1、1绪论【0-1】1m3水中溶解 0.05kmol CO2，试求溶液中 CO2的摩尔分数，水的密度为100kg/m3。解解 水CO2的摩尔分数【0-2】在压力为 101325、温度为 25条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数、质量分数、浓度、质量浓度表示。解解(1)甲醇的饱和蒸气压(2)空气中甲醇的组成摩尔分数质量分数浓度质量浓度【0-3】1000kg 的电解液中含质量分数 10%、的质量分数 10%、的质量分数 80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含50%、2%、48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离
2、的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的量保持一定。解解电解液 1000kg浓缩液中10000.l=100kg=0.5（质量分数）10000.l=100kg=0.02（质量分数）10000.8=800kg=0.48（质量分数）在全过程中，溶液中量保持一定，为 100kg浓缩液量为200kg 浓缩液中，水的含量为 2000.48=96kg，故水的蒸发量为 800-96=704kg浓缩液中的含量为 2000.02=4kg，故分离的量为 100-4=96kg2第一章流体流动流流体体的的压压力力【1-1】容器 A 中的气体表压为 60kPa，容器 B 中的气体真空度为Pa。试分别求出
3、 A、B 二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。解解标准大气压力为 101.325kPa容器 A 的绝对压力容器 B 的绝对压力【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa 和 157kPa，当地大气压力为 101.3kPa。试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。解解 进口绝对压力出口绝对压力进、出口的压力差流流体体的的密密度度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为 0.4，试求该混合液在 20下的密度。解解正庚烷的摩尔质量为，正辛烷的摩尔质量为。将摩尔分数换算为质量分数正庚烷的质量分数正辛烷的质量分数从附录四查得 20下正庚
4、烷的密度，正辛烷的密度为混合液的密度【1-4】温度 20，苯与甲苯按 4:6 的体积比进行混合，求其混合液的密度。解解20时，苯的密度为，甲苯的密度为。混合液密度【1-5】有一气柜，满装时可装混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为3操作压力的表压为 5.5kPa，温度为 40。试求：(1)混合气体在操作条件下的密度；(2)混合气体的量为多少。解解混合气体的摩尔质量(1)混合气体在操作条件下的密度为(2)混合气体，摩尔体积为混合气体的量为流流体体静静力力学学【1-6】如习题 1-6 附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出 2m，当地大气压力为 101
5、.2kPa。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解解管中水柱高出槽液面 2m，h=2m 水柱。(1)管子上端空间的绝对压力在水平面处的压力平衡，有(2)管子上端空间的表压(3)管子上端空间的真空度(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为习题 1-6 附图4【1-7】在 20条件下，在试管内先装入 12cm 高的水银，再在其上面装入 5cm 高的水。水银的密度为，当地大气压力为。试求试管底部的绝对压力为多少 Pa。解解水的密度【1-8】如习题 1-8
6、 附图所示，容器内贮有密度为的液体，液面高度为 3.2m。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为 2m 及 1m，容器上部空间的压力（表压）为 29.4kPa。试求：(1)压差计读数（指示液密度为）；(2)A、B 两个弹簧压力表的读数。解解容器上部空间的压力液体密度，指示液密度(1)压差计读数 R=?在等压面(2)【1-9】如习题 1-9 附图所示的测压差装置，其 U 形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。若指示液读数为，试求 A、B 两点的压力差。解解等压面由以上三式，得习题 1-8 附图习题 1-9 附图5已知，【1-10】常温的水在如习题 1-10 附图所示的管路中流动，为测量
7、 A、B 两截面间的压力差，安装了两个串联的 U 形管压差计，指示液为汞。测压用的连接管中充满水。两 U 形管的连接管中，充满空气。若测压前两 U 形压差计的水银液面为同一高度，试推导 A、B 两点的压力差与液柱压力汁的读数之间的关系式。解解设测压前两 U 形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为 H。在等压面处因，由上两式求得因故【1-11】力了排除煤气管中的少量积水，用如习题 1-11附图所示水封设备，使水由煤气管路上的垂直管排出。已知煤气压力为（表压），试计算水封管插入液面下的深度 h 最小应为若干米。解解流流量量与与流流速速【1-12】有密度为的液体，在内径为 60mm 的管中输送到
8、某处。若其流速为，试求该液体的体积流量、质量流量与质量流速。解解(1)体积流量(2)质量流量习题 1-11 附图习题 1-10 附图6(3)质量流速【1-13】如习题 1-13 附图所示的套管式换热器，其内管为，外管为。内管中有密度为、流量为的冷冻盐水流动。内、外管之间的环隙有绝对压力为，进、出口平均温度为，流量为的气体流动。在标准状态下，气体的密度为。试求气体和盐水的流速。解解液体内管内径液体质量流量，体积流量流速气体质量流量密度体积流量流速习题 1-13 附图习题 1-14 附图【1-14】如习题 1-14 附图所示，从一主管向两支管输送 20的水。要求主管中水的流速约为，支管 1 与支管
