化工原理天津大學版化上下冊習題答案Word版

1、傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 化工原理課后習題化工原理課后習題 1.1. 某設備上真空表的讀數(shù)為某設備上真空表的讀數(shù)為 13.3103 Pa,試計算設備內(nèi)的絕對試計算設備內(nèi)的絕對 壓強與表壓強。已知該地區(qū)大氣壓強為壓強與表壓強。已知該地區(qū)大氣壓強為 98.7103 Pa。 解：由解：由 絕對壓強絕對壓強 = 大氣壓強大氣壓強 真空度真空度 得到：得到： 設備內(nèi)的絕對壓強設備內(nèi)的絕對壓強 P絕 絕 = 98.7103 Pa -13.3103 Pa =8.54103 Pa 設備內(nèi)的表壓強設備內(nèi)的表壓強 P表 表 = -真空度 真空度 = - 13.3103 Pa 2在

2、本題附圖所示的儲油罐中盛有密度為在本題附圖所示的儲油罐中盛有密度為 960 / 的油品，的油品， 油面高于罐底油面高于罐底 6.9 m，油面上方為常壓。在罐側壁的下部有一直，油面上方為常壓。在罐側壁的下部有一直 徑為徑為 760 mm 的圓孔，其中心距罐底的圓孔，其中心距罐底 800 mm，孔蓋用，孔蓋用 14mm 的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應力取為的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應力取為 39.23106 Pa ， 問至少需要幾個螺釘？問至少需要幾個螺釘？ 分析：罐底產(chǎn)生的壓力不能超過螺釘?shù)墓ぷ鲬Ψ治觯汗薜桩a(chǎn)生的壓力不能超過螺釘?shù)墓ぷ鲬?即即 P油 油 螺螺 解解：P螺 螺 = g

3、hA = 9609.81(9.6-0.8) 3.140.762 150.307103 N 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 螺 螺 = 39.031033.140.0142n P油 油 螺螺 得 得 n 6.23 取取 n min= 7 至少需要至少需要 7 個螺釘個螺釘 3某流化床反應器上裝有兩個某流化床反應器上裝有兩個 U 型管型管 壓差計，如本題附圖所示。測得壓差計，如本題附圖所示。測得 R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液為水銀。，指示液為水銀。 為防止水銀蒸汽向空氣中擴散，于右側的為防止水銀蒸汽向空氣中擴散，于右側的 U 型管與大氣連通的

4、玻璃管內(nèi)灌入一段型管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段 水，其高度水，其高度 R3 = 50 mm。試求。試求 AB 兩兩 處的表壓強。處的表壓強。 分析：根據(jù)靜力學基本原則，對于右邊的管壓差計，分析：根據(jù)靜力學基本原則，對于右邊的管壓差計，aa為等壓面，為等壓面， 對于左邊的壓差計，對于左邊的壓差計，bb為另一等壓面，分別列出兩個等壓面處的靜為另一等壓面，分別列出兩個等壓面處的靜 力學基本方程求解。力學基本方程求解。 解：設空氣的密度為解：設空氣的密度為 g，其他數(shù)據(jù)如圖所示，其他數(shù)據(jù)如圖所示 aa處處 PA + ggh1 = 水 水gR3 + 水銀水銀R2 由于空氣的密度相對于水和水銀來說很小可

5、以忽略不記由于空氣的密度相對于水和水銀來說很小可以忽略不記 即即：PA = 1.0 1039.810.05 + 13.61039.810.05 = 7.16103 Pa b-b處處 PB + ggh3 = PA + ggh2 + 水銀 水銀gR1 PB = 13.61039.810.4 + 7.16103 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ =6.05103Pa 4. 本題附圖為遠距離測量控制本題附圖為遠距離測量控制 裝置，用以測定分相槽內(nèi)煤油和裝置，用以測定分相槽內(nèi)煤油和 水的兩相界面位置。已知兩吹氣水的兩相界面位置。已知兩吹氣 管出口的距離管出口的距離 H = 1m

6、，U 管壓管壓 差計的指示液為水銀，煤油的密差計的指示液為水銀，煤油的密 度為度為 820Kg。試求當壓差計讀數(shù)。試求當壓差計讀數(shù) R=68mm 時，相界面與油時，相界面與油 層的吹氣管出口距離。層的吹氣管出口距離。 分析：解此題應選取的合適的截面如圖所示：忽略空氣產(chǎn)生的壓強，本分析：解此題應選取的合適的截面如圖所示：忽略空氣產(chǎn)生的壓強，本 題中題中 11和和 44為等壓面，為等壓面，22和和 33為等壓面，且為等壓面，且 11和和 22的壓強相等。根據(jù)靜力學基本方程列出一個方程組求解的壓強相等。根據(jù)靜力學基本方程列出一個方程組求解 解：設插入油層氣管的管口距油面高解：設插入油層氣管的管口距油

7、面高 h 在在 11與與 22截面之間截面之間 P1 = P2 + 水銀 水銀gR P1 = P4 ，P2 = P3 且且 P3 = 煤油 煤油gh ， ， P4 = 水 水g（ （H-h）+ 煤油 煤油g（ （h + h） 聯(lián)立這幾個方程得到聯(lián)立這幾個方程得到 水銀 水銀gR = 水水g（ （H-h）+ 煤油 煤油g（ （h + h）-煤油 煤油gh 即 即 水銀 水銀gR =水水gH + 煤油煤油gh -水水gh 帶入數(shù)據(jù) 帶入數(shù)據(jù) 1.0101 - 13.6100.068 = h(1.010-0.8210) 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ = 0.418 5用

