第一章1-1 烟道气的组成约为N275%，CO215%，O25%，H2O5%（体积百分数）。试计算常压下400时该混合气体的密度。解： Mm=SMiyi=0.7528+0.1544+0.0532+0.0518=30.1 rm=pMm/RT=101.310330.1/(8.314103673)=0.545kg/m3 1-2 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有一果汁浓缩锅需保持锅内绝对压强为8.0kPa。问这一设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多少？解：成都 pR=95-8=87kPa（真空度） 拉萨 pR=62-8=54kPa（真空度） 1-3 用如附图所示的U型管压差计测定吸附器内气体在A点处的压强以及通过吸附剂层的压强降。在某气速下测得R1为400mmHg，R2为90mmHg，R3为40mmH2O，试求上述值。解： pB=R3rH2Og+R2rHgg=0.0410009.81+0.09136009.81=12399.8Pa（表） pA=pB+R1rHgg=12399.8+0.4136009.81=65766.2Pa（表） Dp=pA-pB=65766.2-12399.8=53366.4Pa（表）1-4 如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为r0，空气密度为r，试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角a为30时，若要忽略贮液器内的液面高度h的变化，而测量误差又不得超过1%时，试确定D/d比值至少应为多少？解： 由静力学方程 Dp=R(r0-r)g=R1sina(r0-r)g=R1(r0-r)g/2 (1) 若忽略贮液器内液面高度的变化，则斜管内液位为：R=R-h 液柱长度： R1=R1-h/sina=R1-2h Dp=R (r0-r)g=R1(r0-r)g/2=(R1/2-h)(r0-r)g 又 pD2h/4=pd2R1/4 即 h=R1(d/D)2/1+2(d/D)2 所以 Dp=R1(r0-r)g/2+4(d/D)2 (2) 相对误差为 (Dp-Dp)/Dp0.001 代入式（1）和（2）： (Dp-Dp)/Dp=1-1/1+2(d/D)20.001 解得： d/D0.02237 即 D/d44.71-5 一虹吸管放于牛奶储槽中，其位置如图所示。储槽和虹吸管的直径分别为D和d，若流动阻力忽略不计，试计算虹吸管的流量。储槽液面高度视为恒定。解： p1/r+u12/2+gz1=p1/r+u22/2+gz2 p1=p2，u1=0，z1=h，z2=0，u2=u 2gh=u2 u2=(2gh)1/2 qv=0.785d2u2=0.785d2(2gh)1/2 1-6 密度为920kg/m3的椰子油由总管流入两支管，总管尺寸为f57mm3.5mm，两支管尺寸分别为f38mm2.5mm和f25mm2.5mm。已知椰子油在总管中的流速为0.8m/s，且f38mm2.5mm与f25mm2.5mm两支管中流量比为2.2。试分别求椰子油在两支管中的体积流量、质量流量、流速及质量流速。解： qv=0.7850.0520.8=1.5710-3m3/s qv1+qv2=1.5710-3m3/s qv1/qv2=2.2 qv2=1.5710-3/3.2=4.9110-4m3/s qv1=2.2qv2=1.07910-3m3/s qm2=rqv2=9204.9110-4=0.452kg/s qm1=rqv1=9201.07910-3=0.993kg/s u2=qv2/0.785d22=4.9110-4/(0.7850.022)=1.564m/s u1=qv1/0.785d12=1.07910-3/(0.7850.0332)=1.262m/s w2=ru2=9201.564=1438.6kg/(m2.s) w1=ru1=9201.262=1161kg/(m2.s)1-7 用一长度为0.35m的渐缩管将输水管路由内径100mm缩至30mm。当管内水流量为0.52m3/h，温度为10时，问：（1）在该渐缩管段中能否发生流型转变；（2）管内由层流转为过渡流的截面距渐缩管大端距离为多少？