第一部分 化工原理 计算题
化工原理第一章习题库

化⼯原理第⼀章习题库第⼀章习题库⼀、选择题1、流体静⼒学基本⽅程式的使⽤条件是④。
①重⼒场中静⽌流体②重⼒场中不可压缩静⽌流体③重⼒场中不可压缩连续静⽌流体④重⼒场中不可压缩静⽌、连通着的同⼀连续流体2、如图1-1所⽰的开⼝容器内盛有油⾼度为(h1-h2),⽔的⾼度为h2,B 与B ’点处于同⼀⽔平⾯,B 与B ’之间压强⼤⼩的关系为①。
①P B >P B ’② P B3、下⾯不能减少U 形压差计测量误差的⽅法有④。
①减少被测流体与指⽰液之间的密度差②采⽤倾斜式微压计③双指⽰液微压计④加⼤被测流体与指⽰液之间的密度差 4、不可压缩流体在均匀直管内作定态流动时,平均速度沿流动⽅向的变化为③①增⼤②减⼩③不变④⽆法确定 5、如图所⽰,若甲管路总长(包括阀门当量长度)为⼄管路的4倍,甲管内径为⼄管内径的2倍。
流体在两管中均呈层流,那么甲管内平均流速是⼄管的①倍①u 甲=u ⼄②u 甲=2u ⼄③u 甲=1/2u ⼄④u 甲=1/4u ⼄ 6、如图所⽰,已知流体在管道A 、B 中呈层流状态,两管长度相等,可确定AB 管道的流量之⽐q vA /q vB 为③①2 ② 4 ③8 ④167、在⼀个⼤⽓压下,40℃的空⽓流经Ф159×6mm 的钢管,⽤⽪托测速计测定空⽓的流量,测速计管压强计的读数为13mmH2O ,则管道内空⽓的体积流量为③ m 3/h①130 ② 620 ③733 ④6338、⽤Ф159×4.5mm 的钢管,输送20℃的苯,在管路上装有⼀个孔径为78mm 的孔板流量计,⽤来测量管中苯的流量,孔板前后连接的U 型管液柱压强计的指⽰液为⽔银。
当压强计的读数R 为80mm 时,则到管中苯的流量为① m 3/h()21121p p g z z p gh =+ρ-=+ρ①51.2 ② 47.5 ③82 ④1809、⽔以⼀定流速流经如图所⽰⽂丘⾥管,在喉颈处接⼀⽀管与下部⽔槽相通。
化工原理(钟理)02551习题解答第一章流体流动习题及解答(上册)

流体流动习题解答1-1 已知甲城市的大气压为760mmHg ,乙城市的大气压为750mmHg 。
某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ,若把该反应器放在乙地操作时,要维持与甲地操作相同的绝对压,真空表的读数应为多少,分别用mmHg 和Pa 表示。
[590mmHg, 7.86×104Pa]解:P (甲绝对)=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1-2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0,测压点位于水面以下0.2m 处,测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ,水银压强计的读数R =300mm ,试求 (1)容器内压强P 0为多少?(2)若容器内表压增加一倍,压差计的读数R 为多少?习题1-2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m -2 (表压); (2)0.554m] 解:1. 根据静压强分布规律 P A =P 0+g ρHP B =ρ,gR因等高面就是等压面,故P A = P BP 0=ρ,gR -ρgH =13600×9.81×0.3-1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压)2. 设P 0加倍后,压差计的读数增为R ,=R +△R ,容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ,=H +2R∆。
同理, ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯,,,4,,-(-)- 3.5110====---220.30.2540.554m R R R ∆,=+=+=1-3单杯式水银压强计如图的液杯直径D =100mm ,细管直径d =8mm 。
化工原理计算题解答

目录第一章流体流动与输送设备 (2)第二章非均相物系分离 (26)第三章传热 (32)第四章蒸发 (44)第五章气体吸收 (48)第六章蒸馏 (68)第七章干燥 (84)第八章萃取 (92)第一章 流体流动与输送机械1. 燃烧重油所得的燃烧气,经分析知其中含CO 28.5%,O 27.5%,N 276%,H 2O8%(体积%),试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解:混合气体平均摩尔质量m o lkg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=∑=∴ 混合密度333/455.0)500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+⨯⨯⨯⨯==-ρ2.已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50%(质量%)乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935 kg/m 3,计算相对误差。
