19.内截面为1000mm×1200mm的矩形烟囱的高度为30A,m。平均分子量为 30kg/kmol,平均温度为400℃的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49Pa的真 空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20℃，地面处的大 气压强为101.33×10Pa。流体经烟囱时的摩擦系数可取为0.05，试求烟道气的 流量为若干kg/h? 解：烟囱的水力半径r=A/Ⅱ=(1×1.2)/2(1+1.2)=0.273m 当量直径 d.=4r=1.109m 流体流经烟囱损失的能量 ∑h=λ(t/d.)·u2/2 =0.05×(30/1.109)×u/2 =0.687u2 空气的密度p=PM/RT=1.21Kg/m 烟囱的上表面压强（表压）P=-p空gh=1.21×9.81×30 =-355.02Pa 烟囱的下表面压强（表压）P三-49Pa 烟囱内的平均压强P=(P上+P)/2+P。=101128Pa 由p=PM/RT可以得到烟囱气体的密度 p=(30×103×101128)/(8.314×673) =0.5422Kg/m 在烟囱上下表面列伯努利方程 P上/p=P/p+Zg+∑hf .∑h=(P上-P)/p-Zg =(-49+355.02)/0.5422-30×9.81
19. 内截面为 1000mm×1200mm 的矩形烟囱的高度为 30 A1m。平均分子量为 30kg/kmol，平均温度为 400℃的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持 49Pa 的真 空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为 20℃，地面处的大 气压强为 101.33×10³Pa。流体经烟囱时的摩擦系数可取为 0.05，试求烟道气的 流量为若干 kg/h？ 解：烟囱的水力半径 rН= A/п= (1×1.2)/2(1+1.2)=0.273m 当量直径 de= 4rН=1.109m 流体流经烟囱损失的能量 ∑ｈf=λ•（ι/ de）·u 2 /2 =0.05×(30/1.109)×u 2 /2 =0.687 u2 空气的密度 ρ空气= PM/RT = 1.21Kg/m3 烟囱的上表面压强 (表压) P 上=-ρ空气 gh = 1.21×9.81×30 =-355.02 Pa 烟囱的下表面压强 (表压) P 下=-49 Pa 烟囱内的平均压强 P= (P 上+ P 下)/2 + P0 = 101128 Pa 由ρ= PM/RT 可以得到烟囱气体的密度 ρ= （30×10-3×101128）/（8.314×673） = 0.5422 Kg/m3 在烟囱上下表面列伯努利方程 P 上/ρ= P 下/ρ+ Zg+∑ｈf ∴∑ｈf= (P 上- P 下)/ρ – Zg =(-49+355.02)/0.5422 – 30×9.81
=268.25=0.687u2 流体流速u=19.76m/s 质量流量o,=uAp=19.76×1×1.2×0.5422 =4.63×10Kg/h 20.每小时将2×10kg的溶液用泵从反应器输送到高 位槽。反应器液面上方保持26.7×10Pa的真空读，高位槽 液面上方为大气压强。管道为的钢管，总长为50m,管线上 习题20附图 有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（局部阻力系数为4）， 5个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为15m。若泵效率为0.7，求泵 的轴功率。 解：流体的质量流速o。=2×10/3600=5.56kg/s 流速u=o./(Ap)=1.43m/s 雷偌准数Re=dup/μ=165199>4000 查本书附图1-29得5个标准弯头的当量长度：5×2.1=10.5m 2个全开阀的当量长度：2×0.45=0.9m ∴.局部阻力当量长度∑1=10.5+0.9=11.4m 假定1/入2=21g(d/e)+1.14=21g(68/0.3)+1.14 .λ=0.029 检验d/(eXRe×入=0.008>0.005 .符合假定即入=0.029 ∴.全流程阻力损失∑h=λ×(1+∑t)/d×u/2+?× u2/2 =[0.029×(50+11.4)/(68×10)+4]
