化工原理(少学时)课件和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.6流速及流量的测量
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(完整)大学化工原理(少学时)简答题考试复习试题库一、简答题1。
筛板塔的气液接触状态有哪三种？各有什么特点?答：筛板塔的气液接触状态有三种：鼓泡接触、泡沫接触与喷射接触。
鼓泡接触的特点：气量低,气泡数量少,液层清晰,气相为分散相,液相为连续相。
泡沫接触的特点:气量较大，液体大部分以液膜形式存在于气泡之间,气相为分散相，液相为连续相。
喷射接触的特点:气量很大,液体以液滴形式存在，相际接触面积为液滴表面，气相为连续相,液相为分散相.2. 简述填料塔载点、泛点的概念。
载点：液体流量一定,气速增大至某一值时，气体对液膜的曳力较大，对液膜流动产生阻滞作用,使液膜增厚，填料层的持液量随气速的增加而增大，此现象称为拦液。
开始发生拦液现象时的空塔气速称为载点气速，压降-气速曲线上载点气速对应的点称为称为载点。
泛点:液体流量一定，气速增加很小便会引起压降的剧增,此现象称为液泛，开始发生液泛现象时的气速称为泛点气速，压降—气速曲线上泛点气速对应的点称为称为泛点。
801、蒸馏的目是什么？蒸馏操作的基本依据是什么？答案:将液体混合物加以分离,达到提纯或回收有用祖坟的目的。
基本依据是借混合液中各组分挥发度的差异而达到分离目的。
802、双组分汽液两相平衡共存时自由度为多少?答案：双组分分离时平衡物系的自由度为2。
803、分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。
答案：回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论板层数最小（设备费最低）,但无产品取出，对工业生产无意义;最小回流比时，需要无限多理论板层数,设备费为无限大，随回流比加大，TN降为有限数，设备费降低，但随R加大，塔径、换热设备等加大,且操作费加大。
操作回流比R应尽可能使设备费与操作费总和为最小，通常取R＝（1。
1～2）minR。
804、为什么1α=时不能用普通精馏方法分离混合物？答案：相对挥发度α是指混合液中两组分挥发度之比。
化工原理(少学时)课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案传热过程的计算共51页
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
化工原理(少学时)课件和辅 导教程考试重点例题复习题 及课后答案传热过程的计算
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温
42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚
43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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化工原理课后习题答案全
化工原理课后习题答案（夏清、贾绍义主编.化工原理.天津大学出版社,2011.） QQ578571918第一章 流体流动2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥ 的油品，油面高于罐底 6.9 m ，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm ，孔盖用14mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P 油 ≤ ζ螺解：P 螺 = ρgh ×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nζ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P 油 ≤ ζ螺 得 n ≥ 6.23取 n min = 7至少需要7个螺钉3．某流化床反应器上装有两个U型管压差计，如本题附4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。
已知两吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820Kg／㎥。
试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离ｈ。
分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1´和4－4´为等压面，2－2´和3－3´为等压面，且1－1´和2－2´的压强相等。
根据静力学基本方程列出一个方程组求解解：设插入油层气管的管口距油面高Γh在1－1´与2－2´截面之间P 1 = P2+ ρ水银gR∵P1 = P4，P2= P3且P3 = ρ煤油gΓh ， P4= ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Γh + h）联立这几个方程得到ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Γh + h）-ρ煤油gΓh 即ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³)ｈ= 0.418ｍ5．用本题附图中串联Ｕ管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压，Ｕ管压差计的指示液为水银，两Ｕ管间的连接管内充满水。
化工原理（各章节考试重点题与答案）汇总
化工原理（各章节考试重点题与答案）汇总第1章流体流动重点复习题及答案学习目的与要求1、掌握密度、压强、绝压、表压、真空度的有关概念、有关表达式和计算。
2、掌握流体静力学平衡方程式。
3、掌握流体流动的基本概念——流量和流速，掌握稳定流和不稳定流概念。
4、掌握连续性方程式、柏努利方程式及有关应用、计算。
5、掌握牛顿黏性定律及有关应用、计算。
6、掌握雷诺实验原理、雷诺数概念及计算、流体三种流态判断。
7、掌握流体流动阻力计算，掌握简单管路计算，了解复杂管路计算方法。
8、了解测速管、流量计的工作原理，会利用公式进行简单计算。
综合练习一、填空题1．某设备的真空表读数为200 mmHg，则它的绝对压强为____________mmHg。
当地大气压强为101.33 103Pa.2．在静止的同一种连续流体的内部，各截面上__________与__________之和为常数。
