化工原理第二版(上冊)答案

1、11 kg=1000 g, 1 m=100 cm(2)密度 基本物理量的換算關(guān)系為1. 從基本單位換算入手，將下列物理量的單位換算為SI單位。(1) 水的黏度“二0.00856 g/(cm - s)(2) 密度 P=138.6 kgf s7m4(3) 某物質(zhì)的比熱容0二024 BTU/(lb - T)(4) 傳質(zhì)系數(shù)臉=34. 2 kmol/(mJ- h atm)(5) 表面力 7%、CHt 1%,大氣壓力為101.3 kPa, 試計(jì)算氣柜滿載時(shí)各組分的質(zhì)量。解：氣柜滿載時(shí)各氣體的總摩爾數(shù)pV (101.3 + 5.5)x1000.0x6000, 。4 t/?. = = inol = 2462

2、45.4molRT8.314x313各組分的質(zhì)量：wI12 = 40%叫 x Mu： = 40% x 246245.4x 2kg = 197kg=20%珥= 20%x246245.4x28kg = 1378.97kg?co = 32%耳 xMco = 32% X 246245.4x 28kg = 2206.36kg ,nco, = 7%nt xMg, =7%x246245.4x44kg = 758.44kgmclh =1%從 xMch, = 1 %x246245.4x 16kg = 39.4kg2. 若將密度為830 kg/n?的油與密度為710 kg/ m;,的油各60 kg混在一起，試求混

3、合 油的密度。設(shè)混合油為理想溶液。解： mx =+ m2 =(60 + 60)kg = 120 kg+籌|宀057川pm =Y =鼎ykg/m = 764.33 kg/m5流體靜力學(xué)3. 已知甲地區(qū)的平均大氣壓力為85. 3 kPa,乙地區(qū)的平均大氣壓力為101.33 kPa.在 甲地區(qū)的某真空設(shè)備上裝有一個(gè)真空表，其讀數(shù)為20 kPa。若改在乙地區(qū)操作，真空表的 讀數(shù)為多少才能維持該設(shè)備的的絕對壓力與甲地區(qū)操作時(shí)相同？解：(1)設(shè)備絕對壓力絕壓二大氣壓-真空度二(85.3x 105 -20x 103)Pa = 65.3kPa(2) 真空表讀數(shù)真空度二大氣壓-絕壓=(101.33X 103 -

4、65.3X105)Pa = 36.03kPa4. 某儲(chǔ)油罐中盛有密度為960 kg/m3的重油(如附圖所示)，油面最高時(shí)離謹(jǐn)?shù)?.5m, 油面上方與大氣相通。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760 mm的孔，其中心距護(hù)底1000 mm, 孔蓋用14mm的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作壓力為39.5X10f，Pa，問至少需要幾個(gè)螺 釘(大氣壓力為101.3X103Pa) ?解：由流體靜力學(xué)方程，距錐底1000 mm處的流體壓力為p =/? + /, = 1013xl03 +960x9.81 x(95-1.0)Pa = I.813xl05Pa (絕壓)作用在孔蓋上的總力為F = (p-p)A= a .81

5、3 X10、一 101.3 X10) x-x 0.762 N=3627 x 104 N4每個(gè)螺釘所受力為百=39.5 x 10 哈0.014 N = 6.093 xlO3N因此/? = F/F. = 3.627 xlO4/(6.O93xlO3)N = 5.95 怎 6(個(gè))J C-SnL1 6習(xí)題4附圖5. 如本題附圖所示，流化床反應(yīng)器上裝有兩個(gè)U管壓差計(jì)。讀數(shù)分別為用二500 mm =80 mm,指示液為水銀。為防止水銀蒸氣向空間擴(kuò)散，于右側(cè)的U管與大氣連通的玻璃管灌入一 段水，其高度皿=100 mm。試求水兩點(diǎn)的表壓力。解：(1)月點(diǎn)的壓力卩人=ppR+PagR、= (1 (XX) x 9

6、.81 x 0.1 + 13600 x9.81 x 0.08)Pa = 1.165xlO4Pa (表)(2) 點(diǎn)的壓力Pb= P/P 腫=(165x 104 +13600x9.81 xO.5)Pa = 7.836x 104Pa (表)6. 如本題附圖所示，水在管道流動(dòng)。為測量流體壓力，在 管道某截面處連接U管壓差計(jì)，指示液為水銀，讀數(shù)UlOOmm, 出800 mm。為防止水銀擴(kuò)散至空氣中，在水銀面上方充入少量水, 其高度可以忽略不計(jì)。已知當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01. 3 kPa,試求管習(xí)題6附圖路中心處流體的壓力。解：設(shè)管路中心處流體的壓力為P根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式，PA =則P+P笊gh+P采g

