化工原理上册课后习题及答案.docx

《化工原理上册课后习题及答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理上册课后习题及答案.docx（28页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、第一章：流体流淌二、本章思索题IT何谓志向流体？实际流体与志向流体有何区分？如何体现在伯努利方程上？1-2何谓肯定压力、表压和真空度？表压与肯定压力、大气压力之间有什么关系？真空度与肯定压力、大气压力有什么关系？1-3流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4如何利用柏努利方程测量等宜径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？1-5如何推断管路系统中流体流淌的方向？1-6何谓流体的层流流淌与湍流流淌？如何推断流体的流淌是层流还是湍流？1-7肯定质量流量的水在肯定内径的圆管中稳定流淌，

2、当水温上升时，RC将如何变更？1-8何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？1-9何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？ITO摩擦系数与雷诺数Re与相对粗糙度的关联图分为4个区域。每个区域中，.人与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失与流速”的一次方成正比？哪个区域的勿与成正比？光滑管流淌时的摩擦损失勿与的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流淌时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流淌？1-12在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，须要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？三、本章例题例17如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽宜径D为3m,油品密

3、度为900kgm3.压差计右侧水银面上灌有槽下移动30mm时，贮槽内油面相应下移的高度，可阿求出排放量。首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变更状况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。设压差计中油面下移h高度，槽内油面相应下移H高度。不管槽内油面如何变更，压差计右侧支管中油品与整个管内水银体积没有变更。故当压差计中油面下移h后，油柱高度没有变更，仍为h1.,但因右侧水银面也随之下移h,而左侧水银面必上升h,故压差计中指示剂读数变为（R-2h）,槽内液面与左侧水银面间的垂直距离变为（HI-H-h）。当压差计中油面下移h后，选左侧支管油与水银交界面为参考面m,再在右

4、侧支管上找出等压面n（图中未画出m与n面），该两面上的表压强分别为：Pm=(Hi-H-h)pug(%为油品密度)Pe=Kp0S+(0-油PHXg因P1.%,由上二式得:(1)(2)(M-H-h)p,g_1p,g+(R1.-2h)p1.1.gg上式中第一项向国=4*送+&那将式(2)代分(4(20并招理得：H=P取QHWg=100Okg/m、Phs=13600kgm故：(H1+1.)X1000=0.02X1.000+0.7413600解得H尸9.084m放出2痴水后液面高度为：94，=9.084=5.64事实上本题是计算贮槽液面由9.084m降到5.687m所需时间。设四秒内液面下降高度为4，管

5、中瞬间流速为，在面时间内列全系统水的体积衡算：K0=MM+匕式中V1水的瞬间加入量，m/s；匕一水的瞬间排出量，m7s；4匕4。时间内，水在槽中的枳累量，/。式中各项为：V1=O4Vd,=-d0ud+-D2dH444整理得初=Tiy也(1)n上式中瞬间液面高度H与瞬间速度的关系可通过列瞬间柏努利式求得。在瞬间液面(图中未画出)与管出口内侧截面2-Z间列瞬间柏努利方程式，以水平管中心线为基准面：8z+V三21.+MtP2p2式中z1.=Hzi=O=0(表压)Pa=0(表压)U1.N0Mj=U(瞬间速度)%=40rJ9.81H=+4()m-2或W=0.492277(2)将式(2)代入式(1)：d=

6、%0.492277或也一广看而二积分上式的边界条件为：4=0H1=9.084w2=2sH2=5.687/n.,&=fd0=-11430广缥*1.JM/=11430x2两阿中靛=114302(9.0tU-I7)=1438(4/例卜3流体在管内的汽化用虹吸管将水从水池中吸出，水池液面与虹吸管出口的垂宜距离z=5n,管路最高点与水面的垂直距离为2m,虹吸管出口流速与虹吸管最高点压强各为多少？若将虹吸管延长，使池中水面与出口的垂直距离增为Z=8,”，出口流速有何变更？（水温为30,大气压为101.3kPa,水按志向流体处理解：（1）由断面1-1、1-2之间的机械能守恒式得U2=2gz=-2x9.81x

7、5=9.9m/s由断面1-1和C-C之间的机械能守恒式，并考虑到此=%可得2Pc=Pa-Pgh-号-=pa-Pf!（h+z）=1.013X10-1000X9.81X7=3.27X1.O1Pa（2）虹吸管延长后，假定管内流体仍保持连续状态，由断面11和T-Z之间的机械能守恒式得修，=斥Pc=pa-pgf-=pa-pg（s+A）=1.013X10-1000X9.81X10=3.30IO1Pa因”,小于水在30C的饱和蒸汽压出=4242Pa,故在最高点C旁边将出现汽化现象.此时，C点压强不再按机械能守恒式的规律变更，而保持为流体的饱和蒸汽压不变。因此，在断面IT和Z-2间，机械能守恒式不适用，算出的