解:乙醇水溶液的混合密度7895.02.9985.012211+=+=ρρρa a m3/36.881m kg m =∴ρ相对误差:%74.5%10093536.8811%100=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯-实实m m m ρρρ3.在大气压力为101.3kPa 的地区,某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。
若在大气压力为90 kPa 的地区,仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作,则此时真空表的读数应为多少?解:''真真绝p p p p p a a -=-=∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真4.如附图所示,密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ,又在液面下装一压力表,表中心线在测压口以上0.55m ,其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
化工原理例题及习题

第一章 流体流动【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3,试求含硫酸为60%(质量)的硫酸水溶液的密度为若干。
解:根据式1-49984.018306.01+=m ρ=(3.28+4.01)10-4=7.29×10-4ρm =1372kg/m 3【例1-2】 已知干空气的组成为:O 221%、N 278%和Ar1%(均为体积%),试求干空气在压力为9.81×104Pa 及温度为100℃时的密度。
解:首先将摄氏度换算成开尔文100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量M m =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m3根据式1-3a 气体的平均密度为:3kg/m 916.0373314.896.281081.9=⨯⨯⨯=m ρ【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。
油层高度h 1=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3,水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。
(1)判断下列两关系是否成立,即 p A =p'A p B =p'B (2)计算水在玻璃管内的高度h 。
解:(1)判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。
因A 与A '两点在静止的连通着的同一流体内,并在同一水平面上。
所以截面A-A'称为等压面。
p B =p'B 的关系不能成立。
因B 及B '两点虽在静止流体的同一水平面上,但不是连通着的同一种流体,即截面B-B '不是等压面。
(2)计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知,p A =p'A ,而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计算,即p A =p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2 p A '=p a +ρ2gh于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh简化上式并将已知值代入,得 800×0.7+1000×0.6=1000h 解得 h =1.16m【例1-4】 如本题附图所示,在异径水平管段两截面(1-1'、2-2’)连一倒置U 管压差计,压差计读数R =200mm 。
化工原理第一章习题

m Co= pW r yV righ= W t1 200 1 98 -0 2 09 5 10 .94 0 A/3 s9 po6 se P0 ty L0 td.
r r g1+ zu 2 1 2+p1+W =g2z+u 2 2 2+p2+
h f
eated wW it= hC7 Azp1 o1==s9 p00p.y,8 (our1si表+ =ge1 02 压h.S.t6 2 )l2Ei2 d08 v+ e1as9p ur lu2 f2-o2a+ =rt01 i1.oNd= 9nV0 2E8 Ao4Tn.s2 =2 lp3yo2+ ..6 5.s6p erC2 8m Plit/eysnLt tPdr.ofile 5.2.0
ea器te的d表w压it为h A1.6sp1o0s5eP.aS,li两d槽es液for .NET 3.5 C160liment Profile 52.2.0 面槽液的面垂保直持距C不离op变为y,3ri0g且mh。知t 2如阀0果门19的两-2019 Aspose Pty Ltd.