7、R = 1人P = PP水勸-卩決曲=(101.3 X 103 -1000 X 9.8 X 0.8 -13600 x 9.8 xO.!)Pa = 80.132kPa7. 某工廠為了控制乙燒發(fā)生爐的壓力不超過13. 3 kPa (表壓)，在爐外裝一安全液封管(又稱水封) 裝置，如本題附圖所示。液封的作用是，當(dāng)爐壓力超 過規(guī)定值時(shí)，氣體便從液封管排出。試求此爐的安全 液封管應(yīng)插入槽水面下的深度力。解：p虬gh = 13.3h = 13.3/(p 水 )= 13.3 x 1000/(1000 x9.8)m = 1流體流動(dòng)概述8. 密度為1800 kg/m：，的某液依經(jīng)一徑為60 mm的管道輸送到某處

8、，若其平均流速為0. 8 m/s,求該液體的體積流量(m7h).質(zhì)量流量(kg/s)和質(zhì)量通kg/(m2-s)oC 1 A解：Vh = mA = MJ2 = 0.8XX0.06- X3600m/s = &14m/hCt.叫=uAp =0.8 x 計(jì) x 0.062 x 1000 kg/s = 2.26 kg/sG = z/p = 0.8x1000 kg/(m2 s) = 800kg/(m2 s)9. 在實(shí)驗(yàn)室中，用徑為1.5 cm的玻璃管路輸送20 C的70%醋酸。已知質(zhì)量流量為10 kg/min。試分別用用SI和厘米克秒單位計(jì)算該流動(dòng)的雷諾數(shù)，并指出流動(dòng)型態(tài)。解：(1)用SI單位計(jì)算查附錄

9、70%醋酸在 20 t 時(shí)，p = 1069kg/m / = 2.50xlO3Pa -s = l5cm=O.O15mub = 10/(60x 71/4x0.0152 x 1069)m/s = 0.882 m/s故為湍流。Re =- = 0.015 x 0.882 x 1069/(2.5 x IO-3 )= 5657(2)用物理單位計(jì)算p = 1069g/cm3, “ = 0.025g/(cms) d = 1.5cm wb = 88.2c m/sRe = 1.5x 88.2 x 1.069/0.025 = 565710. 有一裝滿水的儲(chǔ)槽，直徑1.2 m,高3 mo現(xiàn)由槽底部的小孔向外排水。小孔

10、的直 徑為4 cm,測得水流過小孔的平均流速s與槽水面高度z的關(guān)系為：g = 0.62y2zg試求算（1）放出1 n?水所需的時(shí)間（設(shè)水的密度為1000 kg/m2）； （2）又若槽中裝滿 煤油，其它條件不變，放出lm煤油所需時(shí)間有何變化（設(shè)煤油密度為800 kg/m；,） ?解：放出1*水后液面高度降至勿，則z. = z。一!-=（3 - 0.8846）m = 2.1l5m10.785 xl.22由質(zhì)量守恒，得W -W +巴_ = 0，甲=0 （無水補(bǔ)充）1 d&（人為小孔截而積）叫=0人=O.62pA.V故有（A為儲(chǔ)槽截面積） 0.62訊 醞+訊務(wù)=0 = = -0.62J &A上式積分得

11、&=二（亠（盤捫）0.6227 人11. 如本題附圖所示，高位槽的水位高于地面7m,水從108 mmX4nun的管道中流出, 管路出口高于地面1.5 mo已知水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按方產(chǎn)5.5子計(jì)算，其中為水在 管的平均流速（m/s）。設(shè)流動(dòng)為穩(wěn)態(tài)，試計(jì)算（1）月-才截面處水的平均流速；（2）水的流 量（m7h）o解：（1） A-彳截面處水的平均流速在高位槽水面與管路出口截面之間列機(jī)械能衡算方程，得g召+如;I +叢=脛+捉+厶+ Z /,2 P2 p（1） 式中 zf7 m,如0, pi=0 （表壓）Z2=1.5p=0 （表壓），從2 =5. 5 u代入式（1）得9.81x7 =9.8lxl

12、.5 + |2+5.5/；2你=30m/s（2）水的流量（以m/h計(jì)）Ct.Vs = u2A = 3.OxX(0.018-2x 0.004)2 = 0.02355 m/s = 84.78 m/h習(xí)題11附圖習(xí)題12附圖12. 20乜的水以2. 5 m/s的平均流速流經(jīng)O38 mmX2. 5 mm的水平管，此管以錐形管 與另一 053 nunX3 mm的水平管相連。如本題附圖所示，在錐形管兩側(cè)小處各插入一垂 直玻璃管以觀察兩截面的壓力。若水流經(jīng)乩兩截面間的能量損失為1. 5 J/kg,求兩玻璃 管的水面差（以mm計(jì)），并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對位置。解：在小兩截面之間列機(jī)械能衡算方程

