习　　题

静压强及其应用

1-1　用附图所示的U形压差计测量管道A点的压强，U形压差计与管道的连接导管中充满水。指示剂为汞，读数R=120mm，当地大气压p_a=760mmHg，试求：（1）A点的绝对压强，Pa；（2）A点的表压，Pa。

1-2　一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m³。液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求：（1）人孔盖共受多少液柱静压力（N）；（2）槽底面所受的压强是多少（Pa）？

1-3　附图为一油水分离器。油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。油由上部溢出，水由底部经一倒U形管连续排出。该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H_s=500mm，油的密度为780kg/m³，水的密度为1000kg/m³。今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒U形出口管顶部距分界面的垂直距离H应为多少？

因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。

1-4　用一附图所示的复式U形压差计测定水管A、B两点的压差。指示液为汞，其间充满水。今测得h₁ =1.20m，h₂ =0.3m，h₃ =1.30m，h₄ =0.25m，试以N/m²为单位表示A、B两点的压差Δp。

1-5　附图所示的汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，凝液与水沿大气腿流至地沟排出，现已知器内真空度为82kPa，当地大气压为100kPa，问其绝对压为多少（kPa）？并估计大气腿内的水柱高度H为多少（m）？

质量守恒

1-6　某厂用ϕ114 mm×4.5mm的钢管输送压强p=2MPa（绝压）、温度为20℃的空气，流量为6300Nm³/h（N指标准状况：0℃，101.325kPa）。试求空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。

机械能守恒

1-7　水以60m³/h的流量在一倾斜管中流过，此管的内径由100mm突然扩大到200mm，见附图。A、B两点的垂直距离为0.2m。在此两点间连接一U形压差计，指示液为四氯化碳，其密度为1630kg/m³。若忽略阻力损失，试求：（1）U形管两侧的指示液液面哪侧高，相差多少（mm）？（2） 若将上述扩大管道改为水平放置，压差计的读数有何变化？

1-8　如附图所示，某鼓风机吸入管直径为200mm，在喇叭形进口处测得U形压差计读数R=25mm，指示剂为水。若不计阻力损失，空气的密度为1.2kg/m³，试求管道内空气的流量。

1-9　附图所示为马利奥特容器，其上部密封，液体由下部小孔流出。当液体流出时，容器上部形成负压，外界空气自中央细管吸入。试以图示尺寸计算容器内液面下降0.5m所需的时间。小孔直径为10mm。

设小孔的孔流系数C₀=0.62。

1-10　如附图所示，水以3.77×10^-3m³/s的流量流经一扩大管段。细管直径d=40mm，粗管直径D=80mm，倒U形压差计中水位差R=170mm。求水流经该扩大管段的阻力损失H_f，以J/N表示。

流动的内部结构

1-11　如附图所示，活塞在汽缸中以0.8m/s的速度运动，活塞与汽缸间的缝隙中充满润滑油。已知汽缸内径D=100mm，活塞外径d=99.96mm，宽度l=120mm，润滑油黏度为100mPa·s。油在汽缸壁与活塞侧面之间的流动为层流，求作用于活塞侧面的黏性力。

1-12　附图所示为一毛细管黏度计，刻度a～b间的体积为3.5mL，毛细管直径为1mm。若液体由液面a降至b需要80s，求此液体的运动黏度。

提示：毛细管两端b和c的静压强都是1atm，a与b间的液柱静压及毛细管表面张力的影响均忽略不计。

1-13　如附图所示，黏度为μ、密度为ρ的液膜沿垂直平壁自上而下作均速层流流动，平壁的宽度为B，高度为H。现将坐标原点放在液面处，取液层厚度为y的一层流体作力平衡。该层流体所受重力为（yBH）ρg。此层流体流下时受相邻液层的阻力为τBH。求剪应力τ与y的关系。并用牛顿黏性定律代入，以推导液层的速度分布。并证明单位平壁宽度液体的体积流量为

式中，δ为液膜厚度。

管路计算

1-14　如附图所示，某水泵的吸入口与水池液面的垂直距离为3m，吸入管直径为50mm的水煤气管（ε=0.2mm）。管下端装有一带滤水网的底阀，泵吸入口附近装一真空表。底阀至真空表间的直管长8m，其间有一个90°标准弯头。试估计当泵的吸水量为20m³/h时真空表的读数为多少（kPa）？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少？

1-15　如附图所示，一高位槽向用水处输水，上游用管径为50mm水煤气管，长80m，途中设90°弯头5个。然后突然收缩成管径为40mm的水煤气管，长20m，设有1/2开启的闸阀一个。水温20℃，为使输水量达3×10^-3m³/s，求高位槽的液位高度z。

1-16　如附图所示，黏度为30mPa·s 、密度为900kg/m³的液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视作不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度）。当阀全关时，阀前、后的压强计读数分别为0.09MPa与0.045MPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求：（1）管路的流量；（2）阀前、阀后压强计的读数有何变化？

1-17　在20℃下苯由高位槽流入某容器中，其间液位差5m且视作不变，两容器均为敞口。输送管为ϕ32mm×3mm无缝钢管（ε=0.05mm），长100m（包括局部阻力的当量长度），求流量。

