化工原理第四版第一章课后习题答案(2)

解 u1 0.5m/s

d1 0.2m, d2 0.1m

2

d 2

u2 u1 1 0.5 (2) 2m/s

d2

p1

2

u12

2

p1 p2

2

p2

2

u22

2

2

u2 u1

2

2 0.5

2

1.875

p p1 p2 1.875 1.875 1000 1875Pah

p

18751000 9.81

0.191m 191mm

g

习题1-15附图

习题1-16附图

另一计算法

p1

2

2

g

h

p1 p2

2

u1

2g

2

p2

g

2

u2

2g

2

0.191m

u2 u1

2g

g

2 0.5

2 9.81

计算液柱高度时，用后一方法简便。

【1-16】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为2.5L/s。已知管内径d1 5cm,

d2 2.5cm，液柱高度h1 1m

。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。

3

解 水的体积流量 截面1处的流速

u1

qV 2.5L/s 25. 10

m

3

， s/

qV

4

2

1

2.5 10

3

d

4

2

1.274m/s

2

0.05

截面2处的流速

d 0.05

u2 u1 1 1.274 .ms/ 51

d0.025 2

2

在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。

2

2

p1

g

p1

u1

2g

p2

g

u2

2g

g

h1

d12

1

0.052

2

1 0.025

1 0.025

1.274

2 9.81

h2

5.1

2

2 9.81

截面2处的静压头 h2 0.21m8水柱 负值表示该处表压为负值，处于真空状态。

【1-17】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为 57mm 3.5mm。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa。设压力表之前管路中的压头损失为0.5m水柱，试求水的流量为多少m3

/h

?

习题1-17附图

解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa（表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h

h

p表

g

30.4 10

3

3

10 9.81

3.1m

阀门开启后，压力表读数 p2 20.3kPa（表压）

从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速u2

Z1

p2

2

g

+

u2

2g

+ H

f

Z1 h 3.1m, H3.1

20.3 10

3

3

f

0.5m水柱u2

2

10 9.81

2 9.81

0.5

u2 3.23m/s

d 0.05m

水的流量

qV

4

du2

2

4

0.05 3.23 6.34 10

2 3

m/s 22.8 m/h

3

33

/m

3

【1-18】若用压力表测得输送水、油（密度为880kg

/m

）、98%硫酸(密度为1830kg)

的某段水平等直径管路的压力降均为49kPa。试问三者的压头损失的数值是否相等？各为多少米液柱？

解 从伯努利方程得知，等直径水平管的压头损失Hf与压力降 p的关系为Hf

p

49 10

3

p

g

。

H

f水

=

水g

p

1000 9.81

4.99m 水柱

H

f油

=

油g

49 10

3

880 9.81

5.68m 油柱

H

f硫酸

=

p

硫酸g

49 10

3

1830 9.81

2.73m 硫酸柱

【1-19】如习题1-19附图所示，有一高位槽输水系统，管径为 57mm 3.5mm。已知水在管路中流动的机械能损失为 hf

45

u

2

2

(u为管内流速)。试求水的流量为多少m3

/h

。

欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？

解 管径d

0.0m5

，

u

2

机械能损失 hf

45

2

(1) 以流出口截面处水平线为基准面，

Z1 5m,

Z2 0,

u22

2

u1 0,

u22

2

u2 ？

1.46 m/s

Z1g

45

习题1-19附图

水的流量

qV

u2

2

3

3

4

d2u

2

4

0.05 146. 287. 10m/ s103 .／m

3

h

(2) q'V 1 0.2 qV 1.2qV 'u2 1.2u2 1.2 1.46 1.75 m/s

Z'1g 23(u'2)

2

Z'1

23 (175.)

9.81

2

7.81 m

高位槽应升高

7.18 5 2.18 m

【1-20】 如习题1-20附图所示，用离心泵输送水槽中的常温水。泵的吸入管为 32mm 2.5mm，管的下端位于水面以下2m，并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为8

u

2

2g

。若截面2 2'

处的真空度为39.2kPa，由1 1'截面至2 2'截面的压头损失为

12 u

2

2g

。试求：(1)吸入管中水的流量，m3

/h

；(2)吸入口1 1'截

习题1-20附图

面的表压。

解 管内径d

3

0.03 2.000 25 .2m0m027，水密度 1000kg/m

截面2 2'处的表压p2 39.2kPa，水槽表面p1 0（表压）

0 0'为基准面， (1) 从0 0'至2 2'，

Z1 0,Z2 3m,u0 0,u2 ?

2

2

压头损失

Z1

Hp0

f

1u1 u

8 + 2= 8

2g22g 2 2gu0

2

u2

22

g

2g

Z2

p2

g

u2

2

2g

H

f

1 u2

0 3 8

1000 9.812 9.81 2 2 9.81

39.2 10

3

u2

22

u2 1.43m/s

3 60.0m／2h9 5

3

水的流量

qV

4

du2 360 0

2

4

(．0027)

2

1. 43

(2) 从1 1'至2 2',Z1 0,Z2 5

p1

g

Z2 p1

p2

g

1u2

2

22g 39.2 10

3

1000 9.81

5

3

1000 9.81

12

1.43

2

2 9.81

p1 10.4 10Pa 10.4kPa(表压)

流体的黏度

【1-21】当温度为20℃及60℃时，从附录查得水与空气的黏度各为多少？说明黏度与温度的关系。

解 20℃ 60℃ 水 空气

1.00 518. 1

6 3

1P0a s