13、g石+叢=g + ； + +人2 P 2 p式中zi二逐=0, /bl =3.0m/s堆H牆牆芳m/s = 1.232 m/sM二1.5 J/kg遷嚴(yán)+ 2? =(L232；2.52+ 5”他=_o.866J/kg故- Pi = o$66/9.8lm = 0.0883m = 88.3mmPR13. 如本題附圖所示，用泵2將儲(chǔ)罐1中的有機(jī)混合液送至精 鐳塔3的中部進(jìn)行分離。已知儲(chǔ)罐液面維持恒定，其上方壓力為 1.0133xl0Pao流體密度為800 kg/m精館塔進(jìn)口處的塔壓力為 1.2lxl05Pa,進(jìn)料口高于儲(chǔ)護(hù)的液面8m,輸送管道直徑為068mm x4mm,進(jìn)料量為20 m/h。料液流經(jīng)全

14、部管道的能量損失為70 J/kg, 求泵的有效功率。解：在截面A-/T和截面B-ZT之間列柏努利方程式，得?+與+妬+唄=鄉(xiāng)+尋+&乙+2p, = 1.0133x10 Pa： p2 = 1.21x10Pa； Z2 Z, =&0m：“嚴(yán)Q 工兒=70 J/kgV V20/3600, tz= = m/s = 1.966 m/s八上 d 丄丄 %（0.068-2x 0.004尸44W嚴(yán)寧+學(xué)+&込一 Zj+為曾(1.21-1.0133)x10-+L96 + 9i8x8_q + 70. 800 2=(2.46+1.93+78.4+70)J/kg = 175 J/kg14 本題附圖所示的貯槽徑広2汕=叫

15、= 20/3600 x 800 x 173 W = 76&9Wm,槽底與徑么為32 mm的鋼管相連，槽無液體補(bǔ)充，其初始液面高度九為2 m （以管子中 心線為基準(zhǔn)）。液體在管流動(dòng)時(shí)的全部能量損失可按LA=20 /計(jì)算，式中的為液體在管 的平均流速（m/s）。試求當(dāng)槽液面下降lm時(shí)所需習(xí)題14附圖的時(shí)間。將式（2）, （3）代入式（1）得在貯槽液面與管出口截面之間列機(jī)械能衡算方程+ 組+旦 =,?乙+ 乞 + 邑+勺即 g/?=導(dǎo) +九=牛 + 20”； = 20.5”；% =0.692亦式（4）與式（5）聯(lián)立，得二0,力二力i=2 m； 0- 0 ,力二lm積分得 8 = -5645 x 21

16、 - 2咔二 4676s = 1.3h動(dòng)量傳遞現(xiàn)象與管流動(dòng)阻力15. 某不可壓縮流體在矩形截面的管道中作一維定態(tài)層流流動(dòng)。設(shè)管道寬度為b,高度2於，且byx流道長度為厶兩端壓力降為/兒 試根據(jù)力的衡算導(dǎo)出（1）剪應(yīng)力廠隨高度y （自中心至任意一點(diǎn)的距離）變化的關(guān)系式；（2）通道截面上的速度分布方程；（3）平 均流速與最大流速的關(guān)系。解：（1）由于by 可近似認(rèn)為兩板無限寬，故有命(-32必)=中2b LL(1)（2）將牛頓黏性定律代入（1）得dn上式積分得(2)邊界條件為尸0,尸0,代入式（2）中，得C-C=：2仗冗(3)2f.iL 因此 U = L（y2y（3）當(dāng) y=jb,滬故有訖處 再將

17、式（3）寫成(4)根據(jù)s的定義，得 (1)16. 不可壓縮流依在水平圓管中作一維定態(tài)軸向?qū)恿髁鲃?dòng)，試證明（1）與主體流速 相應(yīng)的速度點(diǎn)出現(xiàn)在離管壁0. 293/;處，其中刀為管半徑；（2）剪應(yīng)力沿徑向?yàn)橹本€分布， 且在管中心為零。解：（1）u=u 1-(=2他心L z： J當(dāng)滬0時(shí)，由式（1）得解得 r = 0.707/(2)由管壁面算起的距離為y = r,-0.707 =0.293/;dz/對式（1）求導(dǎo)得在管中心處，7-0,故r=0o17. 流體在圓管作定態(tài)湍流時(shí)的速度分布可用如下的經(jīng)驗(yàn)式表達(dá)1/7試計(jì)算管平均流速與最大流速之比u I 解:君也2嗣”籟J：皿2兀燦1一一= ” 貝 * =尺

