化工单元实际操作习题集(资料题库).doc

#+ ◎第一章 流体流动 ◎ 第二章 流体输送设备 ◎ 第三章 非均相分离 ◎ 第四章 传热 ◎ 第五章 蒸馏 ◎ 第六章 吸收 ◎ 第七章 萃取 第八章溶液蒸发操作 第九章固体干燥操作 第一章 流体流动 一、单选题 1．单位体积流体所具有的（ ）称为流体的密度。 A A 质量；B 粘度；C 位能；D 动能。 2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（ ）。 A A 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。 3．流体是由无数分子集团所组成的（ ）。 B A 空白；B 连续；C 辐射；D 漂流。 4．气体是（ ）的流体。 B A 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。 5．气体是可压缩的（ ）。 C A 材料；B 物质；C 流体；D 部分。 6．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（ ）。 C A 绝对压强；B 表压强；C 静压强；D 真空度。 7．以绝对零压作起点计算的压强，称为（ ）。 A A 绝对压强；B 表压强；C 静压强；D 真空度。 8．以（ ）作起点计算的压强，称为绝对压强。 D A 大气压；B 表压强；C 相对零压；D 绝对零压。 9．当被测流体的（ ）大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。 D A 真空度；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。 10．当被测流体的绝对压强（ ）外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。 A A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 11．当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为（ ）。 A A 压强表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。 12．（ ）上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。 A A 压强表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。 13．压强表上的读数表示被测流体的（ ）比大气压强高出的数值，称为表压强。 D A 大气压；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。 14．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比（ ）高出的数值，称为表压强。 A A 大气压强；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。 15．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（ ）。 B A 真空度；B 表压强；C 相对压强；D 附加压强。 16．被测流体的（ ）小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。 D A 大气压；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。 17．被测流体的绝对压强（ ）外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。 B A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 18．被测流体的绝对压强小于外界（ ）时，所用测压仪表称为真空表。 A A 大气压强；B 表压强；C 相对压强；D 真空度。 19．被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，所用测压仪表称为（ ）。 B A 压强表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。 20．（ ）上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压强的读数。 B A 压强表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。 22．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于（ ）的读数。 D A 大气压强；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。 23．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强（ ）大气压强的读数。 A A 低于；B 等于；C 高于；D 近似于。 24．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于（ ）的读数。 A A 大气压强；B 表压强；C 相对压强；D 真空度。 25．（ ）等于大气压强与表压强之和。 A A 大气压强；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。 26．绝对压强（ ）大气压强与表压强之和。 