三、本章例题例1-1 如本题附图所示,用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D为3m,油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品,其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时,贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm后,贮槽中排放出油品的质量。m-|||-H-|||-H1 工 D t-|||-R1-|||-C-|||-ZZ-|||-1-1 附图解:本题只要求出压差计油面向下移动30mm时,贮槽内油面相应下移的高度,即可求出排放量。首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况,然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。设压差计中油面下移h高度,槽内油面相应下移H高度。不管槽内油面如何变化,压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。故当压差计中油面下移h后,油柱高度没有变化,仍为h1,但因右侧水银面也随之下移h,而左侧水银面必上升h,故压差计中指示剂读数变为(R-2h),槽内液面与左侧水银面间的垂直距离变为(H1-H-h)。m-|||-H-|||-H1 工 D t-|||-R1-|||-C-|||-ZZ-|||-1-1 附图1-24 在直径D=40mm的管路中一文丘里管,文丘里管喉部直径为10mm,喉部接一细管,细管一端浸入池水中。已知管内水的流量为×10-3m3/s,池水沿细管上升,若不计阻力损失,文丘里管入口断面的压强为多少

[答:×105Pa]

1-25 高位槽内水深为1m并保持恒定,高位槽底部接一高8m的垂直管,若不计阻力损失,试求以下几种情况下管内流速及管路入口断面A的压强:

(1)容器内的压强为大气压;

(2)容器内的压强为×104Pa;

(3)容器内保持×104Pa的真空度;

(4)容器内的压强为大气压,但垂直管延长至20m(水温为20℃)。

[答:(1),;(2)s,;(3)s,;(4)s, kPa]

1-26 在容器侧壁开一直径为d=20mm的小孔,容器内的水面维持恒定并高于小孔中心,试求:(1)通过小孔流出的水量(小孔的流量系数为);

(2)在小孔处接一长度L=的水平短管,直管阻力系数,水的流量有何变化(3)将短管延长至3m,仍为,水的流量为多少

(4)试说明以上三种情况流量变化的原因,并计算水平管为多长时,其流量刚好与小孔流量相等

[答:(1)×10m/s;(2)×10m/s;(3)×10m/s;(4)孔流系数C是综合考虑了缩脉,能量损失等多种因素的校正系数,是由实验测定的。上述计算结果表明直接小孔流出的水流由于缩脉,摩擦等因素其能量是很大的,可近似计算相当于短管的阻力损失]

1-27 如图所示管路从A水池向B水池输水,已知各段管长均为,管径均为100,上游水池面积S-4为100,下游水池面积S3为80,H-4=10,H3=4。忽略各种局部阻力,为使上游水池水位下降1,需多少时间(设阻力系数均为)[答:]

1-28 有一真空管路,管长,管径,管壁粗糙度,管内是温度为300K的空气,已知管内质量流量为s,出口端压强为,求管路入口端压强为多少[答: kPa]

1-29 鼓风机将车间空气抽入截面为200mm×300mm、长155m的风道内(粗糙度e=),然后排至大气中,体积流量为s。大气压力为750mmHg,温度为15℃。求鼓风机的功率,设其效率为。[答:]

1-30 在20℃下将苯液从贮槽中用泵送到反应器,经过长40m的φ57×的钢管,管路上有两个90°弯头,一个标准阀(按1/2开启计算)。管路出口在贮槽的液面以上12m。贮槽与大气相通,而反应器是在500kpa下操作。若要维持s的体积流量,求泵所需的功率。泵的效率取。[答:605W]

1-31 30℃的空气从风机送出后流经一段直径200mm长20m的管,然后在并联的管内分成两段,两段并联管的直径均为150mm,其一长40m,另一长80m;合拢后又流经一段直径200mm长30m的管,最后排到大气。若空气在200mm管内的流速为10m/s,求在两段并联管内的流速各为多少,又求风机出口的空气压力为多少。[答:u=s,u=s;风机出口p=65mmHO]

1-32 一酸贮槽通过管道向下方的反应器送酸,槽内液面在管出口以上。管路由φ38×无缝钢管组成,全长(包括管件的当量长度)为25m。粗糙度取为。贮槽内及反应器内均为大气压。求每分钟可送酸多少m1。酸的密度ρ=1650kg/m2,粘度μ=12cP。[答:min]