3．法定单位制中粘度的单位为__________，cgs制中粘度的单位为_________，它们之间的关系是__________。
4．牛顿粘性定律表达式为_______，它适用于_________流体呈__________流动时。
5．开口U管压差计是基于__________原理的测压装置，它可以测量管流中___________上的___________或__________。
6．流体在圆形直管内作滞流流动时的速度分布是_____________形曲线，中心最大速度为平均速度的________倍。
摩擦系数与_____________无关，只随_____________加大而_____________。
7．流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数λ是_____________函数，若流动在阻力平方区，则摩擦系数是_____________函数，与_____________无关。
8．流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为_____________。
邻近管壁处存在_____________层，Re值越大，则该层厚度越_____________9．实际流体在直管内流过时，各截面上的总机械能_________守恒，因实际流体流动时有_____________。
化工原理少学时和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案流体流动阻力PPT课件
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2. 边界层的分离
B S
A
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A →C：流道截面积逐渐减小，流速逐渐增加，压力逐渐减小（顺压梯度）； C → S：流道截面积逐渐增加，流速逐渐减小，压力逐渐增加（逆压梯度）； S点：物体表面的流体质点在逆压梯度和粘性剪应力的作用下，速度降为0。 SS’以下：边界层脱离固体壁面，而后倒流回来，形成涡流，出现边界层分离。
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边界层分离的必要条件： 流体具有粘性； 流动过程中存在逆压梯度。
边界层分离的后果： 产生大量旋涡； 造成较大的能量损失。
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流体在圆管内的速度分布 速度分布：流体在圆管内流动时,管截面上
质点的速度随半径的变化关系。 一、层流时的速度分布
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由压力差产生的推力
pr 2
流体层间内摩擦力
.
.
F A d u (2rl) d u
dr
dr
.
( p1
p2 )r 2
(2rl )
du dr
.
d u p r
进口段长度：
层流： 湍流：
x0 d 0.05 Re x0 d 40 ~ 50
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湍流流动时：
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湍流主体：速度脉动较大，以湍流粘度为主，径向传递因速度的脉动而大大强化； 过渡层：分子粘度与湍流粘度相当； 层流内层：速度脉动较小，以分子粘度为主，径向传递只能依赖分子运动。
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u P R2 P ( d )2
化工原理(少学时)和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.1概述课件
PPT学习交流
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流量：单位时间内流体在管路中流过的数量 ➢ 体积流量
以体积表示 qv——m3/s或m3/h ➢ 质量流量
以质量表示 qm——kg/s或kg/h。
二者关系： qm qv
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流速 （平均流速）
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
u qv
m/s
A
质量流速
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
尺寸、远大于分子自由程。 工程意义：利用连续函数的数学工具，从宏观研究
流体。
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自由程 (free path)
在热动平衡态下，一个气 体分子在任意连续两次碰 撞之间所经过的直线路程。 由于分子运动的无序性， 分子各段自由程长度不同。
平均自由程（mean free path）
在一定的条件下，一个气 体分子在连续两次碰撞之 间可能通过的各段自由程 的平均值。
dy
μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s 。
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16
牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体；
非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 粘度的物理意义 :
流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单
位速度梯度所需的剪应力。μ又称为动力粘度。
运动粘度
粘度μ与密度ρ的之比。 m2/s
流体压力与作用面垂直，并指向该作用面； 任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反； 作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。 压力的单位
SI制：N/m2或Pa；
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或以流体柱高度表示 ： p gh
注意：用液柱高度表示压力时，必须指明流体的种类， 如600mmHg，10mH2O等。
化工原理完整教材课件
(下标"0"表示标准状态)
(1-3a)
1.2.1.2 气体的密度
或
1.2.2 流体的压强及其特性