8、本題附圖中串聯(lián)管壓差計測量蒸汽鍋爐水面上方的蒸氣用本題附圖中串聯(lián)管壓差計測量蒸汽鍋爐水面上方的蒸氣 壓，管壓差計的指示液為水銀，兩管間的連接管內(nèi)充滿壓，管壓差計的指示液為水銀，兩管間的連接管內(nèi)充滿 水。以知水銀面與基準面的垂直距離分別為：水。以知水銀面與基準面的垂直距離分別為： 12.3m，2=1.2m, 3=2.5m,4=1.4m。鍋中水面與基準。鍋中水面與基準 面之間的垂直距離面之間的垂直距離5=3m。大氣壓強。大氣壓強a= 99.3103 。 。 試求鍋爐上方水蒸氣的壓強。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強。 分析：首先選取合適的截面用以連接分析：首先選取合適的截面用以連接 兩個管，本題應選取如圖

9、所示的兩個管，本題應選取如圖所示的 11 截面，再選取等壓面，最后根據(jù)截面，再選取等壓面，最后根據(jù) 靜力學基本原理列出方程，求解靜力學基本原理列出方程，求解 解：設解：設 11 截面處的壓強為截面處的壓強為1 對左邊的管取對左邊的管取-等壓面，等壓面， 由靜力學基本方程由靜力學基本方程 0 + 水 水g(h5-h4) = 1 + 水銀 水銀g(h3-h4) 代入數(shù)據(jù) 代入數(shù)據(jù) 0 + 1.01039.81(3-1.4) = 1 + 13.61039.81(2.5-1.4) 對右邊的管取對右邊的管取-等壓面，由靜力學基本方程等壓面，由靜力學基本方程1 + 水 水 g(h3-h2) = 水銀 水銀

10、g(h1-h2) + 代入數(shù)據(jù) 代入數(shù)據(jù) 1 + 1.01039.812.5-1.2= 13.61039.812.3-1.2 + 99.3103 解著兩個方程解著兩個方程 得得 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 0 = 3.64105Pa 6. 根據(jù)本題附圖所示的微差壓差計的讀數(shù)，計算管路中氣體的根據(jù)本題附圖所示的微差壓差計的讀數(shù)，計算管路中氣體的 表壓強。壓差計中以油和水為指示液，其密度分別為表壓強。壓差計中以油和水為指示液，其密度分別為 920 3 ,9983,管中油管中油水交接面高水交接面高 度差度差 R = 300 ，兩擴大室的內(nèi)徑，兩擴大室的內(nèi)徑 D 均為均

11、為 60 ，管內(nèi)徑為，管內(nèi)徑為 6 。當。當 管路內(nèi)氣體壓強等于大氣壓時，兩擴大室管路內(nèi)氣體壓強等于大氣壓時，兩擴大室 液面平齊。液面平齊。 分析：此題的關鍵是找準等壓面，根據(jù)擴大室一端與大氣相通，分析：此題的關鍵是找準等壓面，根據(jù)擴大室一端與大氣相通， 另一端與管路相通，可以列出兩個方程，聯(lián)立求解另一端與管路相通，可以列出兩個方程，聯(lián)立求解 解：由靜力學基本原則，選取解：由靜力學基本原則，選取 11為等壓面，為等壓面， 對于對于管左邊管左邊 表 表 + 油油g(h1+R) = 1 對于對于管右邊管右邊 2 = 水 水gR + 油油gh2 表 表 =水水gR + 油油gh2 -油油g(h1+R

12、) =水 水gR - 油油gR +油油g（ （h2-h1） 當當表 表= 0 時 時，擴大室液面平齊擴大室液面平齊 即即 （D/2）2（h2-h1） = （d/2）2R h2-h1 = 3 mm 表 表= 2.57102Pa 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 7.列管換熱氣列管換熱氣 的管束由的管束由 121 根根 2.5mm 的鋼管組成。空氣以的鋼管組成?？諝庖?9m/s 速度在列管內(nèi)流動?？諝庠诠軆?nèi)的平均溫度為速度在列管內(nèi)流動?？諝庠诠軆?nèi)的平均溫度為 50壓強壓強 為為 196103Pa(表壓表壓)，當?shù)卮髿鈮簽椋數(shù)卮髿鈮簽?98.7103Pa 試求：試求： 空

13、氣的質量流量；空氣的質量流量； 操作條件下，空氣的體積流量；操作條件下，空氣的體積流量； 將將的計算結果換算成標準狀況下空氣的體積流量。的計算結果換算成標準狀況下空氣的體積流量。 解解：空氣的體積流量空氣的體積流量 S = uA = 9/4 0.02 2 121 = 0.342 m3/s 質量流量質量流量 ws =S=S (MP)/(RT) = 0.34229(98.7+196)/8.315323=1.09/s 換算成標準狀況換算成標準狀況 V1P1/V2P2 =T1/T2 S2 = P1T2/P2T1 S1 = (294.7273)/(101323) 0.342 = 0.843 m3/s 8

14、 .高位槽內(nèi)的水面高于地面高位槽內(nèi)的水面高于地面 8m，水從水從 1084mm 的管道中流出的管道中流出，管路出口高管路出口高 于地面于地面 2m。在本題特定條件下，水流。在本題特定條件下，水流 經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按f = 6.5 u2 計算，其中計算，其中 u 為水在管道為水在管道 的流速。試計算：的流速。試計算： AA 截面處水的流速；截面處水的流速； 水的流量，以水的流量，以 m3/h 計。計。 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 分析：此題涉及的是流體動力學，有關流體動力學主要是能量分析：此題涉及的是流體動力學，有關流體動力學主要是能量 恒算