C A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 27．绝对压强等于（ ）与表压强之和。 A A 大气压强；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。 28．绝对压强等于大气压强与（ ）之和。 B A 大气压强；B 表压强；C 相对压强；D 绝对压强。 29．绝对压强等于大气压强与表压强（ ）。 C A 之积；B 之商；C 之和；D 之差。 30．表压强（ ）绝对压强减去大气压强。 C A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 31．表压强等于绝对压强（ ）大气压强。 D A 乘以；B 除以；C 加上；D 减去。 32．（ ）等于绝对压强减去大气压强。 A A 表压强；B 真空度；C 相对压强；D 流体压强。 33．表压强等于（ ）减去大气压强。 A A 绝对压强；B 真空度；C 相对压强；D 流体压强。 34．表压强等于绝对压强减去（ ）。 D A 大气压强；B 真空度；C 相对压强；D 流体压强。 35．真空度等于大气压强（ ）绝对压强。 D A 乘以；B 除以；C 加上；D 减去。 36．（ ）等于大气压强减去绝对压强。 A A 真空度；B 表压强；C 湍流度；D粗糙度。 37．（ ）内流过管道任意截面的流体量称为流量。 B A 无限时间；B 单位时间；C 长时间；D 短时间。 38．单位时间内流过管道任意截面的流体量称为（ ）。 C A 流速；B 流线；C 流量；D 流函数。 39．（ ）内流体在流动方向上所流过的距离称为流速。 B A 无限时间；B 单位时间；C 长时间；D 短时间。 40．单位时间内流体在流动方向上所流过的（ ）称为流速。 C A 宽度；B 高度；C 距离；D 直线。 41．单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为（ ）。 A A 流速；B 流线；C 流量；D 流函数。 42．柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体所具有的位能。 A A gz；B ；C ；D we。 43．柏努利方程式中的gz项表示单位质量流体所具有的（ ）。 B A 位能；B 动能；C 静压能；D 有效功。 44．柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体所具有的动能。 B A gz；B ；C ；D we。 45．柏努利方程式中的 项表示单位质量流体所具有的（ ）。 B A 位能；B 动能；C 静压能；D 有效功。 46．柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体所具有的静压能。 C A gz；B ；C ；D we。 47．柏努利方程式中的 项表示单位质量流体所具有的（ ）。 C A 位能；B 动能；C 静压能；D 有效功。 48．柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功。 D A gz；B ；C ；D we。 49．柏努利方程式中的we项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为（ ）。 D A 位能；B 动能；C 静压能；D 有效功。 50．柏努利方程式中的（ ）项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。 D A gz；B ；C ；D 。 51．柏努利方程式中的 项表示单位质量流体因克服流动阻力而（ ）的能量。 D A 增加；B 扩大；C 需求；D 损失。 52．流体在直管中流动，当（ ）≤2000时，流体的流动类型属于层流。 A A Re；B Pr；C Nu；D Gr。 53．流体在直管中流动，当Re（ ）2000时，流体的流动类型属于层流。 A A ≤；B ≥；C = ；D ≠。 54．流体在直管中流动，当Re≤（ ）时，流体的流动类型属于层流。 B A 1000；B 2000；C 3000；D 4000。 55．流体在直管中流动，当Re≤2000时，流体的流动类型属于（ ）。 A A 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。 56．流体在直管中流动，当（ ）≥4000时，流体的流动类型属于湍流。 A A Re；B Pr；C Nu；D Gr。 57．流体在直管中流动，当Re（ ）4000时，流体的流动类型属于湍流。 B A ＜；B ≥；C ≤ ；D ≠。 58．流体在直管中流动，当Re≥（ ）时，流体的流动类型属于湍流。 D A 1000；B 2000；C 3000；D 4000。 59．流体在直管中流动，当Re＞4000时，流体的流动类型属于（ ）。 B A 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。 60．流体在直管中流动，当2000＜（ ）＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。 A A Re；B Pr；C Nu；D Gr。 61．流体在直管中流动，当2000＜Re＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的（ ）。 C A 层流区；B 湍流区；C 过渡区；D 涡流区。 62．流体在管内作（ ）流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。 A A 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。 63．