化工原理(上)课后习题解答-天大柴诚敬主编(4)

6.36ub, BC (269.2 0.5)ub,BD

（b）

分支管路的主管与支管的流量关系为 VAB=VBC+VBD

222

dABub,AB dBCub,BC dBDub,BD

0.0382ub,AB 0.0322ub,BC 0.0262ub,BD 上式经整理后得

ub,AB 0.708ub,BC 0.469ub,BD （c）在截面1-1与C-C’间列机械能衡算方程，并以C-C’为基准水平面，得

，

2

gz ub1 p1 gz ub,C pC h （d）

1Cf

2 2

2

上式中 z1=11 m，zC=0，ub1≈0，ub, C≈0

上式可简化为

hf hf,AB hf,BC 107.9Jkg

2

前已算出 hf,AB 23.15ub,

AB

2

hf,BC 6.36ub,BC

22

因此 23.15ub, AB 6.36ub,BC 107.9

在式（b）、（c）、（d）中，ub,AB、ub,BC、ub,BD即λ均为未知数，且λ又为ub,BD的函数，可采用试差法求解。设ub,BD=1.45 m/s，则

0.26 1.45 10000.15

37700ed 0.005 8 3

261 10

查摩擦系数图得λ=0.034。将λ与ub,BD代入式（b）得 Re dub

2

6.36ub 269.2 0.034 0.5 1.452 ,BC

解得 ub,BC 1.79

将ub,BC、ub,BD值代入式（c），解得

ub,AB 0.708 1.79 0.469 1.45 1.95

大学课后习题答案 配合普通高等教育“十五”国际级规划教材化工原理(上册) 天津大学化工学院 柴诚敬主编 高等教育出版社

将ub,AB、ub,BC值代入式（d）左侧，即

23.15 1.952 6.36 1.792 108.4

计算结果与式（d）右侧数值基本相符（108.4≈107.9），故ub,BD可以接受，于是两支管的排水量分别为 VBC 3600 VBC

π

0.0322 1.79m3h 5.18m3h 4π

3600 0.0262 1.45m3 2.77m3

4

24．在内径为300 mm的管道中，用测速管测量管内空气的流量。测量点处的温度为20 ℃，真空度为500 Pa，大气压力为98.66×103 Pa。测速管插入管道的中心线处。测压装置为微差压差计，指示液是油和水，其密度分别为835 kg/m3和998 kg/m3 ，测得的读数为100 mm。试求空气的质量流量（kg/h）。

解： P A C gR 998 835 9.8 0.1Pa 159.74Pa

查附录得，20 ℃，101.3 kPa时空气的密度为1.203 kg/m3，黏度为1.81×10-5 Pa s，则管中空气的密度为

1.203

umax Remax

98.66 0.5

kgm3 1.166kgm3

101.3 2 159..166s 16.55s

0.3 16.55 1.166

3.198 105 -5

1.81 10

2 P

dumax

查图1-28，得

u

0.85 umax

u 0.85umax 0.85 16.55 14.07ms

Wh uA

2 P

14.07 0.785 0.32 1.166kgh 11.159kgh

25．在 38mm 2.5mm的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4 mm，管中流动的是20 ℃的甲苯，采用角接取压法用U管压差计测量孔板两侧的压力差，以水银为指示液，测压连接管中充满甲苯。现测得U管压差计的读数为600 mm，试计算管中甲苯的流量为多少（kg/h）？

解：已知孔板直径do=16.4 mm，管径d1=33 mm，则 AoA1 dod1 0.0.033 0.247

2

2

设Re>Reo，由教材查图1-30得Co=0.626，查附录得20 ℃甲苯的密度为866 kg/m3，黏度为0.6×10-3 Pa·s。甲苯在孔板处的流速为 uo Co

2gRA 0.626

2 9.81 0.6 13600 866ms 8.24s

866

大学课后习题答案 配合普通高等教育“十五”国际级规划教材化工原理(上册) 天津大学化工学院 柴诚敬主编 高等教育出版社

甲苯的流量为 Vs 3600uoAo 3600 8.24 检验Re值，管内流速为

π

0.01642kgh 5427kgh 4

16.4

ub1 8.24ms 2.04ms

33

Re d1ub1

2

0.033 2.04 866

9.72 104 Rec

3

0.6 10

原假定正确。

非牛顿型流体的流动

26．用泵将容器中的蜂蜜以6.28×10-3 m3/s流量送往高位槽中，管路长（包括局部阻力的当量长度）为20 m，

duz

管径为0.l m，蜂蜜的流动特性服从幂律 0.05 dy

，

0.5

密度ρ=1250 kg /m3，求泵应提供的能量（J /kg）。

解：在截面1 1 和截面2 2 之间列柏努利方程式，得

p1

2

u12p2u2 gZ1 We gZ2 hf 2 2

p1 1.0133 105Pa；p2 1.0133 105Pa； Z2 Z1 6.0m；u1 0；u2 0

3

6.28 10

2

0.1 2

l leu220 4 We g Z2 Z1 hf 9.8 6 58.8 d20.12

2

58.8 64

n 2

0.80.5 2 3n 1 u 3 0.5 1 n 1

64K 8 64 0.05 80.5 1 n0.5

4n d 4 0.5 1250 0.1

n

0.5

3.2 12.5

0.5

0.8 1.5 051.398

8 3.2 3.54 0.354 0.0045 12501250

We 58.8 64 58.8 64 0.0045 Jkg 58.51Jkg