第一章流体流动与输送。
1-2 某油水分离池液面上方为常压，混合液中油（o）与水（w）的体积比为5:1，油的密度为0 = 830kg·m-3，水的密度为 = 1000kg·m-3。池的液位计读数hc=1.
1m。试求混合液分层的油水界面高hw 和液面总高度(hw + ho)。
解：如图所示。
0gh0 + ghw = ghc
h0 : hw = 5:1
∴ 50ghw + ghw = ghc
h0 +hw = 6 hw = 6 × 0.214 = 1.284m习题 1-2 附图。
1-4 如图所示，在流化床反应器上装有两个u型水银压差计，测得r1 = 420mm，r2 = 45mm，为防止水银蒸汽扩散，于u型管通大气一端加一段水，其高度r3 = 40mm。试求a、b两处的表压强。
解：pa = gr3 + hggr2
= 6396（表压）
pb = pa + hggr1 = 6396 + 13600×9.81×0.42
= 62431（pa）（表压）
1-5 为测量直径由d1= 40mm到d2= 80mm的突然扩大的局部阻力系数，在扩大两侧装一u型压差计，指示液为ccl4，。当水的流量为2.78×10-3m3·s-1时，压差计读数r为165mm，如图所示。
忽略两侧压口间的直管阻力，试求局部阻力系数。
解：在两测压口截面间列能量衡算式
z1 = z2
习题 1-5 附图。
等压面a-b，则。
= -971.2pa
理论值。相对误差
1-6 如图所示于异径水平管段两截面间连一倒置u型管压差计，粗、细管的直径分别为60×3.5mm与42×3mm.当管内水的流量为3kg·s-1时，u型管压差计读数r为100mm，试求两截面间的压强差和压强降。
解：在两测压口截面间列能量衡算式
z1 = z2
压强差 p1 - p2 = gr = 1000×9.81×0.1= 981pa
习题 1-6 附图。
压强降 1-8 若管路的长度和流体流量不变，用加粗管径来减小阻力损失。讨论下面三种情况下，当管径增大30%时。阻力损失减少的百分比。
1) 流体在管内层流；
2) 流体在光滑管内湍流，re =105；
3) 管内流动处于阻力平方区， =0.11(/d)0.25
解： (1) 层流时
(2) re = 105时，光滑管为常数。
3) 流动处于阻力平方区， =0.11(/d)0.25，若一定：
1-9 列管换热器的管束有13根25×2.5mm的钢管组成。平均温度为50℃的空气以9m·s-1的速度在列管内流动，管内压强为1.
96×105pa(表压)，当地大气压为9.87×104pa，标准状况下空气的密度0 = 1.293kg·m-3。
试求换热器内：
1) 空气的质量流量；
2) 操作条件下空气的体积流量；
3) 换算为标准状况下的体积流量。
解：操作压强 p = 1.96×105 + 9.87×104 = 2.947×105pa
操作条件下空气的密度为。
1) qm = ua = 9×13××0.022 ×3.179 = 0.117kg ·s-1
2) qv = ua = 9×13××0.022 = 0.0368 m3·s-1
3) qv,0 = qm/0 = 0.117/1.293 =0.0905 m3·s-1
1-10 密度为830kg·m-3、粘度为5×10-3pa·s的液体，在管径为20×2.5mm的水平钢管内输送，流速为0.6 m·s-1。试计算：
1) 雷诺准数；
2) 局部速度等于平均速度处距管轴的距离；
3) 流体流程为15m管长时压强降多少帕？
解：(1) (层流)
(2) 层流时半径r处的速度为u，而且。
层流时平均速度
3) 压降。
1-11 采用如图所示装置测定90°弯头的局部阻力系数，已知ab段直管总长10m，管径57×3.5mm，摩擦系数为0.03，水箱水位恒定。
测得ab两截面测压管的水柱高差△h = 0.45m，管内水的流量为0.0023 m3·s-1。
求弯头的局部阻力系数。
解：在a、b两截面间列能量衡算式
式中 zb = 0 ua = ub = u
习题 1-11 附图。
则 0.45×9.81 = 4.415 j·kg-1
解得 1-12 如图水流经扩大管段，管径d1 = 100mm，d2 = 200mm，水在粗管内流速u2 = 2.2 m·s-1。试确定水流经扩大管时水银压差计中哪一侧水银面高及压差计的读数。
压差计测压口间距离h =1.5m。计算时忽略水在管内流动的摩擦阻力。
解：(1) 在管路两测压口截面间列能量衡算式。
即。式中 z1 -z2 = 1.5m u2 = 2.2 m·s-1
u1a1 = u2a2 习题1-12 附图。
u1 = 4u2 = 4×2.2 =8.8 m·s-1突然扩大
则压差计水银柱右侧高。
(2) 取等压面a-b
p1 + 1.5g + xg + rhgg = p2 +(x+r)g
1-13 某水泵的吸入口高出水池液面3m，吸入管直径为50mm（ =0.2mm）。管下端装有一带滤水网的底阀(=10)，底阀至真空表间的直管长8m，其间有一个90标准弯头(=7.