垂直作用于单位面积上的表面力称为流体的静压强,简称压强。流体的压强具有点特性。工程上习惯上将压强称之为压力。 在SI中，压强的单位是帕斯卡，以Pa表示。但习惯上还采用其它单位，它们之间的换算关系为： （2） 压强的基准 压强有不同的计量基准：绝对压强、表压强、真空度。
1.1.2 流体流动的考察方法
流体是由大量的彼此间有一定间隙的单个分子所组成。在物理化学（气体分子运动论）重要考察单个分子的微观运动，分子的运动是随机的、不规则的混乱运动。这种考察方法认为流体是不连续的介质，所需处理的运动是一种随机的运动，问题将非常复杂。 1.1.2.1 连续性假设(Continuum hypotheses) 在化工原理中研究流体在静止和流动状态下的规律性时，常将流体视为由无数质点组成的连续介质。 连续性假设:假定流体是有大量质点组成、彼此间没有间隙、完全充满所占空间连续介质，流体的物性及运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。
图１－２压强的基准和量度
1.2.1.2 流体压强的特性
流体压强具有以下两个重要特性： ①流体压力处处与它的作用面垂直，并且总是指向流体的作用面； ②流体中任一点压力的大小与所选定的作用面在空间的方位无关。
熟悉压力的各种计量单位与基准及换算关系，对于以后的学习和实际工程计算是十分重要的。
2 本章应掌握的内容 （1） 流体静力学基本方程式的应用； （2） 连续性方程、柏努利方程的物理意义、适用条件、解题要点； （3） 两种流型的比较和工程处理方法； （4） 流动阻力的计算； （5） 管路计算。 3. 本章学时安排 授课14学时，习题课4学时。
化工原理(流体流动) PPT
－p2的值。
注：指示剂的选择
根据流体静力学基本方程式则有：
U型管右侧 U型管左侧
pa＝p1+(m+R)ρg pb＝p2+mρg+Rρ0g
pa＝pb
在气体压力较高、温度较低时，气体的密度需要采用真实 气体状态方程式计算。
气体混合物: 当气体混合物的温度、压力接近理想气体时，
仍可用式(1-3)计算气体的密度。
Mm ＝ M１y1 + M2y2 + … + Mnyn
(1-6)
式中 ：M１、M2、… Mn—— 气体混合物各组分的分子量；
y1 、 y2 、 … yn —— 气体混合物各组分的摩尔分率。
p1－p2＝R（ρ0－ρ）g
测量气体时，由于气体的ρ密度比指示液的密度ρ0小得多，故
ρ0－ρ≈ρ0，上式可简化为
p1－p2＝Rρ0g
下图所示是倒U型管压差计。该压差计是利用被测量液体本
身作为指示液的。压力差p1－p2可根据液柱高度差R进行计算。
例1-4 如附图所示，常温水在管道中流过。为测定a、b两点的压 力差，安装一U型压差计，试计算a、b两点的压力差为若干？ 已知水与汞的密度分别为1000kg/m3及13600kg/m3。
解：应用混合液体密度公式，则有
1
m
a1
1
a2
2
0.6 0.4 1830 998
7.285 10 4
m 1370 kg / m3
例1-2 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%(均为体积 %)。试求干空气在压力为9.81×104Pa、温度为100℃时的密度。
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p1
2 p0 u 0 u12 z1 g z0 g 2 2
p1 p 0 ( z 0 z1 ) g
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2
2 (u 0 u12 )
15
( p1 p 0 ) A f A f ( z 0 z1 ) g A f
CR相同,同刻度时
qv 2 qv1
1 ( f 2 ) 2 ( f 1 )
式中：1——标定流体；
2——被测流体。
气体转子流量计
qv 2 qv1
1 2
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三、安装及优缺点 （1）永远垂直安装，且下进、上出， 安装支路，以便于检修。 （ 2 ）读数方便，流动阻力很小，测量 范围宽，测量精度较高； （ 3 ）玻璃管不能经受高温和高压，在 安装使用过程中玻璃容易破碎。
小结
2 u2 A2 （稳定流动） g z 1 z 2
2 u1 d 12 u 2 d 2 （圆管内） 2 u12 p1 u2 p2 he gz 2 hf 机械能衡算方程： gz1 2 2
u1 A1 u 2 A2 （不可压缩流体）
64 层流： l u h Re f 要求能够进行 阻力计算式： 直管 d 2 管路计算及分 湍流： f Re, d 2 析： 2 入 0 .5 u le u 简单管路 局部 h f 或hf 2 出 1 d 2
质量流量
qv u0 A0 C0 A0
qm C0 A0 2Rg ( 0 )
C0——流量系数（孔流系数） A0——孔面积。
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讨论：
（1）特点：
恒截面、变压差——差压式流量计
（2）流量系数C0 对于取压方式、结构尺寸、加工状况 均已规定的标准孔板
A0 C0 f (Re d , ) A1
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孔板 B R
20m
水银 A
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解： (1)q v c0 A0
2( i ) gR
2
3600 0.61 0.785 (0.0566)
3 m 80.48
2 (13600 878) 9.81 0.747 878
h
qv 80.48 u 1.25m / s 2 2 0.785d 3600 0.785 (0.151 ) du （2）Re 40420 4000 , 湍流
三、安装 （1）测量点位于均匀流段，上、下游各有50d直管距离；
（2）皮托管管口截面严格垂直于流动方向；
（3）皮托管外径d0不应超过管内径d的1/50，即d0<d/50 。
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1.6.2 孔板流量计
一、结构与原理
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5
二、流量方程 在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂不计
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u
.
2p
2
p B p A ( 0 ) gR
即
u
.