18、(1 一刃R心爲(wèi) J：均加皿= rf* 亍2戚(1-y)dy = 2%J：() -/ )dy=0.817_18. 某液體以一定的質(zhì)量流量在水平直圓管作湍流流動(dòng)。若管長及液體物性不變，將管徑減至原來的1/2,問因流動(dòng)阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的多少倍？解：流體在水平光滑直圓管中作湍流流動(dòng)時(shí)工人沁pjpn入2吟式中因此=(企)(2)(4)*32 拿I山又由于0.316Re025務(wù)嵋呼(快宀叫嚴(yán)“.5宀。3二32X0. 84=26. 919. 用泵將2X10,kg/h的溶液自反應(yīng)器送至高位槽 （見本題附圖）。反應(yīng)器液面上方保持25.9X103 Pa的真 空度，高位槽液面上方為大氣壓。管道為76 mm

19、X4 mm 的鋼管，總長為35 m,管線上有兩個(gè)全開的閘閥、一個(gè) 孔板流量計(jì)（局部阻力系數(shù)為4）、五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反應(yīng) 器液面與管路出口的距離為17m。若泵的效率為0.7,求 泵的軸功率。（已知溶液的密度為1073 kg/m:，,黏度為 6. 3x10 4 Pa so管壁絕對粗糙度可取為0.3 mmo）解：在反應(yīng)器液面1-T與管路出口側(cè)截面2-2間列習(xí)題19附圖PiP式中 Zi=0, zf17 mt m.i0（1）w _2xl04= 3600 x0.785 x0.0682 x 1073 d p4 fm/s = 1.43 m/spj=-25.9X103Pa （表），a=0 （表）將以上數(shù)據(jù)代入式（

20、1）,并整理得5叱=g（乙一 ZJ +紀(jì)+上二叢+ 九2 P二9.81X17+蟲+259xly/7 二 192.0，九21073*厶其中工/廠（幾+土字企+工辱Re叭P唱需叫.6e/d = 0.0Q44根據(jù)屁與e/值，查得4=0. 03,并由教材可查得各管件、閥門的當(dāng)量長度分別為 閘閥（全開）：0. 43X2 m =0.86 m標(biāo)準(zhǔn)彎頭：2.2X5 m =11 m故 y/?f=（0. 03X 巧-（）.+11 +0 5+4） Llj/kg 二25. 74J/kg0.068 2于是 Wc =（192.0 + 25.74）J/kg = 217.7 J/kg泵的軸功率為Ns = Wc流體輸送管路的計(jì)

21、算217.7x2x103600 x 0.7W 二1.73kW機(jī)械能衡算方程，以截面1-1 為基準(zhǔn)水平面，得20. 如本題附圖所示，貯槽水位維持不變。槽的底 部與徑為100 mm的鋼質(zhì)放水管相連，管路上裝有一個(gè)閘 閥，距管路入口端15 m處安有以水銀為指示液的U管壓 差計(jì)，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計(jì)連接 管充滿了水，測壓點(diǎn)與管路出口端之間的直管長度為2 0 m o（1）當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)，測得滄600 mm、/f1500 mm；當(dāng) 閘閥部分開啟時(shí)，測得広400 nun、后1400 mm。摩擦系數(shù) &可取為0. 025,管路入口處的局部阻力系數(shù)取為0.5。 問每小時(shí)從管中流出多少水5）？（2

22、）當(dāng)閘閥全開時(shí)，U管壓差計(jì)測壓處的壓力為多少巾（表壓）。（閘閥全開時(shí)厶仆15,摩擦系數(shù)仍可取0. 025o）解：（1）閘閥部分開啟時(shí)水的流量在貯槽水面1-r與測壓點(diǎn)處截面2-2間列機(jī)械能衡算方程，并通過截面2-2,的中心作 基準(zhǔn)水平面，得式中 4=0（表）p2 = Ph腫 一 pH2o = (13600 X 9.81 X 0.4 - 1(X)0 x9.81 x 1.4)Pa = 39630Pa (表) 血=0, ZF0乙可通過閘閥全關(guān)時(shí)的數(shù)據(jù)求取。當(dāng)閘閥全關(guān)時(shí)，水靜止不動(dòng)，根據(jù)流體靜力學(xué)基本方 程知0曲5+1】）=久邸（b）式中力二 1. 5 m,R二0. 6 m將已知數(shù)據(jù)代入式（b）得.f