9、 2 中水的流量分别为。试计算主管的内径，并从无缝钢管规格表中选择合适的管径，最后计算出主管内的流速。解解主管的流量体积流量，流速7管径选择无缝钢管，内径为，主管内水的流速连连续续性性方方程程与与伯伯努努利利方方程程【1-15】常温的水在如习题 1-15 附图所示的管路中流动。在截面 1 处的流速为，管内径为 200mm，截面 2 处的管内径为 100mm。由于水的压力，截面 1 处产生 1m 高的水柱。试计算在截面 1 与 2 之间所产生的水柱高度差 h 为多少（忽略从 1 到 2 处的压头损失）?解解另一计算法计算液柱高度时，用后一方法简便。【1-16】在 习题 1-16 附 图 所示 的
10、 水 平 管路 中，水 的 流量 为。已 知 管内 径,，液柱高度。若忽略压头损失，试计算收缩截面 2 处的静压头。解解水的体积流量，习题 1-15 附图习题 1-16 附图8截面 1 处的流速截面 2 处的流速在截面 1 与 2 之间列伯努利方程，忽略能量损失。截面 2 处的静压头水柱负值表示该处表压为负值，处于真空状态。【1-17】如习题 1-17 附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为。当出水阀全关闭时，压力表读数为 30.4kPa。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa。设压力表之前管路中的压头损失为 0.5m 水柱，试求水的流量为多少?解解出水阀全关闭时，压力表读数 30
11、.4kPa（表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度 h阀门开启后，压力表读数（表压）从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速水的流量【1-18】若用压力表测得输送水、油（密度为）、98%硫酸(密度为)的某段水平等直径管路的压力降均为 49kPa。试问三者的压头损失的数值是否相等？各为多少米液柱？习题 1-17 附图9解解从伯努利方程得知，等直径水平管的压头损失与压力降的关系为。【1-19】如习题 1-19 附图所示，有一高位槽输水系统，管径为。已知水在管路中流动的机械能损失为(u为管内流速)。试求水的流量为多少。欲使水的流量增加 20%，应将高位槽水面升高多少米？解解管径，
12、机械能损失(1)以流出口截面处水平线为基准面，水的流量(2)高位槽应升高【1-20】如习题 1-20 附图所示，用离心泵输送水槽中的常温水。泵的吸入管为，管的下端位于水面以下 2m，并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为。若截面处的真空度为 39.2kPa，由截面至截面的压头损失为。试求：(1)吸入管中水的流量，；(2)吸入口截面的表压。解解管内径，水密度截面处的表压，水槽表面（表压）习题 1-19 附图习题 1-20 附图10(1)从为基准面，压头损失水的流量(2)从流流体体的的黏黏度度【1-21】当温度为 20及 60时，从附录查得水与空气的黏度各为多少？说明黏度与温度的关系。解解206
13、0水空气水温度升高，黏度减小；空气温度升高，黏度增大。雷雷诺诺数数与与流流体体流流动动类类型型【1-22】25的水在内径为 50mm 的直管中流动，流速为 2m/s。试求雷诺数，并判断其流动类型。解解25，水的黏度，密度，管内径，流速【1-23】(1)温度为 20、流量为的水，在的直管中流动，试判断流动类型；(2)在相同的条件下，水改为运动黏度为的油，试判断流动类型。解解(1)11流速雷诺数(2)雷诺数【1-24】20的水在在的直管内流动。试求：(1)管中水的流量由小变大，当达到多少时，能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动黏度为的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？解解
14、(1)水，20，体量流量(2)管管内内流流体体流流动动的的摩摩擦擦阻阻力力损损失失【1-25】如习题 1-25 附图所示，用 U 形管液柱压差计测量等直径管路从截面 A 到截面B 的摩擦损失。若流体密度为，指示液密度为，压差计读数为R。试推导出用读数 R 计算摩擦损失的计算式。解解从截面 A 到截面 B 列伯努利方程，截面 A 为基准面，则得液柱压差计 1-1 为等压面由式得此式即为用 U 形管压差计测量流体在两截面之间流动的摩擦损失的计算式。【1-26】如习题 1-26 附图所示，有的水平管与垂直管，其中有温度为 20的水流动，流速为。在截面 A 与截面 B 处各安装一个弹簧压力表，两截面的
15、距离为习题 1-25 附图126m，管壁的相对粗糙度。试问这两个直管上的两个弹簧压力表读数的差值是否相同？如果不同，试说明其原因。如果用液柱压差计测量压力差，则两个直管的液柱压力计的读数 R 是否相同？指示液为汞，其密度为。解解已知管内径，水的温度 t=20密度，黏度，流速雷诺数湍流管壁相对粗糙度查得摩擦系数这两个直管的摩擦阻力损失相同，为(1)弹簧压力表读数之差值水平管在 A、B 两截面列伯努利方程因，故得垂直管在 A、B 两截面间列伯努利方程，以截面 A 为基准面，上述计算结果表明，垂直管的大于水平管的。这是因为流体在垂直管中从下向上流动时，位能增大而静压能减小。(2)U 形管液柱压差计的
16、读数 R水平管与前面相同，由伯努利方程得习题 1-26 附图13另从 U 形管压差计等压面处力的平衡，求得由式与式，求得垂直管与前面相同，由伯努利方程得另从 U 形管压差计等压面处力的平衡，求得由式，求得从上述推导可知，垂直管与水平管的液柱压差计的读数 R 相同。有了读数 R 值，就可以分别用式求得水平管及垂直管的。【1-27】有一输送水的等直径（内径为d）垂直管路，在相距H高度的两截面间安装一U 形管液柱压差计。当管内水的流速为时，测得压差计中水银指示液读数为R。当流速由增大到时，试求压差计中水银指示液读数是R的多少倍。设管内水的流动处于粗糙管完全湍流区。解解从习题 2-25 与习题 2-28 可知，U 形管液柱压差计的读数 R 与两截面间流体流动的摩擦损失成正比，即。又知道，在粗糙管完全湍流区为阻力平方区，即摩擦损失与流体流速的平方成正比，。由上述分析可知因此【1-28】水的温度为 10，流量为，在直径、长为 100m 的直管14中流动。此管为光滑管。(1)试计算此管路的摩擦损失；(2)若流量增加到，试计算其摩擦损失。解解水在 10时的密度，黏度，光滑管。(1)体积流量流速雷诺数摩
