12． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s的流速在管内流动，设料液在管内流动
1
时的能量损失为20J/kg（不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在
1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:
Z1g?p1?12u1?Z2g?2p2???12u2??Wf
2题12 附图
2 简化: H?(u2??Wf)/g
1 ?(?1?20)?9.81?2.09m
221
13．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm的无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
解: 以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以
1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:
p1?12gu1?Z1?2p2?g??12gu2?Z2?2?hf
题13 附图
简化:
p1?12gu2?Z2?2?g?hf
其中: u2?Vs?4?20.1/600.785?0.0322?2.07m/s
d 代入: p1??g(12gu2?Z2?2?hf)
?1830?9.81?(
12?9.81?2.072?10?3.5)
?246.3kPa(表压)
14．如附图所示，某鼓风机吸入管内径为200mm，在喇叭形进口处测得U形压差计读数R＝15mm（指示液为水），空气的密度为1.2 kg/m3，忽略能量损失。试求管道内空气的流量。
2
6
题14 附图
解: 如图,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程: Z1g?p1?12u1?Z2g?2p2???12u2??Wf
2 其中: Z1?Z2, 简化: 0?p212u1?0,p1(表)?0,?Wf?0
??u2
2 而: p2???HoRg??1000?9.81?0.015??147.15Pa
2
?12u2?2147.151.2
u2?15.66m/s 流量: Vs??4du2?0.785?0.2?15.66?0.492m/s?1771m/h
2233
15．甲烷在附图所示的管路中流动。管子的规格分别为φ219×6mm和φ159×4.5mm，在操作条件下甲烷的平均密度为1.43 kg/m3，流量为1700m3/h。在截面1和截面2之间连接一U形压差计，指示液为水，若忽略两截面间的能量损失，问U形压差计的读数R为多少？
解: 在1, 2截面间列柏努力方程:
Z1g?P1?1212u1?Z2g?2p2?p1?2?122 u2??Wf
21
R
简化:
??u1?2p2?12?12u2
题15 附图
2 或: p1?p2?? 其中: u1?Vs0.785dd1d221(u2?u1) 1700/36000.785?0.20720715022?2?14.04m/s
u2?u1()?14.04?(2)?26.74m/s
2 ?p1?p2?1.43?12?(26.74?14.04)?370.3Pa
2 又 p1?p2?R(?0??)g?R?0g ?R?p1?p2?370.31000?9.81?0.038m?38mm
?0g 7
16．如附图所示，用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m。输送量为30 m3/h，此时管路的全部能量损失为40J/kg。设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。
解: 在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程:
Z1g?p1?12u1?We?Z2g?2p2???12u2??Wf
2 简化: We?Z2g??Wf
?30?9.81?40?334.3J/kg Pe?ms?We?Vs?We? P?
17．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40×103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。
解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:
Z1g?p1p1?12u1?We?Z2g?2303600?1000?334.3?2.786kW
Pe??2.7860.7?3.98kW
题17 附图
p2??2?12u2??Wf
2简化:
??We?Z2g?p2?12?12u2??Wf
We?p2?p1?ms?u2?Z2g??Wf
32 u2??240?10?0.785d?6003600?1.2m/s 20.785?0.146 ?We?(1.3?2.0)?10600?12?1.2?30?9.81?150
2 ??721.6J/kg
8
? 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中
18．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×2.5mm。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为75 kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为?Wf?uJ/kg（u为水在管内的流速）。试求：
（1）高位槽的液面高度；
（2）阀门全开时水在管内的流量（m3/h）。
解: (1) 阀门全关,水静止
p??gh
题18 附图
21 h ?h?p?g?78?103310?9.81?7.95m
(2) 阀门全开:
在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程: Z1g?p1?12u1?Z2g?2p2???12u2??Wf
2 简化: Z1g?p2??12u2??Wf
2 7.95?9.81?75?1010003?12u2?u2
22解之: u2?1.414m/s
? 流量: Vs??4du2?0.785?0.04?1.414?1.776?1022?3m/s
3 ?6.39m3/h
19．附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m3，循环量为45 m3/h。管路的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：
（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？
（2）若A处压力表的读数为153kPa，则B处压力表的读数为多少？
解: (1) 对于循环系统:
题19 附图
9
He??hf?9?12?21m Pe?He?Vs?g?21?45 ?轴功率:P?Pe?3600?1100?9.81?2.83kW
2.830.7??4.04kW
(2) A?B列柏努力方程:
pA?12guA?ZA?2pB?g?g?12guB?ZB??hfAB
2 简化:
pA?g?pB?g3?ZB??hfAB
15?3?10?pB?1100?9.81?(7?9) ?pB??19656pa(表)
? B处真空度为19656 Pa。
20．25℃水在φ60×3mm的管道中流动，流量为20m3/h，试判断流型。
解: 查附录25℃水物性:
??996.95kg/m,Vs0.785ddu?23??0.903cP
20 u??36000.785?0.0542?2.43m/s
Re??
??0.054?996.95?2.430.903?10?3?1.45?10?4000
5为湍流
21．运动粘度为3.2×105m2/s的有机液体在φ76×3.5mm的管内流动，试确定保持管内层流
－
流动的最大流量。
解: Re?du??du?2000
?? ?umax? ?Vmax?
2000?d?2000?3.2?100.069?5?0.927m/s
?4dumax?0.785?0.06922?0.927?3.46?10?3m/s
310