5)。试计算当吸输水量为0.05m3·s-1时，泵吸入口处水银压差计读数为多少mmhg?
操作温度为20℃。又问当泵的吸水量增加时，该真空表的读数是增大还是减小？（20℃时水的密度=998kg·m-3，=1.
005×10-3pa·s）
解：如图所示，取截面-2
式中 z1 = 0 z2 = 3m p1 = 0(表压) u1 = 0
/d = 0.2/50 = 4×10-3 查得 =0.029
a)3×998×9.81- -998 -1000 × 50.04 = 8.27×104pa(表压)
rg = 8.27×104
由式(a)可知，流量增大，u2 增大，∑hf,1-2 增大，所以p2减小(绝压)，即真空度增大，真空表读数增大。
1-15 附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水密度为1100kg·m-3，循环量为0.0125m3·s-1。
管路的直径相同，盐水由a流径两个换热器而至b的能量损失为98.1j·kg-1, 由b流至a的能量损失为49 j·kg-1，试计算：
1) 若泵的效率为70％时，泵的轴功率为若干kw。
2) 若a处的压强表读数为2.5×105pa时，b处的压强表读数为若干帕？
解：在a、b两截面间列能量衡算方程
za-zb = 7m ua = ub pa = 2.5×105pa(表压)
pb = pa +(za-zb) g -∑hf,a-b
6.66×104pa
在b、a两截面间列能量衡算方程。
ne = weqv = 147×0.0125×1100 = 2022w
1-16 如图所示用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，贮槽水位维持恒定，管路的直径均为76×2.5mm。在操作条件下，泵入口处真空表读数为-2.
47×104pa；水流经泵前吸入管和泵后排出管的能量损失分别为∑hf,1=2u2与∑hf,2=10u2，u为管内流速 （m·s-1）。排水管与喷头连接处的压强为9.5×104pa（表压）。
试求泵的有效功率。
解：在贮槽液面1-1和真空表连接处2-2截面间列能量衡算式。
式中 z1 = 0 z2 = 1.5m u1 = 0 ∑hf,1-2 = 2u22
p1 = 0 (表压) p2 = 2.47×104pa (表压)
解得 u2 = 2m·s-1
习题 1-16 附图。
在贮槽液面1-1和排水管与喷头连接处截面3-3截面间列能量衡算式。
z1 = 0 z3 = 14m p1 = 0 (表压) p3 = 9.5×104pa (表压)
u1 = 0 u3 = u2 = 2m·s-1
ne = weqv = 282.3 ××0.076 – 2 × 2.5 ×10-3)2 × 2 × 1000 = 2235w
1-18 附图所示为一测量气体的装置。在操作条件下，气体的密度为0.5kg·m-3，粘度为0.
02mpa·s，ab管段内径为10mm，锐孔阻力的当量长度为10m，其他阻力忽略不计。假设气体密度不变，当水封管中水上升高度h = 42mm时，求气体通过ab段的流速和流量。
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