15、問題，一般運用的是柏努力方程式。運用柏努力方程式解恒算問題，一般運用的是柏努力方程式。運用柏努力方程式解 題的關鍵是找準截面和基準面，對于本題來說，合適的截面是題的關鍵是找準截面和基準面，對于本題來說，合適的截面是 高位槽高位槽 11,和出管口和出管口 22,如圖所示，選取地面為基準面。如圖所示，選取地面為基準面。 解：設水在水管中的流速為解：設水在水管中的流速為 u ，在如圖所示的，在如圖所示的 11, ，22,處處 列柏努力方程列柏努力方程 Z1 + 0 + 1/= Z2+ 22 + 2/ + f （Z1 - Z2）g = u2/2 + 6.5u2 代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù) (8-2)9.81 =

16、 7u2 , u = 2.9m/s 換算成體積流量換算成體積流量 VS = uA= 2.9 /4 0.12 3600 = 82 m3/h 9. 20 水以水以 2.5m/s 的流速流經(jīng)的流速流經(jīng) 382.5mm 的水平管，此管以的水平管，此管以 錐形管和另一錐形管和另一 533m 的水平管相連。如本題附圖所示，在錐的水平管相連。如本題附圖所示，在錐 形管兩側形管兩側 A 、B 處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強。處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強。 若水流經(jīng)若水流經(jīng) A B 兩截面的能量損失為兩截面的能量損失為 1.5J/，求兩玻璃管的水，求兩玻璃管的水 面差（以計）面差（以計） ，并

17、在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對，并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對 位置。位置。 分析分析:根據(jù)水流過根據(jù)水流過 A、B 兩截面的體積流量相同和此兩截面處的兩截面的體積流量相同和此兩截面處的 伯努利方程列等式求解伯努利方程列等式求解 解：設水流經(jīng)解：設水流經(jīng)兩截面處的流速兩截面處的流速 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 分別為分別為 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ uA、 uB uAAA = uBAB uB = （AA/AB ）uA = （33/47）22.5 = 1.23m/s 在在兩截面處列柏努力方程兩截面處列柏努力方程 Z1

18、 + 122 + 1/ = Z2+ 222 + 2/ + f Z1 = Z2 （1-2）/ = f +（12-22）2 g（h1-h 2）= 1.5 + (1.232-2.52) /2 h1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm 即即 兩玻璃管的水面差為兩玻璃管的水面差為 88.2mm 10.用離心泵把用離心泵把 20的水從貯槽送至水洗塔頂部的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持槽內(nèi)水位維持 恒定恒定，各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為 762.5mm，在操作條件下，在操作條件下， 泵入口處真空表的讀數(shù)為泵入口處真空表的讀數(shù)為

19、24.6610Pa,水流經(jīng)吸入管與水流經(jīng)吸入管與 排處管（不包括噴頭）的能量排處管（不包括噴頭）的能量 損失可分別按損失可分別按 f,1=2u，hf,2=10u2計算，由于管徑不變，故式中計算，由于管徑不變，故式中 u 為吸入或為吸入或 排出管的流速排出管的流速/s。排水管與噴頭連接處的壓強為。排水管與噴頭連接處的壓強為 98.0710Pa（表壓）（表壓） 。試求泵的有效功率。試求泵的有效功率。 分析：此題考察的是運用柏努力方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功率分析：此題考察的是運用柏努力方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功率 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 把整個系統(tǒng)分成兩部

20、分來處理，從槽面到真空表段的吸入管和從真空把整個系統(tǒng)分成兩部分來處理，從槽面到真空表段的吸入管和從真空 表到排出口段的排出管，在兩段分別列柏努力方程。表到排出口段的排出管，在兩段分別列柏努力方程。 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 解：總能量損失解：總能量損失hf=hf+， ，1hf，2 u1=u2=u=2u2+10u=12u 在截面與真空表處取截面作方程在截面與真空表處取截面作方程： z0g+u02/2+P0/=z1g+u2/2+P1/+hf， ，1 （ P0-P1）/= z1g+u2/2 +hf， ，1 u=2m/s ws=uA=7.9kg/s 在真空表與排水管在

21、真空表與排水管-噴頭連接處取截面噴頭連接處取截面 z1g+u2/2+P1/+We=z2g+u2/2+P2/+hf， ，2 We= z2g+u2/2+P2/+hf， ，2（ （ z1g+u2/2+P1/） =12.59.81+（98.07+24.66）/998.210+102 =285.97J/kg Ne= Wews=285.977.9=2.26kw 11.本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑 D 為為 2，槽底與內(nèi)徑，槽底與內(nèi)徑 d0為為 33mm 的鋼的鋼 管相連，槽內(nèi)無液體補充，其液面管相連，槽內(nèi)無液體補充，其液面 高度高度 h0為為 2m（以管子中心線為基（以管子中心線為基 準）

22、準） 。液體在本題管內(nèi)流動時的全部能量損失可按。液體在本題管內(nèi)流動時的全部能量損失可按hf=20u公式公式 來計算，式中來計算，式中 u 為液體在管內(nèi)的流速為液體在管內(nèi)的流速 ms。試求當槽內(nèi)液面下。試求當槽內(nèi)液面下 降降 1m 所需的時間。所需的時間。 分析：此題看似一個普通的解柏努力方程的題，分析題中槽內(nèi)無分析：此題看似一個普通的解柏努力方程的題，分析題中槽內(nèi)無 液體補充，則管內(nèi)流速并不是一個定值而是一個關于液面高度的液體補充，則管內(nèi)流速并不是一個定值而是一個關于液面高度的 函數(shù)，抓住槽內(nèi)和管內(nèi)的體積流量相等列出一個微分方程，積分函數(shù)，抓住槽內(nèi)和管內(nèi)的體積流量相等列出一個微分方程，積分 傳