解： u1=qv1/0.785d12=0.52/(36000.7850.12)=0.0184m/s Re1=d1u1r/m=0.10.01841000/0.0013077=14074000 故可以发生转变 当Re=2000时，ud=20000.0013077/1000=0.0026154 ud2=qv/0.785=0.52/(36000.785)=1.8410-4 两式相除 d=1.8410-4/0.0026154=0.07035m 7035)：x x7035)0.35/(0.1-0.03)=0.148m1-8 直径为1.0m的稀奶油高位槽底部有一排出孔，其孔径为15mm。当以2.0m3/h的固定流量向高位槽加稀奶油的同时底部排出孔也在向外排出奶油。若小孔的流量系数Cd为0.62（Cd为孔口实际流量与理想流量之比），试求达到出奶油与进奶油流量相等时高位槽的液位及所需的时间。（假设高位槽最初是空的）解： 设任一时刻槽内液位为h，则由柏努利方程得： 理论流速 uth=(2gh)1/2 实际流速：u=C0(2gh)1/2 流量： qv=pd2u/4=0.7850.01520.62(29.81h)1/2=4.8510-4h1/2 代入 qv=2/3600 m3/s， H=2/(36004.8510-4)2=1.312m 由物料衡算 qv,in-qv,out=dV/dq=0.785D2dh/dq 令y=h1/2，则dh=2ydy，当h=H时，y=H1/2=1.145m 1-9 用压缩空气将密度为1081kg/m3的蔗糖溶液从密闭容器中送至高位槽，如附图所示。要求每批的压送量为1.2m3，20分钟压完，管路能量损失为25J/kg，管内径为30mm，密闭容器与高位槽两液面差为16m。求压缩空气的压强为多少Pa（表压）?解： p1/r+u12/2+gz1=p2/r+u22/2+gz2+Shf u1=0，z1=0，p2=0，z2=16 m，Shf=25J/kg u2=1.2/(20600.7850.032)=1.415m/s p1=(1.4152/2+9.8116+25)1081=1.987104Pa1-10 敞口高位槽中的葡萄酒（密度为985 kg/m3）经f38mm2.5mm的不锈钢导管流入蒸馏锅，如图所示。高位槽液面距地面8m，导管进蒸馏锅处距地面3m，蒸馏锅内真空度为8kPa。在本题特定条件下，管路摩擦损失可按Shf=6.5u2J/kg（不包括导管出口的局中阻力）计算，u为葡萄酒在管内的流速m/s。试计算：（1）导管AA截面处葡萄酒的流速；（2）导管内葡萄酒的流量。解： p1/r+u12/2+gz1=p2/r+u22/2+gz2+Shf p1=0，u1=0，z1=8 m，p2=-8kPa，z2=3m，u2=u 89,81=-8000/985+u2/2+39.81+6.5u2 qv=0.7850.03322.86=2.44310-3m3/s1-11 如附图所示，水从离地面18m处用f273mm5mm，长35m（包括局部阻力损失的当量长度）的管道连接到离地面10m处，并测得高低两处压强分别为345kPa和415kPa（表压）。试确定：（1）水的流动方向；（2）若管路摩擦系数取0.026，管路中水的流量为多少？解： u1=u2 p1/r+gz1=348103/1000+189.81=524.58J/kg p2/r+gz2=415103/1000+109.81=513.1J/kg u12/2+524.58=u22/2+513.1+0.026(35/0.263)u2/2 qv=0.7850.26322.578=0.14m3/s1-12 如图所示，槽内水位维持不变，槽底部与内径为50mm的钢管联结，管路中B处装有一U型管压差计。当阀门关闭时读数R=350mmHg，h=1200mm。（1）阀门部分开启时，测得R=250mm，h=1250mm，若AB段能量损失为10J/kg，问管内流量为多少m3/h？（2）阀门全开时，若AB段与BC段的能量损失分别按ShfAB=1.6u2J/kg，ShfAC=7u2J/kg计算（不包括管出口阻力），u为管内流速。问B点处（压差计处）的压强为多少？解：阀门全关时： p0=RrHgg=0.35136009.81=4.67104Pa（表） HrH2Og=4.67104+hrH2Og=4.67104+1.210009.81=5.847104Pa H=5.847104/(10009.81)=5.96m阀门部分开时： pA/r+uA2/2+gzA=pB/r+uB2/2+gzB+ShfAB pA=0，uA=0，zA=H=5.96m，ShfAB=10J/kg，zB=0，uB=u pB=0.25136009.81+1.2510009.81=4.562104Pa（表） 5.969.81=4.562104/1000+u2/2+10u=2.388m/s qvh=0.7850.0522.3883600=16.87m3/h阀门全开时： pA/r+uA2/2+gzA=pC/r+uC2/2+gzC+ShfAB