当量长度为管内径的50倍,管
r
r2
1m
4
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=g1+
p2(表)
r
= 9 .8 - 1 1 .1 4 + 2 3 .9 3 = 1 4 .6 9 J /2 kg3
3
Et2>Et3 小管中的水自上而下流动
化工原理第一章习题课

化工原理第一章习题课(总6页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一、概念题1.某封闭容器内盛有水,水面上方压强为p 0,如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计,其读数分别为R 1、R 2和R 3,试判断: 1)R 1 R 2(>,<,=); 2)R 3 0(>,<,=);3)若水面压强p 0增大,则R 1 R 2 R 3 有何变化(变大、变小,不变)2.如图所示,水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段,已知122d d =,d 1管段流体流动的速度头为,m h 7.01=,忽略流经AB 段的能量损失,则=2h m ,=3h m 。
3.如图所示,管中水的流向为A →B ,流经AB 段的能量损失可忽略,则p 1与p 2的关系为 。
21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D <4.圆形直管内,Vs 一定,设计时若将d 增加一倍,则层流时h f 是原值的 倍,高度湍流时,h f 是原值的 倍(忽略管壁相对粗糙度的影响)。
5.某水平直管中,输水时流量为Vs ,今改为输2Vs 的有机物,且水μμ2=,水ρρ5.0=,设两种输液下,流体均处于高度湍流状态,则阻力损失为水的倍;管路两端压差为水的 倍。
6.已知图示均匀直管管路中输送水,在A 、B 两测压点间装一U 形管压差计,指示液为水银,读数为R (图示为正)。
则: 1)R 0(>,=,<)2)A 、B 两点的压差p ∆= Pa 。
)()ρρ-i Rg A gh Rg B i ρρρ+-)() )()ρρρ--i Rg gh C gh Rg D i ρρρ--)()3)流体流经A 、B 点间的阻力损失f h 为 J/kg 。
4)若将水管水平放置,U 形管压差计仍竖直,则R ,p ∆ ,f h 有何变化7.在垂直安装的水管中,装有水银压差计,管段很短,1,2两点间阻力可近似认为等于阀门阻力,如图所示,试讨论:1)当阀门全开,阀门阻力可忽略时,1p 2p (>,<,=);2)当阀门关小,阀门阻力较大时,1p 2p (>,<,=),R (变大,变小,不变);3)若流量不变,而流向改为向上流动时,则两压力表的读数差p ∆,R ;(变大,变小,不变)。
化工原理计算题及答案

化工原理试卷计算题答案一、计算题 ( 共43题 320分 )1. 5 分 (2823)D2823取水池液面为1—1截面,贮槽水面为2—2截面,并以截面1—1为基准水平面。
在截面1—1和2—2间列伯努利方程:gZ 1+ρ1p +221u +.W e = gZ 2+ρ2p +222u +∑f h 式中:Z 1=0,Z 2=10 mp 1= p 2=0(表压)u 1= u 2≈0∑f h =20 J ·kg -1则泵所提供的能量为:.W e = gZ 2+∑f h =9.81×10+20=98.1+20=1.2×102 J ·kg -12. 10 分 (3758)D3758(1)求热气体向冷气体传递的热流速率, φ:已知: 冷气体的进出口温度T 1'=310 ℃,T 2'=445 ℃;冷气体的质量流量q m '=8000kg ·h -1,则冷气体单位时间获得的热量, φ'=q m 'c p '()''T T 21-; 冷气体单位时间损失的热量, φl =0.1φ';热气体向冷气体传递的热流速率, φ=φ'+φl =1.1q m 'c p '()''T T 21- =1.1×80003600×1.05×103×(445-310) =3.47×105 W(2)求热气体最终温度, T 2:由热气体热量衡算可得φ=q c T T m p ()12-=50003600×1.05×103×(580-T 2)=3.47×105 W T 2 =342 ℃∆T T T 112=-='580-445=135 ℃∆T T T 221=-'=342-310=32 ℃∆T m =-1353213532ln =71.6 ℃(即71.6 K ) K =m T A ∆φ=3.47105×200716⨯.=24.2 W ·m -2·K -1。
化工原理:习题(第一章)

一. 如图所示的管路系统, 高位槽水面与水平主管中心的 垂直距离z1=15m、总管长 L=150m(包括所有局部阻力), 管内径d=50m,λ=0.025。现因 水量比原供水量增加20%,为 满足此要求,在原管路上并联 一根同样直径的水管,假设λ不 变。求新并联管路的长度。 (忽略进出口局部阻力)
1
z1 u0
l
返回
二.如图所示。水以1m/s的流速稳定流过内径 为0.025m,长为2m(AB段)的光滑管。A、B两 端连接一U形管液柱压差计,B端接一压力计,指 示液密度均为1590kg/m3,已知水的粘度为1cP, 管路摩擦系数可以下式计算: 0.3164 / Re 0.25
(当2.5×103<Re<105时)。求:
(1)管路AB段的阻力;
(2)压差计读数R1及B点的压力(R2=0.2m)。 当A、B两截面的压力均升高到原来的1.4倍时, 问:(3)流量变为多少?(4)R2变为多少?