流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的（ ）运动。 B A 垂直；B 平行；C 圆周；D 绕行。 64．流体在管内作（ ）流动时，其质点作不规则的杂乱运动。 B A 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。 65．流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的（ ）运动。 D A 垂直；B 平行；C 圆周；D 杂乱。 66．流体在圆管内（ ）流动时，平均速度是最大速度的一半。 A A 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。 67．流体在圆管内层流流动时，（ ）是最大速度的一半。 A A 平均速度；B 最大速度；C 中间速度；D 瞬时速度。 68．流体在圆管内层流流动时，平均速度是（ ）的一半。 B A 平均速度；B 最大速度；C 中间速度；D 瞬时速度。 69．流体在圆管内层流流动时，平均速度是最大速度的（ ）。 B A 四分之一；B 一半；C 二倍；D 四倍。 70．流体在圆管内（ ）流动时，最大速度是平均速度的二倍。 A A 层流；B 湍流；C 过渡流；D 漩涡流。 71．流体在圆管内层流流动时，（ ）是平均速度的二倍。 B A 平均速度；B 最大速度；C 中间速度；D 瞬时速度。 72．流体在圆管内层流流动时，最大速度是（ ）的二倍。 A A 平均速度；B 最大速度；C 中间速度；D 瞬时速度。 73．流体在圆管内层流流动时，最大速度是平均速度的（ ）。 C A 四分之一；B 一半；C 二倍；D 四倍。 74．对于（ ），当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。 B A 圆形管；B 非圆形管；C 矩形管；D 直管。 75．对于非圆形管，（ ）等于四倍的流通截面积除以润湿周边。 C A 摩擦直径；B 弯曲直径；C 当量直径；D 公称直径。 76．对于非圆形管，当量直径（ ）四倍的流通截面积除以润湿周边。 C A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。 77．对于非圆形管，当量直径等于（ ）的流通截面积除以润湿周边。 D A 四分之一；B 一半；C 二倍；D 四倍。 78．对于非圆形管，当量直径等于四倍的（ ）除以润湿周边。 A A 流通截面积；B 表面积；C 流动体积；D 流通体积。 79．对于非圆形管，当量直径等于四倍的流通截面积（ ）润湿周边。 B A 乘以；B 除以；C 加上；D 减去。 80．对于非圆形管，当量直径等于四倍的流通截面积除以（ ）。 C A 流经周边；B 直管周边；C 润湿周边；D 横截周边。 81．层流与湍流的本质区别是（ ）。 A 湍流流速＞层流流速；B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数；D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 二、简答题 1．如何判断一流体的流动类型? Re≤2000的流动称为层流流动，Re＞4000的流动称为湍流流动。 2．层流与湍流是如何定义的？ Re≤2000的流动称为层流流动，Re＞4000的流动称为湍流流动。 3．简述层流与湍流的区别。 流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。 4．什么是“当量直径”? 对非圆形截面的通道, 可以找到一个与圆形管直径相当的“直径”来代替, 此直径即称为“当量直径”。 5．当量直径是如何计算的? 当量直径等于四倍的流通横截面积除以润湿周边。 6．某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。问：在三种情况中，下游截面2-2’的流速是否相等？ 答：三种情况中，下游截面2-2’的流速相等。 7．某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。问：在三种情况中，下游截面2-2’的压强是否相等？如果不等，指出哪一种情况的数值最大，哪一种情况的数值最小？其理由何在？ 答：三种情况中，下游截面2-2’的压强不相等，其中（a）的压强最大，（c）的压强最小。这是因为（c）管上不仅有一个阀门消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得静压强降低。 三、计算题 1．一套管换热器的内管外径为80 mm, 外管内径为150 mm, 其环隙的当量直径为多少? 解：de = 4 = 4 = 150 – 80 = 70 mm 2．某液体在一管路中稳定流过，若将管子直径减小一半，而流量不变，则液体的流速为原流速的多少倍? 解：V = uA， u1A1 = u2A2， A = ， 当 d1 = 2d2 时 u1 = u2 ， 有 ， ， 即 得 u2 = 4u1 3．一定量的液体在圆形直管内作滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的一半，问因流动阻力产生的能量损失为原来的多少倍？ 解： 流动阻力 ， 设管径改变后 ， 则根据u1A1 = u2A2 可得u2 = 4u1，滞流时 ， = ， ， ∴ 4．某设备上真空表的读数为13.3103 Pa，计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7103 Pa。 解：绝对压强 = 大气压 — 真空度 = 98.7103 — 13.3103 = 85.4103 Pa 表压强 = —真空度 = —13.3103 Pa 5．