《化工原理》（第三版）复习思考题及解答 (2)

【分析】EＡ－ＥＢ＝∑hf （Ｅ通常表示每千克流体的总机械能。） 因前后情况EＡ和ＥＢ都没有改变，故∑hf，１＝∑hf，２，

∑hf＝８λｌV／（πｄ）＝８×０.３１６４ｌV／｛［４Vρ／πｄμ］πｄ｝∝（VV１

１.７５２

５

１.７５２

２

５

２

０．２５

／ｄ

４．７５

）

４．７５

／ｄ１

４．７５

＝V２

１.７５

／ｄ２

所以d2/d1=（V2/V1）(1.75/4.75)=1.38

37）如下图所示，水由A-A截面经向上倾斜异径管流至B-B截面。A、B截面处均流线平行，由A、B截面到U形管的连接管内及U形压差计内指示液上方均为与管内相同的水。已知R=68mm，则 pm,A －pm,B =_______Pa。（答：8.405×103）

【分析】在重力场中流体恒密度条件下，静止流体的Pm为恒值，由此可导出下式： pm,A －pm,B = pm,3 －pm,4= p3 －p4 =（ρ=8.405×103Pa

Hg-ρ

）gR=（13.6-1）×103×9.81×0.068

38）承37题，若流量不变把管子水平放置，则会发生如下变化：( pm,A －pm,B )_______ 读R_______ ,(pA-pB)________ 。（答：不变，不变，减小） 【分析】 根据

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??f?I??f??标???I??标?3.80?2800?840??1000?4.33m3/h840??2800?1000?经验E1恒定A阀门开大????V???hf,1?4?????E4??P4??E5??V3?（1??le）=30/20=?1??le?1??V1?8.14m3/h???H?41.3m1?e，?22pm,A/??uA/2?pm,B/??uB??hf，?hf与管子倾斜角度无关，所以 （pm,A-pm,B）

不变，亦即R不变。

pm,A-pm,B=(pA??gzA)?(pB??gzB)?常量

pA?pB?常量+?g(zB?zA)

当管子由倾斜向上改为水平，(zB?zA)减小，（pA?pB）减小。

39)三根内径相同的直管，管内水流量相同，两侧压点的距离相同，但管子安装方向不同，一根水平，一根倾斜向上，一根倾斜向下，如下图所示，则 R1 ，R2， R3 的关系是________ , △p1、△p2、△p3 的关系是_________ 。（答：R1?R2?R3,?p2??p1??p3） 【分析】??pm,1??pm,2??pm,3，?R1?R2?R3

?pA?pB?常量??g?zB?zA?，??p2??p1??p3

40）某套管，外管内直径为d2，内管外直径为d1，此套管的当量直径de=________。 （答： d2－d1）

41）有时把流体流过一段管路的阻力

?hf改用摩擦压降

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??pf形式表示，二者关系是

________。（答：

?hf???pf/?）

42）水以1.2m/s流速从圆直等径管内流过，摩擦系数?=0.026，则紧邻管壁处流体剪应力

?w= ______N/m2，在r/R=0.50（R为管半径）处的剪应力?=________ N/m2。（答：4.68，

2.34）

【分析】①?pm,1/?=pm,2/???hf?pm,2/???(l/d)u2/2

?(pm,1?pm,2)d/l????u2/2

②参看右图，沿管轴线向作1长管段的力的衡算：

??/4?d2?p1?p2????/4?d2l?gsin???w??dl

其中，lsi?n=z2?z1，可整理得

?(pm,1?pm,2)d/l?4?w

③因此，?w???u2/8=0.026?103??1.2?/8?4.68N/m2

2④无论层流或湍流的管流，剪应力τ均与该流层距轴心线的距离r成正比，故

???w?r/R??4.68?0.5?2.34N/m2

43）如右图所示，

dA>>dB。

当水流向为 A B，U形压差计读数为R。当流向为B A，

1

读数为R2。两者流量相同，均不计AB段直管阻力，只计截面突变阻力，则（答：>）

R1____

R2。

【分析】当dA>>dB,由A?B，?=0.5，由B?A，?=1，局部阻力均按ζuA2/2计。 A?B：pA/??uA/2?pB/??uB/2?0.5uB/2 ??pA?pB?/??1.5uB/2?uA/2

22222B?A：pB/??uB/2?pA/??uA/2?uB/2 ∴(pB-pA)/ρ= uA2/2

2228

44）45℃的水蒸汽压PV=9.586kPa，PO=1atm，u2=0.60示的能正常虹吸操作的

2gHom/s,Ho?1.5m,则如图所

Hmax=_____m（计算

Hmax时可忽略阻力）。（答：8.81）

【分析】u2?0.602?9.81?1.5?3.25m/s?u3虹吸管正常操作应该管内的水不汽化。令P3=Pv时的H为Hmax，排1-3截面的伯努利方程，得：1.013?10/1000＝

59.81Hmax?9.586?103/1000?(3.25)2/2?Hmax?8.81m

45）两管并联，管1的管长（包括局部阻力的当量管长）、管内径及摩擦系数为1、

ld1和

?1，管2的相应值为l2、d2和?2，则流量比V1V2?______。（答：

5d15/??1l1?/d2/??2l2?）

46）转子流量计对某种流体的操作特性是______，现有一转子流量计，转子密度

?f?2800kg/m333??840kg/m1，其刻度是按20℃的水标定的。当用于的流体，

3读得刻度为3.80m/h,则实际流量是________m/h。（答：恒流速，恒压降，4.33）

【分析】V1=V标??f??I??标?I??f??标??3.80?2800?840??1000?4.33m3/h

840??2800?1000?9

47）以孔板流量计测量某液体流量，用U形压差计作为测压仪器。若流量加倍且流量改变前后孔流系数C0为不变的常数，则加大流量后U形压差计读数R?为原流量时读数R的_____倍。（答：4）

48）以下是两道判断题。在分析时，可用E表示某截面每kg液体的总机械能，可略去液体动能。各水槽液位假设不变。

①当阀A关小，P3____，P4____。（答：升高，降低） [分析]

?hf,4?2?hf,1?3

②原来A，B阀均部分开启，当A阀开大，B阀不变，则V___，P4____，V3___。（答：增大，下降，减少）

?V??[分析]A阀门开大???

经验?hf,1?4E1恒定?????E4??P4??E5??V3?

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