23、13600x0.6 勺 _ KXX)一 1.5 m = 6.66mS hi=（巧+）牛=23”； = （0.025 x 召 + 0.5）中=23”；將以上各值代入式（a）,即981666皿+蘭空+213 E 1000解得 “b =3.13m/s水的流量為 匕=3600扌d仏=（3600x0.785x0.12 x3.13）m7s = 1.43m7s（2）閘閥全開時(shí)測壓點(diǎn)處的壓力在截面1-T與管路出口側(cè)截面3-3間列機(jī)械能衡算方程，并通過管中心線作基準(zhǔn)平面，得 貉+孕+巴=昭+婦匕+功_（c）2 P2 p式中 zf6. 66 叫 z3=09二0, p=p、+母0.02碼+ 0.5分4叭將以上數(shù)據(jù)代

24、入式（c）,即9.81X6. 66二也+4.81 u；2解得 叫=3.13m/s(d)再在截面1-1與2-2間列機(jī)械能衡算方程，基平面同前，得 滋+券 +牛盹+身+今+ E-22 P2 p式中 zi=6. 66 叫 Z2二0,a0,加二351 m/s,廠二0 （表壓力）口.“彳0.025 著+ 0.5耳 J/kg = 26.2J/kg乙將以上數(shù)值代入上式，則9.81x6.66 =蘭匸 + 上-+ 26.22 1000解得 a=3. 30X10Pa （表壓）21. 10乜的水以500 1/min的流量流經(jīng)一長為300 m的水平管，管壁的絕對粗糙度為0. 05 mm。有6 m的壓頭可供克服流動(dòng)的摩

25、擦阻力，試求管徑的最小尺寸。解：由于是直徑均一的水平圓管，故機(jī)械能衡算方程簡化為P上式兩端同除以加速度g,得I 一 2Pg工人/g=6m （題給）即 Y/1 二幾土咗二6X9. 81 J/kg =5& 56 J/kg 厶d 2(a)匕4鬥 W.01062廠60x-J24將a代入式(a),并簡化得J5 =2.874x102(b)人與滄及e/d有關(guān)，采用試差法，設(shè)4=0. 021代入式（b）,求出方0. 0904m。 下面驗(yàn)算所設(shè)的A值是否正確：e/d = 0.05 x!070.09(H = O.OOO553 ub =0.01062/0.09042 m/s = 1.3m/s10乜水物性由附錄查得p

26、=1000 kg/m p = 130. 77X 10 sPa-sRe = A/hp/z/0.0904 x 1.3x 10000/(130.77 x IO5 )= &99xl0“由 e/d及 Re、查得 4=0. 021故d = 0.0904m = 90.4mm22. 如本題附圖所示，自水塔將水送至車間，輸送 管路用0114mmx4mm的鋼管，管路總長為190 m （包括 管件與閥門的當(dāng)量長度，但不包括進(jìn)、出口損失）。水塔 水面維持恒定，并高于出水口 15 m。設(shè)水溫為12 X：, 試求管路的輸水量（m7h）o解：在截面1一1和截面2 2之間列柏努利方程式, 得才導(dǎo)處今+少込+羽習(xí)題22附圖px

27、 = l.O133x 105Pa： p2 = 1.0133x10sPa： Z2 Z( = 15.0m； u 0E = g(Z|-Zj =98xl5 丁匕 + 052 d計(jì) J + D+1.5 = 294294(1792.452 + 1.5)(1)采用試差法，假設(shè)w2=2.57m/s = 0106x2.57x999.8 =219x1()5 “124.23 xlO5取管壁的絕對粗糙度為0. 2 mm,則管壁的相對粗糙度為 = 0.0019d 106査圖1-22,得2 = 0.024代入式(1)得，u2 = 2.57 m/s故假設(shè)正確，“2 = 2.57m/s管路的輸水量V=u2A = 2.57 x

28、 斗i x(014 - 2 x 0.0042 )x 3600 m% =81.61 nr/h d23. 本題附圖所示為一輸水系統(tǒng)，高位槽的水面 維持恒定，水分別從與創(chuàng)兩支管排出，高位槽液 面與兩支管出口間的距離均為11 .AB管段徑為38m、 長為58 m；腮支管的徑為32 mm、長為12. 5 m；劭 支管的徑為26 mm、長為14 m,各段管長均包括管件 及閥門全開時(shí)的當(dāng)量長度異與腮管段的摩擦系數(shù)兄 均可取為0. 03。試計(jì)算（1）當(dāng)勿支管的閥門關(guān)閉時(shí), 腮支管的最大排水量為多少（n?/h）； （2）當(dāng)所有閥門 全開時(shí)，兩支管的排水量各為多少（n?/h） ?（加支習(xí)題23附圖管的管壁絕對粗糙