23、播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 求解。求解。 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 解：在槽面處和出口管處取截面解：在槽面處和出口管處取截面 1-1，2-2 列柏努力方程列柏努力方程 h1g=u2/2+hf =u2/2+20u2 u=(0.48h)1/2=0.7h1/2 槽面下降槽面下降 dh，管內(nèi)流出管內(nèi)流出 uA2dt 的液體的液體 Adh=uA2dt=0.7h1/2A2dt dt=A1dh/（A20.7h1/2） 對上式積分對上式積分：t=1.h 12.本題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)，本題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)， 鹽水的密度為鹽水的密度

24、為 1100kgm，循環(huán)量為，循環(huán)量為 36m。管路的直徑相同，鹽水由。管路的直徑相同，鹽水由 A 流流 經(jīng)兩個換熱器而至經(jīng)兩個換熱器而至 B 的能量損失為的能量損失為 98.1Jkg，由，由 B 流至流至 A 的的 能量損失為能量損失為 49Jkg，試求：（，試求：（1）若泵的效率為）若泵的效率為 70%時，泵的時，泵的 抽功率為若干抽功率為若干 kw？（？（2）若）若 A 處的壓強表讀數(shù)為處的壓強表讀數(shù)為 245.210Pa 時，時，B 處的壓強表讀數(shù)為若干處的壓強表讀數(shù)為若干 Pa？ 分析：本題是一個循環(huán)系統(tǒng)，鹽水由分析：本題是一個循環(huán)系統(tǒng)，鹽水由 A 經(jīng)兩個換熱器被冷卻后經(jīng)兩個換熱器被

25、冷卻后 又回到又回到 A 繼續(xù)被冷卻，很明顯可以在繼續(xù)被冷卻，很明顯可以在 A-換熱器換熱器-B 和和 B-A 兩段兩段 列柏努利方程求解。列柏努利方程求解。 解：（解：（1）由）由 A 到到 B 截面處作柏努利方程截面處作柏努利方程 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 0+uA/2+PA/1=ZBg+uB2+PB+9.81 管徑相同得管徑相同得 uA=uB （PA-PB）/=ZBg+9.81 由由 B 到到 A 段，在截面處作柏努力方程段，在截面處作柏努力方程B ZBg+uB2+PB/+We=0+uA+PA/+49 We=（PA-PB）/- ZBg+49=98.1+4

26、9=147.1J/kg WS=VS=36/36001100=11kg/s Ne= WeWS=147.111=1618.1w 泵的抽功率泵的抽功率 N= Ne /76%=2311.57W=2.31kw （2）由第一個方程得由第一個方程得（PA-PB）/=ZBg+9.81 得得 PB=PA-（ZBg+9.81） =245.210-1100(79.81+98.1) =6.2104Pa 13. 用壓縮空氣將密度為用壓縮空氣將密度為 1100kg/m3的的 腐蝕性液體自低位槽送到高位槽，兩槽腐蝕性液體自低位槽送到高位槽，兩槽 的液位恒定。管路直徑均為的液位恒定。管路直徑均為 603.5mm，其他尺寸見本

27、題附圖。各，其他尺寸見本題附圖。各 管段的能量損失為管段的能量損失為f， ，AB= f， ，CD=u2， ，f， ，BC=1.18u2。兩壓 。兩壓 差計中的指示液均為水銀。試求當差計中的指示液均為水銀。試求當 R1=45mm，h=200mm 時：時： （1）壓縮空氣的壓強）壓縮空氣的壓強 P1為若干？（為若干？（2）U 管差壓計讀數(shù)管差壓計讀數(shù) R2為為 多少？多少？ 解：對上下兩槽取截面列柏努力方程解：對上下兩槽取截面列柏努力方程 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 0+0+P1/=Zg+0+P2/+f P1= Zg+0+P2 +f =109.811100+1100

28、（2u2+1.18u2） =107.9110+3498u 在壓強管的在壓強管的 B，C 處去取截面，由流體靜力學方程得處去取截面，由流體靜力學方程得 PB+g（x+R1）=Pc +g（hBC+x）+水銀 水銀R1g PB+11009.81（0.045+x）=Pc +11009.81（5+x） +13.6109.810.045 PB-PC=5.95104Pa 在在 B，C 處取截面列柏努力方程處取截面列柏努力方程 0+uB/2+PB/=Zg+uc2/2+PC/+f， ，BC 管徑不變，管徑不變，ub=u c PB-PC=（Zg+f， ，BC） ）=1100（1.18u2+59.81） =5.95

29、104Pa u=4.27m/s 壓縮槽內(nèi)表壓壓縮槽內(nèi)表壓 P1=1.23105Pa （2）在在 B，D 處取截面作柏努力方程處取截面作柏努力方程 0+u2/2+PB/= Zg+0+0+f， ，BC+ f， ，CD PB=（79.81+1.18u2+u2-0.5u2）1100=8.35104Pa PB-gh=水銀 水銀R2g 8.35104-11009.810.2=13.6109.81R2 R2=609.7mm 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 14. 在實驗室中在實驗室中,用玻璃管輸送用玻璃管輸送 20的的 70%醋酸醋酸.管內(nèi)徑為管內(nèi)徑為 1.5cm,流流 量為量為

30、 10kg/min,用用 SI 和物理單位各算一次雷諾準數(shù)和物理單位各算一次雷諾準數(shù),并指出流型。并指出流型。 解：查解：查 20，70的醋酸的密度的醋酸的密度 = 1049Kg/m3,粘度粘度 = 2.6mPas 用用 SI 單位計算：單位計算： d=1.510-2m,u=WS/(A)=0.9m/s Re=du/=(1.510-20.91049)/(2.6103) =5.45103 用物理單位計算用物理單位計算： =1.049g/cm, u=WS/(A)=90cm/s,d=1.5cm =2.610-3PaS=2.610-3kg/(sm)=2.610-2g/scm-1 Re=du/=(1.59