甲乙两地的平均大气压强分别为85.3103 Pa和101.33103 Pa，在甲地操作的真空精馏塔塔顶的真空表读数为80103 Pa，在乙地操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表读数应为多少? 解：在甲地 绝对压强 = 大气压 — 真空度 = 85.3103 — 80103 = 5.3103 Pa 在乙地 真空度 = 大气压 —绝对压强 = 101.33103 — 5.3103 = 96.03103 Pa 6．在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80103 Pa，在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？兰州地区的平均大气压强为85.3103 Pa，天津地区的平均大气压强为101.33103 Pa。 解：在兰州 绝对压强 = 大气压 — 真空度 = 85.3103 — 80103 = 5.3103 Pa 在天津 真空度 = 大气压 —绝对压强 = 101.33103 — 5.3103 = 96.03103 Pa 7．某设备的进、出口压强分别为1200 mmH2O（真空度）和1.6 kgf/cm2（表压）。若当地大气压为760 mmHg, 求此设备进、出口的压强差。（用SI制表示） 解： 进口 P1（绝压）= P（大气压）- P（真空度） 出口 P2（绝压）= P（大气压）+ P（表压） P1（真空度）= 1200 mmH2O = 0.12 kgf/cm2 P1（绝压）- P2（绝压）= - [P1（真空度）+P2（表压）] = -（0.12+1.6）= -1.72 kgf/cm2 = -1.729.81104 = -1.687105 N/m2 8．在附图所示的储油罐中盛有密度为960 kg/m3 的油品。油面高于罐底9.6 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm圆孔，其中心距罐底800 mm，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23106 Pa，问：至少需要几个螺钉？ 解：设通过孔盖中心的水平面上液体的静压强为 p，则p就是管内液体作用与孔盖上的平均 压强。由流体静力学基本方程式知 作用在孔盖外侧的是大气压强 pa，故孔盖内外两侧所受压强差为 作用在孔盖上的静压力为 每个螺钉能承受的力为 螺钉的个数 = 3.76104/6.04103 = 6.23 个 即至少需要7个螺钉。 9．某流化床反应器上装有两个U管压差计，如本题附图所示。测得R1 = 400 mm，R2 = 50 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，在右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3 =50 mm。求A、B两处的表压强。 解：U管压差计连接管中是气体，其密度远远小于水银及水的密度，由气柱高度所产生的压强差可以忽略。设R2下端为C点，R1下端为D点，因此可认为 PA≈PC,PB≈PD。 PA≈PC =ρH2OgR3 +ρHggR2 = 10009.810.05 + 136009.810.05 = 7161 N/m2（表压） PB≈PD = PA +ρHggR1 = 7161 + 136009.810.4 = 6.05104 N/m2（表压） 10．根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920 kg/m3 及998 kg/m3，U管中油、水交界面高度差R = 300mm。两扩大室的内径D均为60 mm，U管内径d为6 mm。 当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐。 解：当管路内的气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐，则两扩大室液面差 Δh与微差压差计读数R的关系为 当压差计读数R = 300 mm时，两扩大室液面差为 m 则管路中气体的表压强为 p =（998 - 920）9.810.3 + 9209.810.003 = 257 N/m2（表压） 11．有一内径为25 mm的水管，如管中水的流速为1.0 m/s，求： （1）管中水的流动类型； （2）管中水保持层流状态的最大流速（水的密度ρ=1000 kg/m3, 粘度μ= 1 cp）。 解：（1）Re = duρ/μ= 0.02511000/0.001 = 25000＞4000 流动类型为湍流。 （2）层流时，Re ≤ 2000，流速最大时，Re = 2000，即duρ/μ= 2000 ∴u = 2000μ/dρ= 20000.001/（0.0251000）= 0.08 m/s 12．密度为850 kg/m3、粘度为810-3 Pas的液体在内径为14 mm的钢管内流动，液体的流速为1 m/s。计算：（1）雷诺准数，并指出属于何种流型；（2）若要使该流动达到湍流，液体的流速至少应为多少？ 解：（1）Re = duρ/μ= 0.0141850/810-3 = 1487.5 ≤ 2000 流动类型为层流 （2）湍流时，Re ≥ 4000，流速最小时，Re = 4000，即duρ/μ= 4000 ∴u = 4000μ/dρ= 40000.008/（0.014850）= 2.69 m/s 13．用 1084 mm 的钢管从水塔将水引至车间，管路长度150 m（包括管件的当量长度）。若此管路的全部能量损失为118 J/kg，此管路输水量为若干m3/h？