29、度，可取為0.15 mm,水的密度為1000 kg/m 黏度為 O.OOlPa-So）解：（1）當(dāng)肋支管的閥門關(guān)閉時(shí)，腮支管的最大排水量在高位槽水面i-r與必支管出口側(cè)截面c-c間列機(jī)械能衡算方程，并以截面c-c為基 準(zhǔn)平面得2 P2 p式中 ZF11 m, zfO,如0, pi=p.2故他1 +工九=9. 81 X 11=107. 9J/kg(a)a20.038嘰=0032%+0.026%（C）(d)上式經(jīng)整理后得w =708心皿 +0 469%。在截面1-1與間列機(jī)械能衡算方程，并以為基準(zhǔn)水平面，得 礙垮 +字+鄉(xiāng)+場上式中 Z1=11 m, ZF=O, M.10, a.八0上式可簡化為E

30、 舛=E S + Z hfBC = 107.9 J/kg前已算出工仏315此“刃1tsc=636uj因此23.15 斥腫 +6.36/. = 107.9在式（b）、（c）、（d）中，s.m、u* 仏勿即A均為未知數(shù)，且A又為a.知的函數(shù), 可采用試差法求解。設(shè)心妒1.45m/s,則p ,/0.26x1.45x1000. 0.15 nnnRe = du.p li = 37700 e d = 0.00581x1026查摩擦系數(shù)圖得4=0. 034o將人與地血代入式（b）得636“； bc =(269.2 x 0.034 + 0.5)x 1.452解得 Bc=l79m/s將u.4 U.加值代入式(C

31、),解得MB =(0.708 X 1.79 + 0.469 x 145)m/s = 1.95 m/s將um、值代入式（d）左側(cè)，即23.15x1.952 + 6.36 x 1.792 =108.4計(jì)算結(jié)果與式（d）右側(cè)數(shù)值基本相符（108.4 = 107.9）,故u,可以接受，于是兩支管 的排水量分別為% = 3600 x 魯x0.0322 x 1.79m3/h =5.18m/h% = 3600x-x0.0262 x 1.45m/h = 2.77m7h424. 在徑為300 mm的管道中，用測速管測量管空氣的流量。測量點(diǎn)處的溫度為20 C, 真空度為500 Pa,大氣壓力為98. eeXlOP

32、ao測速管插入管道的中心線處。測壓裝置為微 差壓差計(jì)，指示液是油和水，其密度分別為835 kg/m:，和998kg/n?,測得的讀數(shù)為100mm。 試求空氣的質(zhì)量流量（kg/h）。解： AP =（久 一 pJgR =（998 一835）x9.8 x O.lPa = 159.74Pa查附錄得，20 r. 101.3 kPa時(shí)空氣的密度為1.203 kg/m黏度為1.81X10 5 Pa-S, 則管中空氣的密度為=1.203 x9& 66-0.5101.3= 1.166 kg/m%2譽(yù)J2x 159.74/1.166 m/s = 16.55 m/s查圖1-28,得 = 0.85 h = 0.85n

33、nux = 0.85 x 16.55 m/s = 14.07 m/sWh = 14.07 X0.785 x0.32 x 1.166kg/h = 11.159kg/h25. 在38mmx2.5mm的管路上裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，孔板的孔徑為16.4 mm,管中流 動(dòng)的是20笙的甲苯，采用角接取壓法用U管壓差計(jì)測量孔板兩側(cè)的壓力差，以水銀為指示 液，測壓連接管中充滿甲苯。現(xiàn)測得U管壓差計(jì)的讀數(shù)為600 mm,試計(jì)算管中甲苯的流量 為多少（kg/h） ?解：已知孔板直徑6/F16.4 mm,管徑H二33 mm,則4/A=（0.0164/0.033 ）2 =0.247j2gR(PA_Q)=0 6262心小

34、()寫3600-附咔=&如“設(shè)RQRe。,由教材查圖1-30得Q二0.626,查附錄得20 X：甲苯的密度為866 kg/m3,黏 度為0.6X10 3 Pa-So甲苯在孔板處的流速為甲苯的流量為 V = 3600”。A/ = 3600 x 8.24x-xO.01642 kg/h = 5427kg/h 檢驗(yàn)值，管流速為x8.24m/s = 2.04 m/sRe =(lgpM =0.033x2.04x8660.6x10= 9.72xl04 Ret原假定正確。非牛頓型流體的流動(dòng)26. 用泵將容器中的蜂蜜以6. 28X10am7s流量送往 高位槽中，管路長（包括局部阻力的當(dāng)量長度）為20 m,管徑為