2
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A
3
0.1m
Pa R2
B R1
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返回Βιβλιοθήκη 15返回6.如附图所示管路,若B阀关小,其他条件均不变,试分析 (要求写出分析过程)泵的扬程H,总管流量VS,压力表读 数p1、p2、p3,Wf1/Wf2及VS1/VS2的变化情况。
pM M
p1
VS
p2
p3
A
VS1、wf1 B C
VS2、wf2
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【1-1】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101.2kPa 。
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 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绝p在水平面11'-处的压力平衡,有.绝绝大气压力1012001000981281580 (绝对压力)ρ+==-⨯⨯=p gh p Pa(2)管子上端空间的表压表p (3)管子上端空间的真空度真p(4)槽内为四氯化碳,管中液柱高度'h 常温下四氯化碳的密度,从附录四查得为/cclkg m ρ=431594【1-2】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/313550kg m ,当地大气压力为101kPa 。
试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。
解 水的密度/3水=998ρkg m【1-3】如习题1-8附图所示,容器内贮有密度为/31250kg m 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/31400kg m );(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。
习题1-1附图解 容器上部空间的压力.29 4(表压)=p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ,指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p (2)().....A p p g Pa ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯333212941022125098156410【1-4】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./05m s ,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 ./105=u m s另一计算法计算液柱高度时,用后一方法简便。
【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中,水的流量为./25L s 。
已知管内径15=d cm , .225=d cm ,液柱高度11=h m 。
若忽略压头损失,试计算收缩截面2处的静压头。
解 水的体积流量 ././33252510 -==⨯V q L s m s ,截面1处的流速../.312212510127400544ππ-⨯===⨯Vq u m s d习题1-4附图 习题1-5附图截面2处的流速.../.2212120051274510025⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭d u u m s d 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 .20218=-h m 水柱 负值表示该处表压为负值,处于真空状态。
【1-6】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.5735mm mm φ⨯。
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/3m h ?解 出水阀全关闭时,压力表读数30. 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 .2203=p kPa (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2u 水的流量【1-7】如习题1-19附图所示,有一高位槽输水系统,管径为.mm mm φ⨯5735。
已知水在管路中流动的机械能损失为2452∑=⨯f u h(u 为管内流速)。
试求水的流量为多少/3m h 。
欲使水的流量增加20%,应将高位槽水面升高多少米?解 管径.005=d m ,机械能损失2452∑=⨯f u h习题1-6附图习题1-7附图(1) 以流出口截面处水平线为基准面, 水的流量 ().../.Vq d u m s m h ππ-==⨯⨯=⨯=22333200514628710103 /44(2) ()'..10212=+=V V V q q q '..../221212146175 ==⨯=u u m s高位槽应升高 ..m -=7185218【1-8】 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.mm mm φ⨯3225,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282u g⨯。
若截面'22-处的真空度为39.2kPa ,由'11-截面至'-22截面的压头损失为2122⨯u g。
试求:(1)吸入管中水的流量,/3m h ;(2)吸入口'11-截面的表压。
