绪论P6： 1，2第一章：P7276：4、6、7、9、20、21、22、23、23、24、25第二章：P123：2、4、5、7、8第三章：P183184：1、2、3、5、7、8、9第五章：P271272：1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、20、21、22绪 论绪论P6： 1，21. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。（1）水的黏度=0.00856 g/(cms) （2）密度=138.6 kgf s2/m4（3）某物质的比热容CP=0.24 BTU/(lb)（4）传质系数KG=34.2 kmol/(m2hatm) （5）表面力=74 dyn/cm（6）导热系数=1 kcal/(mh) 解：本题为物理量的单位换算。（1）水的黏度 基本物理量的换算关系为1 kg=1000 g，1 m=100 cm则 （2）密度 基本物理量的换算关系为1 kgf=9.81 N，1 N=1 kgm/s2则 （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU=1.055 kJ，l b=0.4536 kg 则 （4）传质系数 基本物理量的换算关系为1 h=3600 s，1 atm=101.33 kPa则 （5）表面力 基本物理量的换算关系为1 dyn=1105 N 1 m=100 cm则 （6）导热系数 基本物理量的换算关系为1 kcal=4.1868103 J，1 h=3600 s则 2 乱堆25cm拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即式中 HE等板高度，ft；G气相质量速度，lb/(ft2h)；D塔径，ft；Z0每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft；相对挥发度，量纲为一；L液相黏度，cP；L液相密度，lb/ft3A、B、C为常数，对25 mm的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为SI单位。解：上面经验公式是混合单位制度，液体黏度为物理单位制，而其余诸物理量均为英制。经验公式单位换算的基本要点是：找出式中每个物理量新旧单位之间的换算关系，导出物理量“数字”的表达式，然后代入经验公式并整理，以便使式中各符号都变为所希望的单位。具体换算过程如下：（1）从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为 （见1）量纲为一，不必换算1=1=16.01 kg/m2 (2) 将原符号加上“”以代表新单位的符号，导出原符号的“数字”表达式。下面以HE为例：则 同理 (3) 将以上关系式代原经验公式，得整理上式并略去符号的上标，便得到换算后的经验公式，即第一章 流体流动第一章：P7276：4、6、7、9、20、21、22、23、23、24、254某储油罐中盛有密度为960 kg/m3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm的孔，其中心距罐底1000 mm，孔盖用14 mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5106 Pa，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3103 Pa）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 习题4附图6如本题附图所示，水在管道流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100 mm，h=800 mm。为防止水银扩散至空气中，在水银面上方充入少量水，其高度可以忽略不计。已知当地大气压力为101.3 kPa，试求管路中心处流体的压力。习题6附图解：设管路中心处流体的压力为p根据流体静力学基本方程式，则 7某工厂为了控制乙炔发生炉的压力不超过13.3 kPa（表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。液封的作用是，当炉压力超过规定值时，气体便从液封管排出。试求此炉的安全液封管应插入槽水面下的深度h。习题7附图解：9在实验室中，用径为1.5 cm的玻璃管路输送20 的70%醋酸。已知质量流量为10 kg/min。试分别用用SI和厘米克秒单位计算该流动的雷诺数，并指出流动型态。 解：（1）用SI单位计算查附录70%醋酸在20 时， 故为湍流。 （2）用物理单位计算 ， 11如本题附图所示，高位槽的水位高于地面7 m，水从108 mm4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按hf=5.5u2计算，其中u为水在管的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。 解：（1）A- A截面处水的平均流速 在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得 （1）式中 z1=7 m，ub10，p1=0（表压） z2=1.5 m，p2=0（表压），ub2 =5.5 u2代入式（1）得 （2）水的流量（以m3/h计） 习题11附图 习题12附图1220 的水以2.5 m/s的平均流速流经38 mm2.5 mm的水平管，此管以锥形管与另一53 mm3 mm的水平管相连。如本题附图所示，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力。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计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。 解：在A、B两截面之间列机械能衡算方程 式中 z1=z2=0， hf=1.5 J/kg 故 13如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐液面维持恒定，其上方压力为1.0133105 Pa。流体密度为800 kg/m3。精馏塔进口处的塔压力为1.21105 Pa，进料口高于储罐的液面8 m，输送管道直径为68 mm 4 mm，进料量为20 m3/h。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg，求泵的有效功率。习题13附图解：在截面和截面之间列柏努利方程式，得 20如本题附图所示，贮槽水位维持不变。槽的底部与径为100 mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15 m处安有以水银为指示液的U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m。 （1）当闸阀关闭时，测得R=600 mm、h=1500 mm；当闸阀部分开启时，测得R=400 mm、h=1400 mm。摩擦系数可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为0.5。问每小时从管中流出多少水（m3）？ （2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的压力为多少Pa（表压）。（闸阀全开时Le/d15，摩擦系数仍可取0.025。） 解：（1）闸阀部分开启时水的流量 在贮槽水面1-1，与测压点处截面2-2，间列机械能衡算方程，并通过截面2-2，的中心作基准水平面，得 （a）式中 p1=0(表) ub2=0，z2=0 z1可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知 （b）式中 h=1.5 m, R=0.6 m将已知数据代入式（b）得 将以上各值代入式（a），即 9.816.66=+2.13 ub2 解得 水的流量为 （88.45m3/h）88.45m3/h （2）闸阀全开时测压点处的压力在截面1-1，与管路出口侧截面3-3，间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得 （c）式中 z1=6.66 m，z3=0，ub1=0，p1=p3 =将以上数据代入式（c），即 9.816.66=+4.81 ub2解得 再在截面1-1，与2-2，间列机械能衡算方程，基平面同前，得 （d）式中 z1=6.66 m，z2=0，ub10，ub2=3.51 m/s，p1=0（表压力） 将以上数值代入上式，则 解得 p2=3.30104 Pa（表压）3.30104 Pa（表压）2110 的水以500 l/min的流量流经一长为300 m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm。有6 m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。 解：由于是直径均一的水平圆管，故机械能衡算方程简化为 上式两端同除以加速度g，得 =/g=6 m（题给）即 =69.81 J/kg =58.56 J/kg （a） 将ub代入式（a），并简化得 （b） 与Re及e/d有关，采用试差法，设=0.021代入式（b），求出d=0.0904m。 下面验算所设的值是否正确： 10 水物性由附录查得 =1000 kg/m3，=130.7710-5 Pa 由e/d及Re，查得=0.021故 90.4mm 习题22附图