= 268.25 = 0.687 u2 流体流速 u = 19.76 m/s 质量流量 ωs= uAρ= 19.76×1×1.2×0.5422 = 4.63×104 Kg/h 20. 每小时将 2×10³kg的溶液用泵从反应器输送到高 位槽。反应器液面上方保持 26.7×10³Pa 的真空读，高位槽 液面上方为大气压强。管道为的钢管，总长为 50m，管线上 有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（局部阻力系数为 4）， 5 个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为 15m 。若泵效率为 0.7，求泵 的轴功率。 解： 流体的质量流速 ωs = 2×104 /3600 = 5.56 kg/s 流速 u =ωs/(Aρ)=1.43m/s 雷偌准数 Re=duρ/μ= 165199 > 4000 查本书附图 1-29 得 5 个标准弯头的当量长度: 5×2.1=10.5m 2 个全开阀的当量长度: 2×0.45 = 0.9m ∴局部阻力当量长度 ∑ιe=10.5 + 0.9 = 11.4m 假定 1/λ1/2=2 lg(d /ε) +1.14 = 2 lg(68/0.3) + 1.14 ∴λ= 0.029 检验 d/(ε×Re×λ1/2) = 0.008 > 0.005 ∴符合假定即 λ=0.029 ∴全流程阻力损失 ∑ｈ=λ×(ι+ ∑ιe)/d × u 2 /2 + ζ× u 2 /2 = [0.029×(50+11.4)/(68×103 ) + 4]
×1.43/2 =30.863J/Kg 在反应槽和高位槽液面列伯努利方程得 P/p+We=Zg+P2/p+∑h We=Zg+(P-P2)/p+∑h =15×9.81+26.7×10/1073+30.863 =202.9J/Kg 有效功率 Ne=We×o.=202.9×5.56=1.128X103 轴功率 N=Ne/n=1.128×103/0.7=1.61×10W =1.61KW 21.从设备送出的废气中有少量可溶物质，在 放空之前令其通过一个洗涤器，以回收这些物质 进行综合利用，并避免环境污染。气体流量为3600m 3/h,其物理性质与50℃的空气基本相同。如本题附 图所示，气体进入鼓风机前的管路上安装有指示液为 水的U管压差计，起读数为30mm。输气管与放空管的内径均为250mm,管长与管 件，阀门的当量长度之和为50m,放空机与鼓风机进口的垂直距离为20m,已估 计气体通过塔内填料层的压强降为1.96×10Pa.管壁的绝对粗糙度可取0.15mm 大气压强为101.33×103。求鼓风机的有效功率。 解：查表得该气体的有关物性常数p=1.093,μ=1.96×10Pa·s 气体流速u=3600/(3600×4/m×0.25)=20.38m/s 质量流量o,=uAs=20.38X4/π×0.252×1.093 =1.093Kg/s
×1.432 /2 = 30.863 J/Kg 在反应槽和高位槽液面列伯努利方程得 P1/ρ+ We = Zg + P2/ρ+ ∑ｈ We = Zg + (P1- P2)/ρ+∑ｈ = 15×9.81 + 26.7×103 /1073 + 30.863 = 202.9 J/Kg 有效功率 Ne = We×ωs = 202.9×5.56 = 1.128×103 轴功率 N = Ne/η=1.128×103 /0.7 = 1.61×103 W = 1.61KW 21. 从设备送出的废气中有少量可溶物质，在 放空之前令其通过一个洗涤器，以回收这些 物 质 进行综合利用，并避免环境污染。气体流量为 3600m ³/h，其物理性质与 50℃的空气基本相同。如本题附 图所示，气体进入鼓风机前的管路上安装有指示液为 水的 U 管压差计，起读数为 30mm。输气管与放空管的内径均为 250mm，管长与管 件，阀门的当量长度之和为 50m，放空机与鼓风机进口的垂直距离为 20m，已估 计气体通过塔内填料层的压强降为 1.96×10³Pa。管壁的绝对粗糙度可取 0.15mm， 大气压强为 101.33×10³。求鼓风机的有效功率。 解：查表得该气体的有关物性常数ρ=1.093 , μ=1.96×10-5 Pa·s 气体流速 u = 3600/(3600×4/π×0.252 ) = 20.38 m/s 质量流量 ωs = uAs = 20.38×4/π×0.252×1.093 =1.093 Kg/s