35、0.1 m,蜂蜜的流動(dòng)特性服從無律r = 0.05（叫密度P=1250 kg /m求泵應(yīng)提供的能量（J /kg）。解：在截面1一1和截面2 2之間列柏努利方程式，得鄉(xiāng)+今+妬+呎二鄉(xiāng)+導(dǎo)+憶+工勺p, =1.0133xl05Pa： p2 = 1.0133xl05Pa： Z2-Zt =6.0m： ux 0; u2 r習(xí)題26附圖0g(Z? - ZJ + D =9.8x6匕尹 = 58.8-幾科a 20.1=5& 8-642A = MK= 64x0.05x3 + l4/?f 3xO.5 + l則/=25xlO冷；S的單位為m7h)（2）輸油管線總長度 2g3922)Xl)- + 0.5 m = 2

36、9.04m L *000x9.81(3) 泵的效率=也座= 29.04x57.61x1(XX)x9.81x1Q0%=68% 1000P3600x10(X)x6.7在指定轉(zhuǎn)速下，泵的性能參數(shù)為：曠57.61 m7h叢29.04 m E6. 7 kW 77=68%3. 對于習(xí)題2的實(shí)驗(yàn)裝置，若分別改變?nèi)缦聟?shù)，試求新操作條件下泵的流量、壓頭和軸功率(假如泵的效率保持不變)。(1) 改送密度為1220 kg/m3的果汁(其他性質(zhì)與水相近)；(2) 泵的轉(zhuǎn)速降至2610 r/mino解：由習(xí)題 2 求得：(7=57. 61 m7h 洋29. 04 m 尺6. 7 kW(1) 改送果汁改送果汁后， 不變

37、，戶隨Q加大而增加，即(1220、Pr = P =6.7x1.22kW=8.174kW11000J(2) 降低泵的轉(zhuǎn)速根據(jù)比例定律，降低轉(zhuǎn)速后有關(guān)參數(shù)為“ =57.61】d/h=5185m7h勺12900)11H = 29.04 xj m = 23.52mI 2900；pw=6-7xS）kw=4-884kw4. 用離心泵(轉(zhuǎn)速為2900 r/min)將20 C的淸水以60 m7h的流疑送至敞口容器。 此流量下吸入管路的壓頭損失和動(dòng)壓頭分別為2.4 m和0.61 m。規(guī)定泵入口的真空度不能 大于64 kPa。泵的必需氣蝕余量為3.5m。試求(1)泵的安裝高度(當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?00 kPa)；(2)

38、若改送55 的清水，泵的安裝高度是否合適。解：(1)泵的安裝高度在水池液面和泵入口截面之間列柏努利方程式（水池液面為基準(zhǔn)面），得幾一門pg64x101000x9.81=0+0.61 + 2.4比=351m（2）輸送55 C清水的允許安裝高度(100-15.733)x10(3.5 + 0.5)_2.4 趕皿55 C清水的密度為985.7 kg/m飽和蒸汽壓為15.733 kPa985.7x9.81則 H；=幾一億 7NPSH）-HzPS原安裝高度（3.51 m）需下降1.5 m才能不發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。5. 對于習(xí)題4的輸送任務(wù)，若選用3B57型水泵，其操作條件下（55乜清水）的允許 吸上真空度為5.

39、3 m,試確定離心泵的安裝高度。解：為確保泵的安全運(yùn)行，應(yīng)以55弋熱水為基準(zhǔn)確定安裝高度。H.t=（5.3-0.61-2.4）= 2.29m2g泵的安裝高度為2.0 m。6. 用離心泵將真空精館塔的釜?dú)堃核椭脸嘿A罐。塔底液面上的絕對壓力為32.5 kPa（即輸送溫度下溶液的飽和蒸汽壓）。已知：吸入管路壓頭損失為1.46m,泵的必需氣蝕 余量為2.3 ni,該泵安裝在塔液面下3.0 hi處。試核算該泵能否正常操作。解：泵的允許安裝高度為乩=幾一入 _ NPSH _-Pg式中 Pa - Pv = QP&則H .= -（2.3 + 0.5）-1 46m = -4.26mA泵的允許安裝位置應(yīng)在塔液面