（管路摩擦系数可取为0.02，水的密度取为1000 kg/m3） 解：能量损失 118 J/kg ∴ u = 2.8 m/s 流量 V = uA = 2.8 79.13 m3/h 14．用Φ1689 mm的钢管输送原油。管线总长100 km, 油量为60000 kg/h，油管最大抗压能力为1.57107 Pa。已知50 ℃时油的密度为890 kg/m3, 粘度为181 cp。假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计。问：为完成上述输油任务, 中途需设几个加压站? 解：u1 = u2，Z1 = Z2， u = V/A = (60000/890)/(36000.7850.152) = 1.06 m/s Re = duρ/μ= 0.151.06890/(18110-3) = 782 层流 λ= 64/Re = 64/782 = 0.0818 ΔP =λ(l/d)(u2/2)ρ= 0.0818(105/0.15)(1.062/2)890 = 2.72107 Pa n = 2.72107/(1.57107) = 1.73 中途应设一个加压站 15．用泵将水从水池送至高位槽。高位槽液面高于水池液面50 m，管路全部能量损失为20 J/kg，流量为36 m3/h，高位槽与水池均为敞口。若泵的效率为60%，求泵的轴功率。（水的密度取为1000 kg/m3） 解：设水池液面为1-1’截面，高位槽液面为2-2’，以水池液面为基准水平面，在两截面间列柏努利方程式。 Z1 = 0，Z2 = 50 m，u1≈0，u2≈0，P1 = P2 = 0（表压），Σhf = 20 J/kg ∴ we = 9.8150 + 20 = 510.5 J/kg 水的质量流率 ws = 361000/3600 = 10 kg/s 有效功率 Ne = wews = 510.510 = 5105 W 轴功率 N = 5105/0.6 = 8508.3 W 16．高位槽内的水面高于地面8 m，水从Φ1084mm的管道中流出。管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按Σhf = 6.5u2 计算(不包括出口的能量损失)，其中u为水在管内的流速，m/s。计算： 1． 截面处水的流速； 2．水的流量，m3/h。 解：（1）以高位槽液面为上游截面1-1,管路出口内侧为下游截面2-2, 并以地面为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式 Z1 = 8 m，Z2 = 2 m，u1≈0，P1 = P2 = 0（表压） Σhf = 6.5u2 = 6.5 代入上式, 得 u2 = 2.9 m/s 由于输水管的直径相同, 且水的密度可视为常数, 所以A-A截面处水的流速为 uA = 2.9 m/s。 （2）水的流量 Vh = 3600Au = 3600π/40.122.9 = 82 m3/h 17．水以2.5m/s的流速流经 382.5 mm的水平管，此管以锥形管与另一 383 mm的水平管相连。如附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A、B两截面间的能量损失为1.5 J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm记），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。（水的密度取为1000 kg/m3） 解：上游截面A-A’，下游截面B-B’，通过管子中心线作基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中 ZA = ZB = 0，uA = 2.5 m/s，ΣhfA,B = 1.5 J/kg 根据连续性方程式，对于不可压缩流体 有 m/s 两截面的压强差为 = = 868.55 N/m2 即 mmH2O 由于 ∴ pB ＞ pA 18．用离心泵将水从储槽送至水洗塔的顶部，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 762.5 mm。在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66103 Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按 与 计算。由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头处的压强为98.07103 Pa（表压）。求泵的有效功率。（水的密度取为1000 kg/m3） 解：（1）水在管内的流速与流量 设储槽水面为上游截面1-1’，真空表连接处为下游截面2-2’，并以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。 式中 Z1 = 0，Z2 = 1.5 m，p1 = 0（表压），p2 = -24.66103 Pa（表压） u1 ≈0， 将上列数值代入柏努利方程式，解得水在管内的流速u2 m/s 水的流量 ws = uAρ= kg/s （2）泵的有效功率 设储槽水面为上游截面1-1’，排水管与喷头连接处为下游截面2-2’，仍以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程。 式中 Z1 = 0，Z2 = 14 m，u1 ≈0，u2 = 2 m/s，p1 = 0（表压） p2 =98.07103 Pa（表压）， 将上列数值代入柏努利方程式，解得 J/kg 泵的有效功率 Ne = wews = 285.417.92 = 2260 W 19．在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10800 kg/h 时，U管压差计读数R为100 mm。