8、心无效。但是，在断面17和C-C之间，流体依旧是连续的，C点的流速可在断面1-1和C-C之间列出机械能守恒式求出：=/心”一国）=卜（1.1327生_9.81.x2）=12,4ms出口流速心=小例1-4阻力损失与势能的消耗高位槽水面距管路出口的垂直距离保持为5m不变，水面上方的压强为4.095X10Pa（表压），管路直径为20mm,长度为24m（包括管件的当量长度），阻力系数为0.02,管路中装球心阀一个，试求：（1）当阀门全开=6.4）时，管路的阻力损失为多少？阻力损失为出11动能的多少倍？（2）假定义数值不变，当阀门关小（4=20）时，管路的出口动能和阻力损失有何变更？解：（1）在断面IT

9、和2-2之间列机械能衡算式1+-+y=5+-+-+P2P2业=（g4+且）一（gz2+丝）PPP若取大气压强和管出口高度为基准，并忽视容器内归酬般（即，/0）,P0M,z,Ie1.4,2Pp1.a22婢+生9.8MX吆里9=六=胖=3也依1yi-+u10.02+6.4d0.02，Az=(-+)-=(24+6.4)3.1=957Kj?d2或f=-=(905x1.0.-t.5x9.81)-3,1.=95JP21000（倍）(I24-4=-+=0.02-+6.4=30.4M?d0.02此结果表明，实际流体在管内流淌时，阻力损失和动能的增加是造成流体势能削减的两个缘由。但时于通常管路，动能增加是一个可

10、以忽视的小量，而阻力损失是使势能减小的主要缘由。换言之，阻力损失所消耗的能量是由势能供应的。（2）当夕=20时g+R9x5+E05x.电-TE-=臀一22依+-+,1.+0.02-+20(I0.02以=等一容/SM+岑镇-2=95M依与（1）比较，当阀门关小时，出口动能削减而阻力损失略有增加，但是，绝不行因此而误会为阻力所消耗的能量是由动能供应的。事实上，动能的增加和阻力损失皆由势能供应，当阀门关小时，由于损失的能量增加使得动能削减了。例1-5虹吸管顶部的最大安装高度利用虹吸管将池中温度为90C热水引出，两容器水面的垂直距离为2m,管段AB长5m,管段BC长IOm（皆包括局部阻力的当量长度），

11、管路直径为20mm,直管阻力系数为0.02。若要保证管路不发生汽化现象，管路顶点的最大安装高度为多少？（已知90C热水饱和蒸汽压为7.0110,Pa）解：在断面IT和2-2之间列机械能横算式T可求得由隐速仝丝捍“62必002x02设顶点压强=PV，在断面IT和断面B-B之间列机械能横算式，可求出B点最大安装高H度为J=2n-11-5附图=10.33-70K)-(1+0.02X)=2.38?9.81I(XX)().0219.6虹吸管是实际工作中常常遇到的管道，为使吸液管正常工作，安装时必需留意两点：（1）虹吸管顶部的安装高度不宜过大：（2）在入口侧管路（图中AB段）的阻力应尽可能小。例1-6运用

12、同一水源各用户间的相互影响从自来水总管引一支路AB向居民楼供水，在端点B分成两路各通向一楼和二楼。已知管段AB、BC和BD的长度（包括管件的当量长度）各为100m、IOin和20m,管径皆为30mm,宜管阻力系数皆为0.03,两支路出口各安装球心阀。假设总管压力为3.43X10Ta（表压）试求：（1）当一楼阀门全开（=6.4）,高度为5m的二楼能否有水供应？此时管路AB内的流量为多少？（2）若将一楼阀门关小，使其流量减半，二楼最大流量为多少？解，（1）首先推断二楼是否有水供应，为此，可假定支路BD流量为零,并在断面A和IT之间列机械能衡算式区二江+展+g匹p2d2I2x3.43IO5/1(X)0=2.42，/S在断面A与B之间列机械能衡算式，得PupA.,h八3.43XIO,z_1001.2.422,_/二=-（2+1）=（0.03+1.）=4,8inbmPgPgd2gI（XX）X9.810.0329.81此结果表明二楼无水供应。此时管路AR内的流量为qv=d2ut=O.785O.（）32x2.