流体流动习题计算题解答.doc

习题解答 1-41一敞口贮槽中装有油密度为917kg/m3）和水，液体总深度为3.66m，其中油深为3m。试计算油水分界处及贮槽底面的压力，分别用绝压和表压表示。解：油水分界处： 表压： 绝压： 贮槽底面的压力： 表压： 绝压： 1-42用U形压力计测量容器内液面上方的压力，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m3，h1=0.3m，h2=0.4m，R=0.4m。试求： （1）容器内的表压； （2）若容器内的表压增大一倍，压力计的读数R‘。 解：（1）如图，1-2为等压面。 则容器内表压： （2）当容器内的表压增大一倍时，此时 整理得 1-43如图所示，用复式压差计测量某蒸汽锅炉液面上方的压力，指示液为水银，两U形压差计间充满水。相对于某一基准面，各指示液界面高度分别为z0=2.m, z2=0.7m, z4=1.8m, z6=0.6m, z7=2.4m。试计算锅炉内水面上方的蒸汽压力。 解：等压面： 整理得 蒸汽表压为 1-44精馏塔底部用蛇管加热使液体汽化，液体的饱和蒸汽压为1.093×105Pa，液体密度为950 kg/m3。采用Π形管出料，Π形管顶部与塔内蒸汽空间用一细管AB连通（见附图）。试求： 为保证塔底液面高度不低于1m，Π形管高度H应为多少？ 为防止塔内蒸汽由连通管逸出，Π形管出口液封高度H′至少应为多少？ 解：(1) 因A、B连通，所以 (2) 所以， 1-45如图所示，两直径相同的密闭容器中均装有乙醇（密度为800kg/m3），底部用一连通器相连。容器1液面上方的表压为104kPa，液面高度为5m；容器2液面上方的表压为kPa，液面高度为3m；试判断阀门开启后乙醇的流向，并计算平衡后两容器新的液面高度。 解：比较两容器液面处总势能的大小。 贮罐1： 贮罐2： 因 故阀门开启后乙醇将从容器2向容器1流动。 设平衡时，容器1的液位上升了h米，因两容器直径相同，故同时容器2的液位也下降了h米 。平衡时，两贮罐液面处势能应相等，即 故平衡时两容器液面高度分别为 1-46 附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40×103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。 解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口内侧2-2’间列柏努利方程，并以1-1’面为基准面: 简化: 不需要泵, 液体在压力差的作用下可自动回流至塔中。 1-47如附图所示，水由高位槽经管道从喷嘴流入大气，水槽中水位恒定。已知d1=125mm ，d2=100mm ，喷嘴内径d3=75mm，U形压差计的读数R＝80mmHg。若忽略，求水槽的高度H及喷嘴前压力表读数。 解：在1－2截面间列柏努利方程 即 （1） 由连续性方程 （2） 将（2）代入（1）中， 喷嘴处流速： 在水槽与喷嘴出口处列柏努利方程，并简化 在喷嘴前后列柏努利方程，并简化 喷嘴处压力：（表压） 1-48如附图所示，水从倾斜直管中流过，在A与B截面间接一空气压差计，其读数R=10mm，。试求： （1）A、B两点的压差； （2）若管路水平放置而流量不变，压差计读数及两点的压差有何变化？ 解：（1）等压面 而 ， 所以 整理得： （2）对于等径管路，U形压差计读数实际反映流体流经该段的能量损失。因流量不变， 流动阻力不变，故U形压差计的读数没有变化，即R大小与管路放置方式无关。 水平放置时， 1-49 欲测定液体的粘度，通常可采用测量其通过毛细管的流速与压降的方法。已知待测液体的密度为912kg/m3，毛细管内径为2.22mm，长为0.1585m，测得液体的流量为5.33×10-7m3/s时，其压力损失为131mmH2O（水的密度为996kg/m3）。不计端效应，试计算液体的粘度。 解：设液体的流动为层流。 液体的流速 由哈根-泊谡叶方程 得 校核雷诺数 所以层流流动成立，