粗、细管的直径分别为Φ603.5 mm与Φ423 mm。计算：（1）1kg水流经两截面间的能量损失；（2）与该能量损失相当的压强降为多少Pa？（水的密度取为1000 kg/m3） 解：（1）1kg水流经两截面间的能量损失 设导管在上游的连接处为截面1-1’，下游的连接处为截面2-2’，并通过管轴作基准水平面。在两截面间列柏努利方程 式中 Z1 = Z2 = 0，u = ws/Aρ m/s m/s ∵ ， ∴ J/kg 将以上各数值代入柏努利方程式，解得 J/kg （2）与该能量损失相当的压强降 N/m2 20．在图示装置中，水管直径为Φ573.5 mm。当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压, 而在阀门开启后，压力表读数降至0.2大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为 0.5 mH2O，求水的流量为若干m3/h？ 解：阀门全闭时，由 P2 =ρgH，H = 0.31.013105/（10009.81）= 3.1 m 即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1 m。 阀门开启时，以水槽液面为上游截面1-1，压力表处为下游截面2-2，管路中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式 Z1 = H = 3 m，Z2 = 0，P1 = 0，P2 = 0.21.013105 Pa，u1≈0，Σhf/g = 0.5 mH2O 代入上式 3.1 = 0.21.013105/（10009.81）+ /（29.81）+ 0.5 解得 u2 = 3.24 m/s Vh =（π/4）d2u3600 = 22.9 m3/h 21．如图所示，密度为850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽内的液面维持恒定。塔内表压强为9.81103 Pa，进料量为5 m3/h。连接管直径为 382.5 mm，料液在连接管内流动时的能量损失为30 J/kg（不包括出口的能量损失）。求：高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少？ 解：以高位槽液面为上游截面1-1’，连接管出口内侧为下游截面2-2’，并以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中 Z1 = 0，u1≈0， m/s p1 = 0（表压），p2 = 9.81103 Pa（表压），Σhf = 30 J/kg 将上述数值代入柏努利方程，解得 m 高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37 m。 22．如图所示，用泵将储槽中密度为1200 kg/m3的溶液送到蒸发器内。储槽内液面维持恒定，其上方与大气相同。蒸发器内的操作压强为200mmHg（真空度），蒸发器进料口高于储槽内的液面15 m，输送管道的直径为 684 mm，送料量为20 m3/h，溶液流径全部管道的能量损失为120 J/kg，求泵的有效功率。 解：以储槽的液面为上游截面1-1’，管路出口内侧为下游截面2-2’，并以截面1-1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中 Z1 = 0，Z2 = 15 m， p1 = 0（表压）， Pa（表压） u1 ≈0， m/s，Σhf = 120 J/kg 将以上各项数值代入柏努利方程中 J/kg kg/s Ne = wews =246.96.67 = 1647 W 23．本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100kg/m3，循环量为36m3/h。管路的直径相同，盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.1 J/kg，由B流至A的能量损失为49 J/kg。求：（1）若泵的效率是70%，其轴功率为多少kW？（2）若A处的压强表读数为245.2103 Pa时，B处的压强表读数为多少Pa？ 解：（1）泵的轴功率 在循环管路中任选某截面为1-1’，并兼为截面2-2’（意即流体由截面1-1’出发，完成一个流动循环后达到截面2-2’）。在两截面间列柏努利方程式。 因截面为1-1’与截面2-2’重合，所以 u1 = u2，p1 = p2，Z1 = Z2 上式可简化为 we = Σhf =ΣhfAB + ΣhfBA = 98.1 + 49 = 147.1 J/kg 流体的质量流量 ws = Vsρ=361100/3600 = 11 kg/s 泵的轴功率 N = wews/η=147.111/0.7 = 2312 W （2）B处压强表的读数 在两压强表所在的截面位置A与截面B之间列柏努利方程式，并通过截面A中心作基准水平面，得 式中 ZA = 0，ZB = 7 m，uA = uB，pA = 245.2103 Pa，ΣhfAB = 98.1 J/kg 将以上数据代入柏努利方程式，解得 pB = 245.2103 –（9.817 + 98.1）1100 = 61753 Pa = 61.8103 Pa 24．附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路，液体在流动中温度可视为不变。问：（1）液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的压强差是否相等？写出它们的表达式。 解：（1）直管的能量损失 管段ab