习题7附图解：流体流动概述8. 密度为1800 kg/m3的某液体经一内径为60 mm的管道输送到某处 ， 若其平均流速为0.8 m/s ， 求该液体的体积流量（m3/h）、质量流量（kg/s）和质量通量kg/(m2s) 。
解： 9在实验室中 ， 用内径为1.5 cm的玻璃管 。

8、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 ， 10有一装满水的储槽 ， 直径1.2 m ， 高3 m 。
现由槽底部的小孔向外排水 。
小孔的直径为4 cm ， 测得水流过小孔的平均流速u0与槽内水面高度z的关系为：试求算（1）放出1 m3水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m3）；（2）又若槽中装满煤油 ， 其它条件不变 ， 放出1m3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m3）？解：放出1m3水后液面高度降至z1 ， 则由质量守恒 ， 得 ，（无水补 。

9、充）(A为储槽截面积)故有 即 上式积分得 11如本题附图所示 ， 高位槽内的水位高于地面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为水在管内的平均流速（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122 。

10、0 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习题13附图 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 。
已知储罐内液面维持恒定 ， 其上方压力为1.0133105 Pa 。
流体密度为800 kg/m3 。
精馏塔进口 。

11、处的塔内压力为1.21105 Pa ， 进料口高于储罐内的液面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 。
解：在截面和截面之间列柏努利方程式 ， 得习题14附图14本题附图所示的贮槽内径D=2 m ， 槽底与内径d0为32 mm的钢管相连 ， 槽内无液体补充 ， 其初始液面高度h1为2 m（以管子中心线为基准） 。
液体在管内流动时的全部能量损失可按hf=20 u2计算 ， 式中的u为液体在管内的平均流速（m/s） 。
试求当槽内液面下降1 m时所需的时间 。
解：由质量衡算方程 ， 得（1）（2）（3）将式（2） ， （3）代入式（1）得即 （4）在贮 。

12、槽液面与管出口截面之间列机械能衡算方程即 或写成 （5）式（4）与式（5）联立 ， 得即 i.c. =0 ， h=h1=2 m；= ， h=1m 积分得 动量传递现象与管内流动阻力15某不可压缩流体在矩形截面的管道中作一维定态层流流动 。
设管道宽度为b ， 高度2y0 ， 且by0 ， 流道长度为L ， 两端压力降为 ， 试根据力的衡算导出（1）剪应力随高度y（自中心至任意一点的距离）变化的关系式；（2）通道截面上的速度分布方程；（3）平均流速与最大流速的关系 。
解：（1）由于by0 ,可近似认为两板无限宽 ， 故有 （1）（2）将牛顿黏性定律代入（1）得上式积分得 （2）边界条件为 y=0 ， u=0 ， 代入式（2）中 ， 得 C=-因此。

13、（3）（3）当y=y0 ， u=umax故有 再将式（3）写成 （4）根据ub的定义 ， 得16不可压缩流体在水平圆管中作一维定态轴向层流流动 ， 试证明（1）与主体流速u相应的速度点出现在离管壁0.293ri处 ， 其中ri为管内半径；（2）剪应力沿径向为直线分布 ， 且在管中心为零 。
解：（1） （1）当u=ub 时 ， 由式（1）得解得 由管壁面算起的距离为 （2）由 对式（1）求导得 故 （3）在管中心处 ， r=0 ， 故=0 。
17流体在圆管内作定态湍流时的速度分布可用如下的经验式表达试计算管内平均流速与最大流速之比u /umax 。
解：令18某液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动 。

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标题：化工|化工原理上课后习题( 二 )