40、下4. 26m處，實(shí)際安裝高度為-3.0m,故泵在操作時(shí)可能 發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。為安全運(yùn)行，離心泵應(yīng)再下移1.5 m。7. 在指定轉(zhuǎn)速下，用20的清水對離心泵進(jìn)行性能測試，測得g數(shù)據(jù)如本題附表 所示。習(xí)題7附表1q00. 10.20.30.40.5(mVmin)H /m37.238.03734.531.828.5在實(shí)驗(yàn)圍，摩擦系數(shù)變化不大，管路特性方程為Hc = 12 + 80.0；(彳的單位為 m7min)試確定此管路中的g、和P（二81%）(2)兩臺泵的串聯(lián)&8 + 5.2 x 105= 2 x (28 - 4.2 x 105)解得：q=5. 89X103 m7s=21. 2 m7h在本題條件

41、下，兩臺泵串聯(lián)可獲得較大的輸水量21.2 m7h010. 采用一臺三效單動(dòng)往復(fù)泵，將敞口貯槽中密度為1200 kg/n?的粘稠液體送至表壓 為1. 62X10kPa的高位槽中，兩容器中液面維持恒差8m,管路系統(tǒng)總壓頭損失為4 m。已 知泵的活塞直徑為70 mm,沖程為225 mm,往復(fù)次數(shù)為200 min *,泵的容積效率和總效率 分別為0.96和0.91。試求泵的流量、壓頭和軸功率。解：(1)往復(fù)泵的實(shí)際流量q = 3久ASnr =3x0.96xxO.O72 x 0.225 x 200m7min二0. 499 m7min(2) 泵的揚(yáng)程=(8+ I，62X1()+4)m-149.6 m120

42、0x9.81(3) 泵的軸功率p=/=149.6x().499xl2(X)kW=16 ()8 kW102“60x102x0.9111. 用離心通風(fēng)機(jī)將50 C、101.3 kPa的空氣通過徑為600 nun,總長105 m (包括所 有局部阻力當(dāng)量長度)的水平管道送至某表壓為lXIOPa的設(shè)備中?？諝獾妮斔土繛?.5 X104m7ho摩擦系數(shù)可取為0.0175。現(xiàn)庫房中有一臺離心通風(fēng)機(jī)，其性能為：轉(zhuǎn)速1450 min 風(fēng)t 1.6X10m7h,風(fēng)壓為1.2X10*Pao試核算該風(fēng)機(jī)是否合用。解：將操作條件的風(fēng)壓和風(fēng)量來換算庫存風(fēng)機(jī)是否合用。2Ht =( P? -叩+斗+卩工札=101300 +

43、1x10“Pa=106300Pa久=l205x竺kg/n?二 1. 147 kg/m：101330 32315000x101300m/s=14 40 m/s-d2pm 3600 x-x 0.62x 1063004 /m4則H；=lxl04+1.147xfo.O175x1O5 + lk14-40Pa=10483 Pa、 0.6 ) 2Hx = 10483 x-Lz_Pa= 10967 Pa1.147庫存風(fēng)機(jī)的風(fēng) =L6X104m7h,風(fēng)壓1.2X10lPa均大于管路要求(=1.5X104 m7h, =10967 Pa),故風(fēng)機(jī)合用。12. 有一臺單動(dòng)往復(fù)壓縮機(jī)，余隙系數(shù)為0.06,氣體的入口溫度

44、為20 C,絕熱壓縮指 數(shù)為1.4,要求壓縮比為9,試求(1)單級壓縮的容積系數(shù)和氣體的出口溫度；(2)兩級壓 縮的容積系數(shù)和第一級氣體的出口溫度；(3)往復(fù)壓縮機(jī)的壓縮極限。解：(1)單級壓縮的容積系數(shù)和氣體的出口溫度A） =l-f -1 =l-0.06x 9n-l =0.77185丿 LT、=7 邑 =293x9nK=548. 9K -Pj（2）兩級壓縮的容積系數(shù)和第一級氣體出口溫度 改為兩級壓縮后，每級的壓縮比為則重復(fù)上面計(jì)算，得到 丄4 = 1-0.06 3代一 1 = 0.9285047； =293x3T7K=401 K（3）壓縮極限I20=1-4?-1 =0pj即o.O6x 2k |14 _1 =i5丿解得 邑= 55.71第五章傳熱過程基礎(chǔ)1.用平板法測定因體的導(dǎo)熱系數(shù)，在平板一側(cè)用電熱器加熱，另一側(cè)用冷卻器冷卻， 同時(shí)在板兩側(cè)用熱電偶測量其表面溫度，若所測固體的表面積為0. 02 m2，厚度為0.02 m, 實(shí)驗(yàn)測得電流表讀數(shù)為0.5