为 W=He g=25.69?9.81=252 J?kg-1

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1-27 水(?=1000kg?m3)在1 atm 下由泵以0.012 m3?s1 从低位槽送往高位槽,如图。泵前的吸入管长和管径分别为6m和80mm ,管内的摩擦系数为0.02。泵后的排出管长和管径分别为13m,和60mm,管内的摩擦系数为0.03。管路的阀门阻力系数为6.4,弯头的阻力系数为0.75。两液面的高度差H=10m,泵的吸入口比低位槽的液面高2m。 求

(1) 泵的有效功W, J?kg1;

(2) 泵的吸入口A和排出口B的压强(绝对压),N?m2。

习题1-27 附图

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[(1)237.6 J?kg1;(2) PA=70900 N?m2, PB=302500N?m2]

解:(1)泵吸入管内的流速为

4V4?12?10?3u1=??2.39m/s, 22??0.08?d1泵压出管内的流速为

d12.39?0.082?4.24m/s u2=2u1?20.06d2在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式,并移项整理得

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W?gH?P2?P1P2?P1?u?u1?2??hf1?2222?2?0,gH?9.18?10?98.1J/Kg,2u2?u1?0,222usudl1l2?hf1?2?(?1??i??b)?(?2????b??o)

d12d2262.392=(0.02?+0.5+0.75)?0.082134.242+(0.03?+6.4+0.75+1)??139.53J/Kg0.062W?98.1?139.53?237.6J/Kg(2)以断面1-1为基准,在断面1-1和A之间列机械能衡算是可得

pAui1.013?1052.392??gzA?-hf1?A??9.81?2???210002pa

262.392?(0.02??0.5?0.75)??78.8J/Kg0.082pA?7.09?104Pa(绝对压)在断面B和2-2之间列机械能衡算式可得

pB??g(z2?zB)?pa??hfB?2uo1.013?105?=9.81?8+21000

2134.242+(0.03?+6.4+0.75)?=302.5J/Kg,0.062pB?3.025?105Pa

1-28 如图,转子流量计安装在如图的管路测量其流量,若管路A的总管长(包括管线与

局部阻力当量长度)为10 m ,流量计的读数为2.72 m3?h1, 问这时管路B的流量为多少

m3?h1?已知管路A和管路B的摩擦系数分别为0.03和0.018)。

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习题1-28 附图

[600 m3?h1] 解:对并联管路

?hfA??hfB,Vtotal=VA+VB

?hfA?4fA?h?4fA?(l?l)ue2AdA22?4?0.0075?101(0.0053222.723600??4)2?0.333J/Kg?0.0532fB?(l?l)uedB2uBB?4?0.0045???0.333J/Kg 20.32 UB=2.36m/s VB=uBAB=2.36??4?0.32?3600?600m3/h

1-29 以水标定某转子流量计,转子材料的密度为11000kg?m-3。现将转子换成形状相同,密度为1150kg?m-3的塑料,用来测量压强为730mm Hg,温度为100℃的空气流量。设流量系数CR不变,在同一刻度下空气流量为水流量的若干倍。 [11.2] 解:

空气的密度 ?air?在同一刻度下

29273730?0.91kg/m3

22.4373760Vair?VH2O?H(1000(1150?0.91)O?f2??air)??11.2

?air(?f1??HO)0.91(11000?1000)22

1-30 一转子流量计的锥形玻璃管在最大和最小刻度处的直径为d1=28mm、d2=26.5mm,转子的形状如附图所示,其最大直径d=26mm,试求 (1)该转子流量计的最大与最小可测流量之比;

(2)若采用切削转子最大直径的方法将最大可测流量提高20%,转子最大直径应缩小至多少?此时最大与最小可测流量之比为多少?(假设切削前后CR基本不变)

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习题1-30 附图

[(1)4.1; (2)25.6mm, 2.74]

解:1.切削前

VmaxA0max?VminA0min,

(d12?d2)282?2624???4.1 22?26.5?2622(d2?d)4,

?2.设切削后转子直径为d,最大可测流量为Vmax,据题意

(d?d)CRV,max4???V,min(d22?d2)CR4?2128V(f?f??)g22(d12?d,)d?d,???1.2 22,8V(???)g(d?d)dff12?d?dd,2?1.2(d1?d2)d,?dd12?0 26d,2?129.6d,?20384?0 d,?25.6mm

因切削量很小(?d?0.4mm),故CR基本不变的假定符合实际情况。切削后转子流量计的可测流量比为

2,2V,282?25.62max(d1?d)???2.74 ,2,222Vmin(d2?d)26.5?25.6可见,转子切削后,最大可测流量增大,而流量计的可测范围缩小了。

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