31、01.049)/(2.610-2) =5.45103 5.45103 4000 此流體屬于湍流型此流體屬于湍流型 15.在本題附圖所示的實驗裝置中，于異徑在本題附圖所示的實驗裝置中，于異徑 水平管段兩截面間連一倒置水平管段兩截面間連一倒置 U 管壓差計，管壓差計， 以測量兩截面的壓強差。當水的流量為以測量兩截面的壓強差。當水的流量為 10800kg/h 時，時，U 管壓差計讀數(shù)管壓差計讀數(shù) R 為為 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 100mm，粗細管的直徑分別為，粗細管的直徑分別為 603.5mm 與與 453.5mm。計。計 算：（算：（1）1kg 水流經(jīng)兩截面間

32、的能量損失。水流經(jīng)兩截面間的能量損失。 （2）與該能量損失）與該能量損失 相當?shù)膲簭娊禐槿舾上喈數(shù)膲簭娊禐槿舾?Pa？ 解：（解：（1）先計算）先計算 A，B 兩處的流速：兩處的流速： uA=ws/sA=295m/s，uB= ws/sB 在在 A，B 截面處作柏努力方程：截面處作柏努力方程： zAg+uA2/2+PA/=zBg+uB2/2+PB/+hf 1kg 水流經(jīng)水流經(jīng) A，B 的能量損失：的能量損失： hf= （uA2-uB2） ）/2+（ （PA- PB）/=（uA2-uB2） ） /2+gR/=4.41J/kg （2）.壓強降與能量損失之間滿足：壓強降與能量損失之間滿足： hf=P/

33、 P=hf=4.4110 16. 密度為密度為 850kg/m，粘度為，粘度為 810-3Pas 的液體在內(nèi)徑為的液體在內(nèi)徑為 14mm 的鋼管內(nèi)流動，溶液的流速為的鋼管內(nèi)流動，溶液的流速為 1m/s。試計算：（。試計算：（1）淚）淚 諾準數(shù)，并指出屬于何種流型？（諾準數(shù)，并指出屬于何種流型？（2）局部速度等于平均速度處）局部速度等于平均速度處 與管軸的距離；（與管軸的距離；（3）該管路為水平管，若上游壓強為）該管路為水平管，若上游壓強為 14710Pa，液體流經(jīng)多長的管子其壓強才下降到，液體流經(jīng)多長的管子其壓強才下降到 127.510Pa？ 解解：（：（1）Re =du/ =（1410-31

34、850）/（810-3） =1.4910 2000 此流體屬于滯流型此流體屬于滯流型 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ （2）由于滯流行流體流速沿管徑按拋物線分布，令管徑和）由于滯流行流體流速沿管徑按拋物線分布，令管徑和 流速滿足流速滿足 y2 = -2p（u-um） 當當=0 時時 ,y2 = r2 = 2pum p = r2/2 = d2/8 當當=平均 平均=0.5 max= 0.5m/s 時時, y2= - 2p（0.5-1）= d2/8 =0.125 d2 即即 與管軸的距離與管軸的距離 r=4.9510-3m (3)在在 147103和和 127.5103

35、兩壓強面處列伯努利方程兩壓強面處列伯努利方程 u 12/2 + PA/ + Z1g = u 22/2 + PB/+ Z2g + f u 1 = u 2 , Z1 = Z2 PA/= PB/+ f 損失能量損失能量f=（PA- PB）/=（147103-127.5103）/850 =22.94 流體屬于滯流型流體屬于滯流型 摩擦系數(shù)與雷若準數(shù)之間滿足摩擦系數(shù)與雷若準數(shù)之間滿足 =64/ Re 又又 f=（/d）0.5 u 2 =14.95m 輸送管為水平管，輸送管為水平管，管長即為管子的當量長度管長即為管子的當量長度 即：管長為即：管長為 14.95m 17 . 流體通過圓管湍流動時，管截面的速

36、度分布可按下面經(jīng)驗流體通過圓管湍流動時，管截面的速度分布可按下面經(jīng)驗 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 公式來表示：公式來表示： 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ ur=umax（y/R）1/7 ，式中式中 y 為某點與壁面的距離為某點與壁面的距離，及及 y=Rr。 試求起平均速度試求起平均速度 u 與最大速度與最大速度 umax的比值。的比值。 分析：平均速度分析：平均速度 u 為總流量與截面積的商，而總流量又可以看為總流量與截面積的商，而總流量又可以看 作是速度是作是速度是 ur的流體流過的流體流過 2rdr 的面積的疊加的面積的疊加 即

37、即：V=0R ur2rdr 解解：平均速度平均速度 u = V/A =0R ur2rdr/（R2） =0R umax（y/R）1/72rdr/（R2） = 2umax/R15/7 0R（R r）1/7rdr = 0.82umax u/ umax=0.82 18. 一定量的液體在圓形直管內(nèi)做滯流流動。若管長及液體物一定量的液體在圓形直管內(nèi)做滯流流動。若管長及液體物 性不變，而管徑減至原有的性不變，而管徑減至原有的 1/2，問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損，問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損 失為原來的若干倍？失為原來的若干倍？ 解：解：管徑減少后流量不變管徑減少后流量不變 u1A1=u2A2而而 r1=r2

38、A1=4A2 u2=4u 由能量損失計算公式由能量損失計算公式f=（/d）（1/2u2）得）得 f， ，1=（ （/d）（1/2u12） f， ，2=（ （/d）（1/2u22）=（/d） 8（u1）2 =16f， ，1 hf2 = 16 hf1 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 19. 內(nèi)截面為內(nèi)截面為 1000mm1200mm 的矩形煙囪的高度為的矩形煙囪的高度為 30 A1m。 平均分子量為平均分子量為 30kg/kmol，平均溫度為，平均溫度為 400的煙道氣自下而上的煙道氣自下而上 流動。煙囪下端維持流動。煙囪下端維持 49Pa 的真空度。在煙囪高度范圍內(nèi)大