解 管内径...00320002520027=-⨯=d mm,水密度/31000ρ=kg m截面'-22处的表压.2392=-p kPa ,水槽表面10=p (表压) (1) 从'''---00至22, 00为基准面, 压头损失222222118+=822222⎛⎫∑=⋅⋅+ ⎪⎝⎭f u u u H g g g水的流量 ()..223236000.0271433600295 /44ππ=⨯=⨯⨯⨯=Vq d u m h(2) 从'',,1211至2205--==Z Z【1-9】 20℃的水在mm mm φ⨯2196的直管内流动。
试求:(1)管中水的流量由小变大,当达到多少/m s 3时,能保证开始转为稳定湍流;(2)若管内改为运动黏度为./cm s 2014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 (1) 水,20℃,./.,.339982,1005100207ρμ-==⨯⋅=kg m Pa s d m习题1-20附图体量流量 ()../22430207001945 6.541044Vq d u m s ππ-==⨯⨯=⨯(2) ././24201401410υ-==⨯cm s m s【1-10】水的温度为10℃,流量为330/L h ,在直径.mm mm φ⨯5735、长为100m 的直管中流动。
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990/L h ,试计算其摩擦损失。
解 水在10℃时的密度.39997/ρ=kg m ,黏度.,.,Pa s d m l m μ-=⨯⋅==3130610 005 100,光滑管。
(1) 体积流量 /.V q L h m h ==3330033/流速 ../.Vq u m s dππ===⨯⨯⨯2203300467 3600360000544雷诺数 . Re .30.050.046799971787层流130610ρμ-⨯⨯===⨯du摩擦系数 Re 64640.03581787λ=== 摩擦损失 (.)/.f l u h J kg d λ==⨯⨯22100004670.0358=0.0781 20052(2) 体积流量 /.3990099 /==Vq L h m h因流量是原来的3倍,故流速../u m s =⨯=004673014 雷诺数Re 178735360=⨯=湍流对于光滑管,摩擦系数λ用Blasius 方程式计算也可以从摩擦系数λ与雷诺数Re 的关联图上光滑管曲线上查得,.0037λ=。
摩擦损失 (.)/.22100014=0.037=0.725 20052f l u h J kg d λ=⨯⨯【1-12】把内径为20mm 、长度为2m 的塑料管(光滑管),弯成倒U 形,作为虹吸管使用。
如习题1-31附图所示,当管内充满液体,一端插入液槽中,另一端就会使槽中的液体自动流出。
液体密度为/31000kg m ,黏度为1⋅mPa s 。
为保持稳态流动,使槽内液面恒定。
要想使输液量为./m h 317,虹吸管出口端距习题1-12附图 习题1-13附图槽内液面的距离h 需要多少米?解 已知,,/330.02210,=1d m l m kg m mPa s ρμ===⋅,体积流量./317=V q m h流速 ././.22173600150400244Vq u m s d ππ===⨯从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式,以虹吸管出口截面为基准面光滑管,查得.00235λ=,管入口突然缩小.ξ=05 U 形管(回弯头).15ξ=【1-13】如习题1-32附图所示,有黏度为.17⋅mPa s 、密度为/3765kg m 的液体,从高位槽经直径为mm mm φ⨯1144的钢管流入表压为0.16MPa 的密闭低位槽中。
液体在钢管中的流速为m/1s ,钢管的相对粗糙度/0.002ε=d ,管路上的阀门当量长度50=e l d 。
两液槽的液面保持不变,试求两槽液面的垂直距离H 。
解 在高位槽液面至低位槽液面之间列伯努利方程计算H ,以低位槽液面为基准面。
,.p p Pa u u ==⨯==61212(0表压)01610,两槽流速 0,液体密度/.33765,黏度1710ρμ-==⨯⋅kg m Pa s 雷诺数.Re ..430106176547710湍流1710ρμ-⨯⨯===⨯⨯du管长30160190=+=l m ,阀门50=el d,高位槽的管入口0.5ξ=,低位槽管出口=1ξ,90°弯头.075ξ=【1-14】如习题1-34附图所示,在水塔的输水管设计过程中,若输水管长度由最初方案缩短25%,水塔高度不变,试求水的流量将如何变化?变化了百分之几?水在管中的流动在阻力平方区,且输水管较长,可以忽略局部摩擦阻力损失及动压头。
解 在水塔高度H 不变的条件下,输水管长度缩短,输水管中的水流量应增大。
从水塔水面至输水管出口之间列伯努利方程,求得22λ=∑=⨯f l u H H d g因水塔高度H 不变,故管路的压头损失不变。
管长缩短后的长度'l 与原来长度l 的关系为 '0.75=l l在流体阻力平方区,摩擦系数恒定不变,有 故流速的比值为 流量的比值为'.1155=VVq q 流量增加了15.5%【1-15】用1689mm mm φ⨯的钢管输送流量为/60000kg h 的原油,管长为100km ,油管最大承受压力为.MPa 157。
已知50℃时油的密度为/3890kg m ,黏度为181⋅mPa s 。
假设输油管水平铺设,其局部摩擦阻力损失忽略不计,试问为完成输油任务,中途需设置几个加压站?解 .,,/m d m l km q kg h ===015 100 60000因为是等直径的水平管路,其流体的压力降为 油管最大承受压力为.MPa 157 加压站数 (273174157)==n需设置2级加压,每级管长为50km ,每级的./.27321365∆==p MPa ,低于油习题1-14附图管最大承受压力。