2 Rg( 0 )
讨论：
（ 1 ）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布
曲线；
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（2）流量的求取： 由速度分布曲线积分 qv udA
测管中心最大流速，由 u umax ~ Remax 求平 均流速，再计算流量。
2
复杂管路 设计型、操作 型问题
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2 l le u 2 l u h f ( ) ( ) d 2 d 2
22
重要概念 连续介质模型、等压面、牛顿粘性定律、 粘度及其影响因素、雷诺数、 层流与湍流的本质区别、 因次分析法本质、 边界层概念（普兰特边界层理论） 、 边界层厚度、边界层的形成和发展、边界层分离。 设备及仪表 压差计、流量计等结构及测量原理。
CR——流量系数
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体积流量
Vs C R AR
2( f )V f g
A f
讨论：
（1）特点：
恒压差、恒流速、变截面——截面式流量计。
（2）刻度换算 标定流体：20℃水（＝1000kg/m3 ） 20℃、101.3kPa下空气（ ＝1.2kg/m3）
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能量损失
p1 p 1 1 2 u12 2 u 2 2 2
2 u2 u12 p1 p2 2
变形得
u u
2 2 2 1
2p
问题：（1）实际有能量损失； （2）缩脉处A2未知。
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解决方法：用孔口速度u0替代缩脉处速度u2，引入 校正系数 C。
0.3164 Re
0.25
0.0223
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在贮槽液面 1 1和管路出口内侧 2 2截面间列BE得： 0.3 9.81 104 80 1.252 H e 20 ( 1) 9.81 878 0.151 2 9.81 24.44m
CV——流量系数（0.98～0.99）
A0——喉管处截面积
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1.6.4 转子流量计 一、结构与原理 从转子的悬浮高度
直接读取流量数值。
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二、流量方程 转子受力平衡： 上升力（压差） ＝净重力（重 力-浮力） 0 0′
1
1′
pAf ( f )V f g
gH e qv 878 9.81 24.44 70.48 (3) Pa 100% 6.7 KW 3600 0.7 1000
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1.6 流速与流量的测量
1.6.1 测速管 1.6.2 孔板流量计 1.6.3 文丘里流量计 1.6.4 转子流量计
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1
1.6 流速与流量的测量
1.6.1 测速管（皮托管） 一、结构
二、原理
取 A、B 截 面 列伯努利方 程： . pB pA 1 2 u 2
点速度：
d1 u1
Re是以管道的内径d1计算的雷诺数 Re d
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当Re >Re临界时，
A0 C0 f ( ) A1
C0
Re临界值
一般 C0=0.6~0.7 (3) 测量范围
A0 A1
qm R
R qv
2
Re d
孔板流量计的测量范围受U形压差计量程决定。
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2
2 (u 0 u12 )
V f g
流体的浮力
动能差
V f ( f )g Af
2
2 (u 0 u12 )
由连续性方程
u0 1 1 A0 A1
2
A0 u1 u0 A1
2V f ( f ) g
A f
CR
2V f ( f ) g
A f
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例 1-20
某气体转子流量计的量程范围为 4 ～
60m3/h。现用来测量压力为 60kPa（表压）、温
度为50℃的氨气，转子流量计的读数应如何校正？
此时流量量程的范围又为多少？（设流量系数CR
为常数，当地大气压为101.3 kPa）
8/11
20
提问：流量qv增加一倍，孔板流量计的阻力损
u u C
2 0 2 1
2p
由连续性方程
A0 u1 u0 A1
u0 C A 1 ( 0 )2 A1
C0 C 1 (
2p
令
A0 2 ) A1
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则
u 0 C0
u 0 C0
2p
2Rg( 0 )
2 Rg( 0 )
体积流量
失为原来 倍，转子流量计的阻力损失为原 来 倍，孔板流量计的孔口速度为原来 倍， 转子流量计的环隙流速为原来 倍，孔板流 量计两端压差计的读数为原来 倍,转子流量 计两端压差计的读数为原来 倍。412141
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第一章
公式 静力学方程式： p 2 p1 连续性方程： 1 u1 A1
三、安装及优缺点
（1）安装在稳定流段，上游l>10d，下游l>5d；
（2）结构简单，制造与安装方便 ； （3）能量损失较大 。
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1.6.3 文丘里（Venturi）流量计
属差压式流量计；
能量损失小，造价高。
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qv CV A0
2 Rg( 0 )
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例1-21:如图示， 用泵将贮槽A内的油用φ159×4mm 的管道送至设备B,设备B内液面上方压力表读数为 0.3kgf/cm2 ,管路总长度(包括孔板在内所有局部阻 力的当量长度，不含管路出口阻力损失)为80 m,管 路上装有孔板流量计,孔板的内径为56.6 mm,孔流 系数c0=0.61,∪形压差计读数Ｒ=747mmHg。求: (1)流量m3 /h ? (2)泵的压头(m油柱) ? (3)当泵的效率η=70％,求轴功率(kw)？ 已知ρ油=878 kg/m3 ,粘度μ=4.1 cp,ρ汞=13600 kg/m3, 管内流动的摩擦系数可按下列式子计算:层流时 λ=64/Re,湍流时λ=0.3164/Re 0.25 。