39、氣的的真空度。在煙囪高度范圍內(nèi)大氣的 密度可視為定值，大氣溫度為密度可視為定值，大氣溫度為 20，地面處的大氣壓強為，地面處的大氣壓強為 101.3310Pa。流體經(jīng)煙囪時的摩擦系數(shù)可取為。流體經(jīng)煙囪時的摩擦系數(shù)可取為 0.05，試求煙，試求煙 道氣的流量為若干道氣的流量為若干 kg/h？ 解：煙囪的水力半徑解：煙囪的水力半徑 r= A/= (11.2)/2(1+1.2)=0.273m 當量直徑當量直徑 de= 4r=1.109m 流體流經(jīng)煙囪損失的能量流體流經(jīng)煙囪損失的能量 f=（/ de）u2/2 =0.05(30/1.109)u2/2 =0.687 u2 空氣的密度空氣的密度 空氣 空氣

40、= PM/RT = 1.21Kg/m3 煙囪的上表面壓強煙囪的上表面壓強 (表壓表壓) P上 上=-空氣空氣gh = 1.219.8130 =-355.02 Pa 煙囪的下表面壓強煙囪的下表面壓強 (表壓表壓) P下 下=-49 Pa 煙囪內(nèi)的平均壓強煙囪內(nèi)的平均壓強 P= (P上 上+ P下下)/2 + P0 = 101128 Pa 由由 = PM/RT 可以得到煙囪氣體的密度可以得到煙囪氣體的密度 = （3010-3101128）/（8.314673） = 0.5422 Kg/m3 在煙囪上下表面列伯努利方程在煙囪上下表面列伯努利方程 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去

41、除！ P上 上/= P下下/+ Zg+ f f= (P上 上- P下下)/ Zg =(-49+355.02)/0.5422 309.81 = 268.25 = 0.687 u2 流體流速流體流速 u = 19.76 m/s 質量流量質量流量 s= uA= 19.7611.20.5422 = 4.63104 Kg/h 20. 每小時將每小時將 210kg 的溶液用泵從反應器的溶液用泵從反應器 輸送到高位槽。反應器液面上方保持輸送到高位槽。反應器液面上方保持 26.710Pa 的真空讀，高位槽液面上方為的真空讀，高位槽液面上方為 大氣壓強。管道為的鋼管，總長為大氣壓強。管道為的鋼管，總長為 50m

42、， 管線上有兩個全開的閘閥，一個孔板流量計（局部阻力系數(shù)為管線上有兩個全開的閘閥，一個孔板流量計（局部阻力系數(shù)為 4） ，5 個標準彎頭。反應器內(nèi)液面與管路出口的距離為個標準彎頭。反應器內(nèi)液面與管路出口的距離為 15m 。 若泵效率為若泵效率為 0.7，求泵的軸功率。，求泵的軸功率。 解解： 流體的質量流速流體的質量流速 s = 2104/3600 = 5.56 kg/s 流速流速 u =s/(A)=1.43m/s 雷偌準數(shù)雷偌準數(shù) Re=du/= 165199 4000 查本書附圖查本書附圖 1-29 得得 5 個標準彎頭的當量長度個標準彎頭的當量長度: 52.1=10.5m 2 個全開閥的

43、當量長度個全開閥的當量長度: 20.45 = 0.9m 局部阻力當量長度局部阻力當量長度 e=10.5 + 0.9 = 11.4m 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 假定假定 1/1/2=2 lg(d /) +1.14 = 2 lg(68/0.3) + 1.14 = 0.029 檢驗檢驗 d/(Re1/2) = 0.008 0.005 符合假定即符合假定即 =0.029 全流程阻力損失全流程阻力損失 =(+ e)/d u2/2 + u2/2 = 0.029(50+11.4)/(68103) + 41.432/2 = 30.863 J/Kg 在反應槽和高位槽液面列伯努利

44、方程得在反應槽和高位槽液面列伯努利方程得 P1/+ We = Zg + P2/+ We = Zg + (P1- P2)/+ = 159.81 + 26.7103/1073 + 30.863 = 202.9 J/Kg 有效功率有效功率 Ne = Wes = 202.95.56 = 1.128103 軸功率軸功率 N = Ne/=1.128103/0.7 = 1.61103W = 1.61KW 21. 從設備送出的廢氣中有少量可從設備送出的廢氣中有少量可 溶物質，在放空之前令其通過一個溶物質，在放空之前令其通過一個 洗滌器，以回收這些洗滌器，以回收這些物質進行綜物質進行綜 合利用，并避免環(huán)境污染。

45、氣體流合利用，并避免環(huán)境污染。氣體流 量為量為 3600m/h，其物理性質與，其物理性質與 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 50的空氣基本相同。如本題附圖所示，氣體進入鼓風機前的的空氣基本相同。如本題附圖所示，氣體進入鼓風機前的 管路上安裝有指示液為水的管路上安裝有指示液為水的 U 管壓差計，起讀數(shù)為管壓差計，起讀數(shù)為 30mm。輸。輸 氣管與放空管的內(nèi)徑均為氣管與放空管的內(nèi)徑均為 250mm，管長與管件，閥門的當量長，管長與管件，閥門的當量長 度之和為度之和為 50m，放空機與鼓風機進口的垂直距離為，放空機與鼓風機進口的垂直距離為 20m，已估，已估 計氣體通過塔

