长江大学董盛富-8.4吸收过程的设计型计算(68)

1流动练习题1．在图1-16所示的U形压差计两引压管中指示液液面高低的画法是否正确？如有错误，请予以改正并说明原因。设管内流动的是理想流体。2。在如图1-17所示的倾斜异径管中，A、B两处的压力表读数相同，试分析水在管中的流向。3．如图l-18所示，高位槽下面接一垂直排水管以排尽槽内的水。最初高位槽内水深h0，现将排水管末端直管部分截去一段，如图中虚线所示。试分析排尽槽中水所需时间将如何变化，假设摩擦因数恒定。4．某化工厂配置了两套管路系统，分别用来输送气体和液体。试分析当气体和液体的温度升高而其他条件不变时，管路系统的输送能力将如何变化。5．如图1-19所示，一高位槽下面接有三条分支管路1、2、3，它们的出口均处在同一高度，高位槽液位保持恒定。起初O处压力表读数为p，三条支管内的流量分别为Vl、V2、V3，且V1V3。关闭支管2上的阀门，这时O处压力表读数为p，水管1、3的流量分别为1V、3V。试分析比较：(1)p与p的大小；(2))(11VV与)(33VV的大小。6．如图1-20所示，高位槽A通过一并联管路向低位槽B输送液体，两槽液面维持恒定。现支路CED上正2E处有泄漏，试分析各管段内的流量及C、D两处压力如何变化。7．如图1-21所示，通过一管子将敞口高位槽A中水虹吸到敞口低位槽B中。在虹吸管最高点D处引出一小管与槽C相连，当将阀门K打开后，发现小管CD中充满了静止的水。现将水温提高，虹吸管内水的流速如何变化？小管CD中的水流向何处？8．如图1-22所示，常温水流过倾斜变径管段AB。已知A处管径的dA=100mm，B处管径dB=240mm，A、B两点间的垂直距离h=0.3m，水流量为120m3/h，U形水银压差计的读数R＝20mm。(1)A、B两点间的压差为多少？(2)每千克水流经AB管段时的机械能损失为多少？(3)若管路改为水平放置，流量不变，试分析压差计读数及A、B两点压差的变化情况。9．用图1-23所示的装置测定90°弯头的阻力系数。已知管内径均为100mm，管内为常温水，U形管压差计指示液为二氯乙烷，其密度为1260kg/m3。测得当流量为30m3/h时，R1=872mm、R2=243mm。试按上述实验数据求90°弯头的阻力系数及当量长度。10．每小时将40t石油从常压油池送入一常压贮槽，管道为Φ108×4的钢管，总长430m(包括所有局部阻力的当量长度在内)，管出口处比油池油面高20m。试比较在油温为15℃时输送，和用0.2MPa的饱和蒸汽加热油，使油温达到50℃时输送，哪种更经济？已知15℃和50℃油的密度分别为950kg/m3和890kg/m3，粘度分别为3.43Pa·s和0.187Pa·s，泵和电机的总效率为50％。将1t石油加热至50℃需0.03t蒸汽，电价为0.3元/(kW·h)，蒸汽价为15元/t。11，图1-24所示为马利奥特容器，内盛常温水，其内径为1m，上端封闭。在容器侧面有一通大气的小管月，水从容器下方的管A(内径25mm)中流出并排放到大气。因水流出时在容器上方形成真空，外界的空气就从管B鼓入，以补充容器上方的真空区。试根据图示的尺寸确定当液面未降至C点时水的流量及液面降至C点所需的时间(假设流体流动过程中阻力损失可忽略)。12．如图1-25所示，常温水在水平放置的一段渐缩渐扩管中通过，其流量为V=15m3/h。已知管内径d1＝50mm，喉管B处的直径d2=20mm，A处压力表读数为50kPa，A、B间流体流动的阻力损失可以忽略不计。喉管B处接一小水管通向下方的水槽，B至水槽液面的垂直距离为3m。试分析小水管中水的流向。13．从高位水塔引水至车间。水塔的水位可视为不变，水管内径为d，管路总长为L，送水量为V。现要求送水量增加50％，故需对管路进行改装。已知库存有直径为d/2、d、1.25d的三种管子，于是有人3提出下面几种方案：(1)将原管换成内径为1.25d的管子；(2)从水塔开始，在原管上并联一长为L/2、内径为1.25d的管子；(3)增设一根与原管平行的、长亦为L、内径为d/2的管子，(4)增设一根与原管平行的、长亦为L、内径亦为d的管子。