流体流动的雷偌准数Re=dup/μ=2.84×10为湍流型 所有当量长度之和1总=1+Σ1。 =50m e取0.15时e/d=0.15/250=0.0006查表得入=0.0189 所有能量损失包括出口，入口和管道能量损失 即：∑h=0.5×u/2+1×u2/2+(0.0189×50/0.25)·/2 =1100.66 在1-1、2-2两截面处列伯努利方程 u/2 P:/p+We Zg u'/2 P2/p h We=Zg+(P2P)/p+∑h 而1-1、2-2两截面处的压强差P2-P,=P2-p*gh=1.96×103-10X9.81 ×31×103 =1665.7Pa ∴.We=2820.83W/Kg 泵的有效功率Ne=We×w.=3083.2W= 3.08KW 22.如本题附图所示，贮水槽水位维持不变。 习题22附图 槽底与内径为100mm的钢质放水管相连，管路上装 有一个闸阀，距管路入口端15m处安有以水银为指示液的U管差压计，其一臂与 管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间 的长度为20m (1).当闸阀关闭时，测得R=600mm,h=1500mm:当闸阀部分开启时， 测的R=400mm,h=1400mm。摩擦系数可取0.025，管路入口处的局部阻力系数为
流体流动的雷偌准数 Re = duρ/μ= 2.84×105 为湍流型 所有当量长度之和 ι总=ι+Σιe =50m ε取 0.15 时 ε/d = 0.15/250= 0.0006 查表得λ=0.0189 所有能量损失包括出口,入口和管道能量损失 即: ∑ｈ= 0.5×u 2 /2 + 1×u 2 /2 + (0.0189×50/0.25)· u 2 /2 =1100.66 在 1-1﹑2-2 两截面处列伯努利方程 u 2 /2 + P1/ρ+ We = Zg + u2 /2 + P2/ρ + ∑ｈ We = Zg + (P2- P1)/ρ+∑ｈ 而 1-1﹑2-2 两截面处的压强差 P2- P1 = P2-ρ水 gh = 1.96×103 - 103×9.81 ×31×103 = 1665.7 Pa ∴We = 2820.83 W/Kg 泵的有效功率 Ne = We×ωs= 3083.2W = 3.08 KW 22. 如本题附图所示，贮水槽水位维持不变。 槽底与内径为 100mm 的钢质放水管相连，管路上装 有一个闸阀，距管路入口端 15m 处安有以水银为指示液的 U 管差压计，其一臂与 管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间 的长度为 20m。 （1）.当闸阀关闭时，测得 R=600mm，h=1500mm；当闸阀部分开启时， 测的 R=400mm，h=1400mm。摩擦系数可取 0.025，管路入口处的局部阻力系数为
0.5。问每小时从管中水流出若干立方米。 (2).当闸阀全开时，U管压差计测压处的静压强为若干(Pa,表压)。 闸阀全开时1./d≈15，摩擦系数仍取0.025。 解：(1)根据流体静力学基本方程，设槽面到管道的高度为× P*g(htx)=p*银gR 10×(1.5+x)=13.6×103×0.6 x=6.6m 部分开启时截面处的压强P,=p*gR-p*gh=39.63×10Pa 在槽面处和1-1截面处列伯努利方程 Zg+0+0=0+u2/2+P,/p+∑h 而∑h=[入（1+Σt)/d+ζ]·u2/2 =2.125u2 ∴.6.6×9.81=2/2+39.63+2.125u2 u=3.09/s 体积流量o,=uAp=3.09×r/4X(0.1)2×3600=87.41m/h (2)闸阀全开时取2-2,3-3截面列伯努利方程 Zg=u2/2+0.5u2/2+0.025×(15+1/d)u2/2 u=3.47m/s 取1-1、3-3截面列伯努利方程 P,/p=u2/2+0.025×(15+1'/d)u2/2 ∴.P,=3.7X10pa 习题25附图
0.5。问每小时从管中水流出若干立方米。 （2）.当闸阀全开时，U 管压差计测压处的静压强为若干（Pa，表压）。 闸阀全开时 le/d≈15，摩擦系数仍取 0.025。 解: ⑴根据流体静力学基本方程, 设槽面到管道的高度为 x ρ水 g(h+x)= ρ水银 gR 103×(1.5+x) = 13.6×103×0.6 x = 6.6m 部分开启时截面处的压强 P1 =ρ水银 gR -ρ水 gh = 39.63×103 Pa 在槽面处和 1-1 截面处列伯努利方程 Zg + 0 + 0 = 0 + u2 /2 + P1/ρ + ∑ｈ 而∑ｈ= ［λ(ι+Σιe)/d +ζ］· u 2 /2 = 2.125 u2 ∴6.6×9.81 = u2 /2 + 39.63 + 2.125 u2 u = 3.09/s 体积流量ωs= uAρ= 3.09×π/4×(0.1)2×3600 = 87.41m3 /h ⑵ 闸阀全开时 取 2-2,3-3 截面列伯努利方程 Zg = u2 /2 + 0.5u2 /2 + 0.025×(15 +ι/d)u2 /2 u = 3.47m/s 取 1-1﹑3-3 截面列伯努利方程 P1 ' /ρ = u2 /2 + 0.025×(15+ι' /d)u2 /2 ∴P1 ' = 3.7×10 4 Pa