46、內(nèi)填料層的壓強降為計氣體通過塔內(nèi)填料層的壓強降為 1.9610Pa。管壁的絕對粗。管壁的絕對粗 糙度可取糙度可取 0.15mm，大氣壓強為，大氣壓強為 101.3310。求鼓風機的有效功。求鼓風機的有效功 率。率。 解解：查表得該氣體的有關物性常數(shù)查表得該氣體的有關物性常數(shù) =1.093 , =1.9610-5Pas 氣體流速氣體流速 u = 3600/(36004/0.252) = 20.38 m/s 質量流量質量流量 s = uAs = 20.384/0.2521.093 =1.093 Kg/s 流體流動的雷偌準數(shù)流體流動的雷偌準數(shù) Re = du/= 2.84105 為湍流型為湍流型 所

47、有當量長度之和所有當量長度之和 總 總=+e =50m 取取 0.15 時時 /d = 0.15/250= 0.0006 查表得查表得 =0.0189 所有能量損失包括出口所有能量損失包括出口,入口和管道能量損失入口和管道能量損失 即即: = 0.5u2/2 + 1u2/2 + (0.018950/0.25) u2/2 =1100.66 在在 1-12-2 兩截面處列伯努利方程兩截面處列伯努利方程 u2/2 + P1/+ We = Zg + u2/2 + P2/ + We = Zg + (P2- P1)/+ 而而 1-12-2 兩截面處的壓強差兩截面處的壓強差 P2- P1 = P2-水 水g

48、h = 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 1.9610 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 3 - 1039.8131103 = 1665.7 Pa We = 2820.83 W/Kg 泵的有效功率泵的有效功率 Ne = Wes= 3083.2W = 3.08 KW 22. 如本題附圖所示，如本題附圖所示， ，貯水槽，貯水槽 水位維持不變。槽底與內(nèi)徑為水位維持不變。槽底與內(nèi)徑為 100mm 的鋼質放水管相連，管的鋼質放水管相連，管 路上裝有一個閘閥，距管路入口端路上裝有一個閘閥，距管路入口端 15m 處安有以水銀為指示液處安有以水銀為指示液 的

49、的 U 管差壓計，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計連管差壓計，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計連 接管內(nèi)充滿了水，測壓點與管路出口端之間的長度為接管內(nèi)充滿了水，測壓點與管路出口端之間的長度為 20m。 （1）.當閘閥關閉時，測得當閘閥關閉時，測得 R=600mm，h=1500mm；當閘閥；當閘閥 部分開啟時，測的部分開啟時，測的 R=400mm，h=1400mm。摩擦系數(shù)可取。摩擦系數(shù)可取 0.025，管路入口處的局部阻力系數(shù)為，管路入口處的局部阻力系數(shù)為 0.5。問每小時從管中水。問每小時從管中水 流出若干立方米。流出若干立方米。 （2）.當閘閥全開時，當閘閥全開時，U 管壓差計

50、測壓處的靜壓強為若干管壓差計測壓處的靜壓強為若干 （Pa，表壓），表壓） 。閘閥全開時。閘閥全開時 le/d15，摩擦系數(shù)仍取，摩擦系數(shù)仍取 0.025。 解解: 根據(jù)流體靜力學基本方程根據(jù)流體靜力學基本方程, 設槽面到管道的高度為設槽面到管道的高度為 x 水 水g(h+x)= 水銀水銀gR 103(1.5+x) = 13.61030.6 x = 6.6m 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 部分開啟時截面處的壓強部分開啟時截面處的壓強 P1 =水銀 水銀gR -水水gh = 39.63103Pa 在槽面處和在槽面處和 1-1 截面處列伯努利方程截面處列伯努利方程 Zg

51、 + 0 + 0 = 0 + u2/2 + P1/ + 而而= (+e)/d + u2/2 = 2.125 u2 6.69.81 = u2/2 + 39.63 + 2.125 u2 u = 3.09/s 體積流量體積流量 s= uA= 3.09/4(0.1)23600 = 87.41m3/h 閘閥全開時閘閥全開時 取取 2-2,3-3 截面列伯努利方程截面列伯努利方程 Zg = u2/2 + 0.5u2/2 + 0.025(15 +/d)u2/2 u = 3.47m/s 取取 1-13-3 截面列伯努利方程截面列伯努利方程 P1/ = u2/2 + 0.025(15+/d)u2/2 P1 =

52、3.7104Pa 23. 10的水以的水以 500L/min 的流量流過一根長為的流量流過一根長為 300m 的水平管，的水平管， 管壁的絕對粗糙度為管壁的絕對粗糙度為 0.05。有。有 6m 的壓頭可供克服流動阻力，的壓頭可供克服流動阻力， 試求管徑的最小尺寸。試求管徑的最小尺寸。 解解:查表得查表得 10時的水的密度時的水的密度 = 999.7Kg/m3 = 130.7710-5 Pas u = Vs/A = 10.8510-3/d2 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ f = 69.81 = 58.86J/Kg f=(/d) u2/2 =150 u2/d 假設為滯

53、流假設為滯流 = 64/Re = 64/du Hfgf d1.510-3 檢驗得檢驗得 Re = 7051.22 2000 不符合假設不符合假設 為湍流為湍流 假設假設 Re = 9.7104 即即 du/= 9.7104 d =8.3410-2m 則則 /d = 0.0006 查表得查表得 = 0.021 要使要使fHfg 成立則成立則 150 u2/d58.86 d1.8210-2m 24. 某油品的密度為某油品的密度為 800kg/m，粘度為，粘度為 41cP，由附，由附 圖所示的圖所示的 A 槽送至槽送至 B 槽，槽，A 槽的液面比槽的液面比 B 槽的液面高出槽的液面高出 1.5m。輸

