化工原理例题与习题.docx

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1、第一章流体流淌【例II已知硫酸与水的玄度分别为183OkgmF与998kgm试求含硝酸为60%(顺疑的酸酸水溶液的密度为若干.解：依据式13I0.60.47,三018=(3.28+4.01)104=7.2910PM=!372kgm,【例1-2】已知干空气的组成为：O221%,N78%和Ar1%(均为体枳),试求干空气在压力为9.81IO1Pa及温度为1001.C时的密度，蟀：首先将摄氏度换算成开尔文1.(XC=273+1.(X=373K再求干空气的平均摩尔版用fu=320.21.+280.78+39.90.01=28.96kg,m,依据式1-3气体的平均密度为：【例1-3本题附图所示的开口容器

2、内盛有油和水。油层高度加=0.7m、密度p=800kgn,水层高度加=0.6m、密度。产IOa)kg11.(D推断下列两关系是否成立，即Pa=Papf1.=p(2)计算水在玻璃管内的高度讥解：(I)推断题给两关系式是否成立PA=PA的关系成立.因八与/V两点在静止的连通箭的同一流体内，井在同一水平面上。所以搬面小A称为等压面，=p%的关系不能成立.因/及U两点呆在静止流体的同一水平面上，但不毡连通着的同一种流体,即血面RK不是等乐面.(2)计算玻璃管内水的高度由上面探讨知.),/=a,而PA=P)都可以用流体沛力学法木方程式计算，即IIIJiaH三XuhP=C+P2Rh-I-,j11于是pa+

3、p+P2gh2=pa+f2gh匕工。=，；J简化上式并将已知值代入，得JA到I8()00.7+1(XX)X0.6=I(XX解得=1.1.6m例13Mff1.1-4如本趣附图所示，在异径水平管段两极面(1-1.2-2,)连一倒置U管乐差计.压差计读数=200nm.试求两截面间的压强区。怖：因为倒置U管，所以其指示液应为水.谀空气和水的密度分别为Q,与。，依掘流体部力学基本原理，极面为等压面，则Pa=P；又由流体除力学基本方程式可得Pa=Pi-PgMpa=P2-pg(M-R)-PXgR联立上三式，并整理得P1.-p=(P-2C)&R由于。gdo上式可简化为P1.P3PgR所以P1.P2=10)X9

4、.81X02=1962Pa【例1-5如本题附图所示,蒸汽锅炉上装置复式U形水银测压计，截面2、4间充溢水。已知对某基准面而吉各点的标高为=2.1.m,三2=O.9n.z=2.0m,1=0.7m,z,=2.5n试求锅炉内水面上的蒸汽压强。解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器P.内、同一水平面上的压强相等，故有P1.=P?，py=p*Ki=/%UU对水平面1-2而言.p=p1.,即Pi=pPiS对水平面3*4而言，Q=M=P1.PgW1-5WS对水平面S4有=+P(24ZS)锅炉蒸汽压强P=P1.Pg(Z7-P=PQ+P(-Z1.)+Pig(Z-Zs-PR(.Zt-2-PR(S7-Z6则蒸汽的

5、表压为P-Pt1.=PIg(zt)-z1.+-Zj)-PR(-z+z?Zft)=136(X)9.81(2.1-0.9+2.0-0.7)-I(XK)9.81.(2.0-0.9+2.5-0.7)=3.05XIO,Pa=305kPa【例卜6】某厂要求安装一根蛇水鼠为3O11小的管路.试选择合适的管径.解：依据式1-2()计算管径启用Vmt式中=J1.mVs3600参考表I-I选取水的流速u=1.8m=0.(J77m=77nmI则敲面66间列柏努利方程式,并以械面6为基准水平面.由于管路的旎量损失忽视不计.的十号+片%+!11.+P1.2P即2=0,故柏翦利方程式可写为(表东)p6=()(表质)1=0

6、并简化得式中Z=1.mp=()将上列数值代入上式.解得M6=4.43ms由于管路巴径无变更,9.81XI=也则管路各械面枳相等.依据连续性方程式知H=八常数，故管内各饯面的流速不变，即产广山=产倔=4.43ms则=三=9.81Jkg22222P因流淌系统的能量损失可忽视不计，故水可视为志向液体，则系统内各极面上漉体的总机械能相等,即EgZ+q+R，常数2p总机帔能可以用系统内任何搬面去计。，但依加本即条件,以贮槽水面1-1处的总机械能计算较为简便.现取截面2-2.为基准水平面,则:式中Z=2m,p=101.330Pa.u0,所以总机械能力=9.81x3+1212=130.8J.kgI(XX)计

7、簿各豉面的压强时，亦应以微面2。为基准水平面，则Z2=O.Z,=3m.Z,=3.5m,Z,=3m.(1)截面2Q的压强=(1.3O.8-9.X1.)KXX)=1.20990Pa(2)被面33的压强p,=IE-与-跖，=(】30.8-9.81-9.81X3)X1000=9156()Pa(3)破面44的压强=(I30.8-9.81-9.81x3.5)x1000=86660Pa(4)截面55的压强(130.8-9.81-9.81X3)X1000=91560Pa从以上结果可以百出压强不断变更这是位能与加压强反发转换的结果.d_4ab_2abJ2(+)(+A)(2)套管换热器的环隙形截面的当吊直径A=5