1-18　如附图所示，某水槽的截面积A=3m²，水深2m。底部接一管子ϕ32mm×3mm，管长10m（包括所有局部阻力当量长度），管道摩擦系数λ=0.022。开始放水时，槽中水面与出口高差H为4m，试求水面下降1m所需的时间。

1-19　如附图所示管路，用一台泵将液体从低位槽送往高位槽。输送流量要求为2.5×10^-3m³/s。高位槽上方气体压强为0.2MPa（表压），两槽液面高度差为6m，液体密度为1100kg/m³。管道ϕ40mm×3mm，总长（包括局部阻力）为50m，摩擦系数λ为0.024。求泵给每牛顿液体提供的能量为多少？

1-20　如附图所示，水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。AB段管长6m，内径41mm。BC段长15m，内径25mm。BD段长24m，内径25mm。上述管长均包括阀门及其他局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项，分支点B的能量损失可忽略，试求：

（1）D、C两支管的流量及水槽的总排水量；（2）当D支管中的阀门关闭时，求水槽由C支管流出的水流量；

设全部管路的摩擦系数均可取0.03，且不变化，出口损失应另作考虑。

1-21　欲将5000kg/h的煤气输送100km，管内径为300mm，管路末端压强为0.15MPa（绝压），试求管路起点需要多大的压强？

设整个管路中煤气的温度为20℃，λ=0.016，标准状态下煤气的密度为0.85kg/m³。

流量测量

1-22　在一内径为300mm的管道中，用毕托管来测定平均分子量为60的气体流速。管内气体的温度为40℃，压强为101.3kPa，黏度为0.02mPa·s。已知在管道同一横截面上测得毕托管最大读数为30mmH₂O。问此时管道内气体的平均速度为多少？

1-23　在一直径为50mm的管道上装一标准的孔板流量计，孔径为25mm，U形管压差计读数为220mmHg。若管内液体的密度为1050kg/m³，黏度为0.6 mPa·s ，试计算液体的流量。

1-24　有一测空气的转子流量计，其流量刻度范围为400～4000L/h，转子材料用铝制成（ρ_铝=2670kg/m³），今用它测定常压20℃的二氧化碳，试问能测得的最大流量为多少（L/h）？

管路特性

1-25　如附图所示，拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中。塔顶压强为0.06MPa（表压）。全部输送管均为ϕ57mm×3.5mm无缝钢管，管长50m（包括局部阻力的当量长度）。碱液的密度ρ=1200kg/m³，黏度μ=2mPa·s。管壁粗糙度为0.3mm。试求：（1） 流动处于阻力平方区时的管路特性方程；（2） 流量为30m³/h时的H_e和P_e。

离心泵的特性

1-26　某离心泵在作性能实验时以恒定转速打水，当流量为71m³/h时，泵吸入口处真空表读数0.029MPa，泵压出口处压强计读数0.31MPa。两测压点的位差不计，泵进、出口的管径相同。测得此时泵的轴功率为10.4kW，试求泵的扬程及效率。

带泵管路的流量及调节

1-27　附图所示的输水管路，用离心泵将江水输送至常压高位槽。已知吸入管直径ϕ70mm×3mm，管长l_AB=15m，压出管直径ϕ60mm×3mm，管长l_CD=80m（管长均包括局部阻力的当量长度），摩擦系数λ均为0.03，DZ=12m，离心泵特性曲线为，式中H_e的单位为m；q_V的单位为m³/s。试求：（1）管路流量；（2）旱季江面下降3m时的流量。

1-28　某台离心泵的特性曲线可用方程表示。式中H_e为泵的扬程，m；q_V为流量，m³/min。现该泵用于两敞口容器之间送液，已知单泵使用时流量为1m³/min。欲使流量增加50%，试问应该将相同两台泵并联还是串联使用？ 两容器的液面位差为10m。

离心泵的安装高度

1-29　某离心泵的必需汽蚀余量为3.5m，今在海拔1000m的高原上使用。已知吸入管路的全部阻力损失为3J/N。今拟将该泵装在敞口水源之上3m处，试问此泵能否正常操作？该地大气压为90kPa，夏季的水温为20℃。

1-30　如附图所示，要将某减压精馏塔塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中真空度为67kPa（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸气压等于釜中绝对压强）。泵位于地面上，吸入管总阻力为0.87J/N，液体的密度为986kg/m³，已知该泵的必需汽蚀余量（NPSH）_r为3.7m， 试问该泵的安装位置是否适宜？ 如不适宜应如何重新安排？

离心泵的选型

1-31　如附图所示，从水池向高位槽送水，要求送水量为40t/h，槽内压强为0.03MPa （表压），槽内水面离水池水面16m，管路总阻力为4.1J/N。拟选用IS型水泵。试确定选用哪一种型号为宜？

往复泵

1-32　某单缸双动往复输水泵，每分钟活塞往复60次，活塞直径为200mm，活塞杆直径为30mm，活塞行程为300mm。实验测得此泵的输水量为0.018m³/s，求此泵的容积效率η_V。

气体输送机械

1-33　现需输送温度为200℃、密度为0.75kg/m³的烟气，要求输送流量为12700m³/h，全压为1.18kPa。工厂仓库中有一台风机，其铭牌上流量为12700m³/h， 全压为1.57kPa，试问该风机是否可用？