54、送管徑為。輸送管徑為 893.5mm（包括閥門當量長度）（包括閥門當量長度） ，進出口損失可忽略。試求：，進出口損失可忽略。試求： （1）油的流量（）油的流量（m/h） ；（；（2）若調(diào)節(jié)閥門的開度，使油的流量）若調(diào)節(jié)閥門的開度，使油的流量 減少減少 20%，此時閥門的當量長度為若干，此時閥門的當量長度為若干 m？ 解：解： 在兩槽面處取截面列伯努利方程在兩槽面處取截面列伯努利方程 u2/2 + Zg + P1/= 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ u 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 2/2 + P2/+ f P1= P2 Zg = f=

55、(/d) u2/2 1.59.81= (50/8210-3)u2/2 假設流體流動為滯流假設流體流動為滯流,則摩擦阻力系數(shù)則摩擦阻力系數(shù) =64/Re=64/du 聯(lián)立聯(lián)立兩式得到兩式得到 u =1.2m/s 核算核算 Re = du/=1920 2000 假設成立假設成立 油的體積流量油的體積流量 s=uA=1.2/4(82103)23600 =22.8m3/h 調(diào)節(jié)閥門后的體積流量調(diào)節(jié)閥門后的體積流量 s= 22.8(1-20)=18.24 m3/h 調(diào)節(jié)閥門后的速度調(diào)節(jié)閥門后的速度 u=0.96m/s 同理由上述兩式同理由上述兩式 1.59.81= (/8210-3)0.962/2 =6

56、4/Re=64/du 可以得到可以得到 = 62.8m 閥門的當量長度閥門的當量長度 e=-50 =12.8m 25. 在兩座尺寸相同的吸收塔內(nèi)，各填充不同的在兩座尺寸相同的吸收塔內(nèi)，各填充不同的 填料，并以相同的管路并聯(lián)組合。每條支管上均填料，并以相同的管路并聯(lián)組合。每條支管上均 裝有閘閥，兩支路的管長均為裝有閘閥，兩支路的管長均為 5m（均包括除了閘（均包括除了閘 閥以外的管件局部阻力的當量長度）閥以外的管件局部阻力的當量長度） ，管內(nèi)徑為，管內(nèi)徑為 200mm。通過田料層的能量損失可分別折算為。通過田料層的能量損失可分別折算為 5u1與與 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可

57、雙擊去除！ 4u2，式中，式中 u 為為 氣體在管內(nèi)的流速氣體在管內(nèi)的流速 m/s ，氣體在支管內(nèi)流動，氣體在支管內(nèi)流動 的摩擦系數(shù)為的摩擦系數(shù)為 0.02。管路的氣體總流量為。管路的氣體總流量為 0.3m/s。 。試求：（ 試求：（1） 兩閥全開時，兩塔的通氣量；（兩閥全開時，兩塔的通氣量；（2）附圖中）附圖中 AB 的能量損失。的能量損失。 分析：并聯(lián)兩管路的能量損失相等，且各等于管路分析：并聯(lián)兩管路的能量損失相等，且各等于管路 總的能量損總的能量損 失失,各個管路的能量損失由兩部分組成，一是氣體在支管內(nèi)流動各個管路的能量損失由兩部分組成，一是氣體在支管內(nèi)流動 產(chǎn)生的，而另一部分是氣體通過

58、填料層所產(chǎn)生的，即產(chǎn)生的，而另一部分是氣體通過填料層所產(chǎn)生的，即 f=(e/d) u2/2f 填 填 而且并聯(lián)管路氣體總流量為個 而且并聯(lián)管路氣體總流量為個 支路之和支路之和, 即即 Vs= Vs1 + Vs2 解：解：兩閥全開時，兩塔的通氣量兩閥全開時，兩塔的通氣量 由本書附圖查得由本書附圖查得 d=200mm 時閥線的當量長度時閥線的當量長度 e=150m f1=(1e1/d) u12/2 + 5 u12 =0.02(50+150)/0.2 u12/2 + 5 u12 f2=(2e2/d) u22/2 + 4 u12 = 0.02(50+150)/0.2 u22/2 + 4 u12 f1=

59、f2 u12/ u22=11.75/12.75 即即 u1 = 0.96u2 又又Vs= Vs1 + Vs2 = u1A1+ u2A2 , A1 = A2 =(0.2)2/4=0.01 = (0.96u2+ u2) 0.01 = 0.3 u2=4.875m/s u1A=4.68 m/s 傳播優(yōu)秀 Word 版文檔 ，希望對您有幫助，可雙擊去除！ 即即 兩塔的通氣量分別為兩塔的通氣量分別為 Vs1 =0.147 m3/s, Vs12=0.153 m3/s 總的能量損失總的能量損失 f=f1=f2 =0.02155/0.2 u12/2 + 5 u12 = 12.5 u12 = 279.25 J/K

60、g 26. 用離心泵將用離心泵將 20水經(jīng)總水經(jīng)總 管分別送至管分別送至 A，B 容器內(nèi)，總管流量為容器內(nèi)，總管流量為 89m/h，總管直徑為，總管直徑為 1275mm。原出口壓強為。原出口壓強為 1.93105Pa，容器，容器 B 內(nèi)水面上方表內(nèi)水面上方表 壓為壓為 1kgf/cm，總管的流動阻力可忽略，各設備間的相對位置，總管的流動阻力可忽略，各設備間的相對位置 如本題附圖所示。試求：（如本題附圖所示。試求：（1）離心泵的有效壓頭）離心泵的有效壓頭 H e；（ （2）兩）兩 支管的壓頭損失支管的壓頭損失 Hf， ，o-A ， ，Hf， ，o-B，。 。 解：（解：（1）離心泵的有效壓頭）離