试分析这些方案是否合用，是否合理(假设摩擦因数变化不大，局部阻力可以忽略)。14．每小时将2×104kg、45℃的氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B，如图1-26所示。管出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为Φ76×4，长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、一个孔径d。=48mm的孔板流量计和5个90°标准弯头。45℃氯苯的密度为1075kg/m3，粘度0.65mPa·s，泵的效率为70％，求泵的功率。附：阻力系数全开闸阀17.01d。=48mm的孔板流量计4290°标准弯头75.03摩擦因数计算式23.0Re681.0d15．如图1-27所示，大的敞口贮槽直径7m、水深7m，小的敞口贮槽直径5m、水深3m，二者用一内径75mm、长300m的水平管彼此连接。进出口的阻力损失可忽略不计，管壁绝对粗糙度ε＝0.1mm，水温为20℃。试求大贮槽内水面降到6m时所需的时间(摩擦因数计算式参见题14)。16．从某设备排出的废气中含有少量可溶性气体，在放空之前使其通过一个洗涤塔，以回收这些气体进行综合利用，如图1-28所示。鼓风机之前的吸入管路上A点处装有U形压力计，指示剂为水(20℃)，压力计一端通大气，读数R＝30mm。放空管出口与鼓风机进口间的垂直距离为20m，废气温度50℃，其物性与同温度的空气基本相同，在流动过程中物性可视为不变。废气流量为3600m3/h，废气通过填料层的压力降为2kPa。管道内径均为250mm，管壁绝对粗糙度ε＝0.15mm，管长为50m(不包括进、出塔及管出口阻力损失的当量长度)。试求鼓风机的有效功率(摩擦因数计算式参见题14)。17．如图1-29所示，水自高位槽经总管流入两支管A和B，然后排入大气。管道内径均为27mm，4管内摩擦因数可取为0.025，总管上的所有局部阻力当量长度m1.1Oel，当阀门KA、KB全开时，支管A和B上的所有局部阻力当量长度分别为m8.9Ael和m9Bel。现阀门KA全开，(1)若将阀门KB半开，此时支管A中的流量为0.5m3/h，则支管B中流量为多少？(2)若将阀门KB全开，则支管A中是否有水流出？18．温度298K、压力12MPa(绝压)的氮气通过总长30m、内径25mm的水平无缝钢管，以1.25kg/s的流率送至合成氨厂。假设流体作等温流动，管壁绝对粗糙度为0.05mm，氮气粘度为2×10-5Pa·s。求管道上的压降。19．一水泵将20℃的清水从水池送到洗涤塔和高位槽，如图1-30所示。泵出口处a与分叉点b之间的管道内径0.1m，管长40m(包括文丘里管阻力及所有局部阻力的当量长度在内)；分叉点b与高位槽之间的管道内径0.05m，管长45m，分叉点b与洗涤塔之间的管道内径0.05m，管长60m(以上长度均包括所有局部阻力的当量长度在内)，所有管道的摩擦因数均可取为0.025。高位槽通大气，洗涤塔顶部压力为0.1MPa(表压)，文丘里流量计喉部截面积与收缩管人口截面积之比为1：4，收缩管阻力系数1.0。当文丘里流量计所连的水银U形压差计读数R=269mm时，求总管ab及两支管内的流速和泵出口处a点的压力。20．如图1-31所示，两贮槽A和B内的某种石油产品各通过一条直径0.3m、长1.5km的管道流向汇合点D，然后再经一直径0.5m、长0.8km的管道流到贮槽C中。开始时，A槽内的液面比C槽的高10m，而B槽内的液面比A槽的高7m。取管壁绝对粗糙度为0.2mm。试计算液体的初始排液量(kg/s)。已知该石油产品的密度为870kg/m3，粘度为0.7mPa·s。因管路很长，局部阻力和动能项均可忽略。摩擦因数计算式可参见题14。