8、4-d；=?(d；-d；)44411=研+11d2=11(dy+dj4吟(4Y)G)=tiM【例1/3】料液白离位槽流入精馅塔，如附图所示。塔内压覆为1.96X1.OtPa（表压，输送管道为36X2mm无缝钢管，管长8m.管路中装有.90标准弯头两个，180I可当头一个.球心阀全开一个.为使料液以3m%的酒量涌入塔中,问高位槽应安置多高？（即位雉Z应为多少米,料液在操作温度卜的物性:密度。=861kgm:粘度P=0.64310Pa.解：取管出口处的水平面作为基准面，在高位槽液面1一1与管HIn祓面22间列柏努利方程式中Z=ZZ=0;,.=O(表压)“1-0P2=1.96IO1PaAZ寸=0.7

9、8歌2f=2,“51阻力损失M1-13附图取管壁肯定用相度f=03mm,则：=0.00938(132ReM=巴巴巴黑-=4.46XIO*(三)fi0.643I。.由图1-23SM，1=）.039局部阻力系数由表1-4查得为进口突然缩小（入竹口）=0.590“标准号头=0.75180网弯头=1-5球心脚（全开）f=6.4解：各支笆的冬锻可由式1-58和式W4联立求解汨出.但因小、心、人均未知,须FH试差法求科。设各支管的流淌皆进入阻力平方区，由从图1-23分别查得厚撩系数为：=O.OI7:h=O,OI77;,=0.0156由式1-58(0.6)(0寸(0.8)sO.O171.2OOVO.OI77

10、5OOV0.0156800=0.0617：0.0343：0.162又匕+2+3=3m故=O1TZmVs=0.40nr.s=1.88mv0.0617x3(0.(1617+0.(XM3+0.162)v0.0343x3(0.0617+O.OU3+0.162)0.162x3,(0.0617+0.Ct3+0,162)校核人值:R=姆=迎.工=妙H1.F邛d4己知=1XOTasP=100OkgZm=4irv-=1.27x101110,4(I故71.7Je1.=1.ZTx1.OfX-=1.521.(f0.64f,=1.27IOf=1.0210b0.5/?h的要求时，油品从搬面22到3-3的流H在管路健全开时

11、便大于10800kg4u所以操作时要把泵到33截面的支管的遍整阀关小到某一程度,以提高这一支管的徒吊损失，使流僦降到所要求的数值,1 .烈烧虫油所将的燃烧气，经分析测知其中含8.5%CO2,7.5%2.76%N2,8%坨0(体枳.试求温度为500C、压强为101.33X1()叩a时，该混合气体的密:度.2 .在大气压为101.33X10Pa的地区，某真空蒸懦塔塔顶真空衣读数为9.84XIO4Pa.若在大气压为8.73,Pa的地区使塔内肯定压强维持相I可的数值，则也空表读效应为多少？3 .敞口容器底部有一层深OSZm的水,其上部为深3.46m的油.求器底的乐强,以Pa表示。此压强是打定压强还是衣

12、压强？水的密度为100okgn,油的密度为91.6kgm4 .为测状腐蚀性液体贮槽内的存液;匕采纳图17所示的装置，限制调整何使压缩空气线慢地鼓泡通过视察瓶进入贮槽.今测得U型压差计读数K=ISOmmHg,通气管即贮槽底部贮槽H径为2m,液体密度为980kg11.试求贮槽内液体的储存房:为多少吨？5 .一敝口贮槽内盛201C的紫，苯的密度为880kgm3.液面距槽底9m,槽底fff面有始终径为50Omm的人孔，其中心距槽底60Omm人孔攫以孔装，试求：人孔盖共受多少静止力,以N表示：槽底面所受的压强是多少？6,为了放大所测气体压整的读数，采纳如图所示的斜管式压基计.一臂垂直，一看与水平成20角

13、.若U形管内袋密度为804kgm,的95%乙醉溶液.求读数K为29mm时的11 .列管换热器的管束由121根。25X2.5mm的钢管组成，空气以9m的速度在列管内流淌，空气在管内的平均温度为50.压强为196X103Pa（表压），当地大气压为98.7X1.O5Pa.试求:（I）空气的质量漉鼠：（2）操作条件下空气的体积流般：（3）将（2）的计算结果换算为标准状态N空气的体积流地，注：325X2.5mm铜管外径为25mm,壁厚为2.5mm,内径为20mm,12 .高位槽内的水面高于地面8m,水从31.O8X4mm的管路甲流出，管路出11高于地面2m,在本题中,水源经系统的能量病失可按/r=65u2计算.其中“为水在管内的流速,试计簿：（I）Af楸面处水的流速：（2）出11水的流量,以mhi匕13 .在图示奘置中，水管直径为057X35mm当阀门全闭时，压力表读数为3.04IO4Pa.当阀门开启后张力表读数降至2O3Xi