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《化工原理I》计算试题_答案
1. （20分）如图所示，油在光滑管中以u=2m/s的速度流动，油的密度ρ=920kg/m3，管长L=3m，直径d=50mm，水银压差计测得R=15.0mm。试求：
（1）油在管中的流动形态；
（2）油的粘度；
（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：λ=64/Re；湍流：λ=0.3164/Re0.25。
解：
1
2
A B
R
C D
（1）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面
pD = pD
pC = p2 +（Z2 – ZA）ρg + Rρ0g
pD = p1 + （Z1 – Z2）ρg +（Z2 – ZB）ρg + Rρg
p1 – p2 = R（ρ0 -ρ）g -（Z1 – Z2）ρg
R（ρ0 -ρ）g = p1 – p2 +（Z1 – Z2）ρg
（J/kg）
设管中为湍流：
Re = 1.224×105 2000 （湍流）
∴ 油在管中为湍流流动 （8分）
（2）
（cP） （4分）
（3）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面
∴ ∑hf′= ∑hf
∵ |Z2 – Z1| = |Z1 – Z2| ∴ |p2 – p1| = |p1 – p2|
即压差计读数R不变，但左边低右边高。 （8分）
2. （20分）如图所示，已知：D = 100mm，d = 50mm，H = 150mm，ρ气= 1.2kg/m3。当U形管读数R = 25mm时，将水从水池中吸入水平管中，问此时气体流量V为多少m3/s（阻力可忽略）。
Pa
R
1 Hg d
气体 2
0 D
Pa 2′ H
1′
水
解：以0截面为基准，列截面1和截面2之间的柏努利方程
p1 = ρHgRg = 13600×0.025×9.81 = 3335(Pa)
p2 = -Hρ水g = -0.15×1000×9.81 = -1472(Pa)
(m/s)
3. （16分）如图示循环管路，离心泵的安装高度Hg=3m，泵特性曲线可近似表示为：H=23-1.43×105Q2，式中Q以m3/s表示。吸入管长（包括全部局部阻力的当量长度）为10m，排出管长（包括全部局部阻力的当量长度）为120m，管内径均为50mm，假设摩擦系数λ=0.02，水温20℃。试求：
（1）管路内的循环水量为多少？
（2）泵进、出口压强各为多少？
（1）列管路进出口间柏努利方程
∵ z1 = z2 u1 = u2 p1 = p2
∴
He = 6.88×105 V2
∵ H = 23 – 1.43×105 Q2 H = He V = Q
∴ 23 – 1.43×105 V2 = 6.88×105 V2 V = 5.26×10-3 m3/s = 18.9 m3/h （8分）
（2）列进水液面与泵入口处之间柏努利方程
（m/s）
（Pa）（真空度）
列进水液面与泵出口处之间柏努利方程
u2 = u1 = 2.68 m/s
He = 6.88×105 V2 = 6.88×105×(5.26×10-3)2 = 19（m）
（Pa）
（表压） （4分）
4. （40分）如图所示，用清水泵将池A中水打到高位槽B中，泵的特性曲线可用H=25－0.004Q2表达，式中Q的单位为m
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