天津大學(xué)化工原理第二版上冊(cè)課后習(xí)題答案-文庫(kù)吧
2024-12-25 17:26 本頁(yè)面
【正文】 p1 u12 2 5 p2 u22 2 5 f 習(xí)題 13附圖 ； ； ； ； Vd 2 203600 2 f 2 2 2 h ． 本 題 附 圖 所 示 的 貯 槽 （ 3 ） ，習(xí)題 14 附圖 將式（ 2），（ 3）代入式（ 1）得 π 即 （ 4） d0 在 貯 槽 液 面 與 管 出 口 截 面 之 間 列 機(jī) 械 能 衡 算 方 程 22即 或?qū)懗? （ 5） 式（ 4）與式（ 5）聯(lián)立，得 (2 )2dh 即 . θ=0， h=h1=2 m； θ=θ， h=1m 積分得 動(dòng)量傳遞現(xiàn)象與管內(nèi)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 2y0，且 by0，流道長(zhǎng)度為 L，兩端壓力降為 ，試根據(jù)力的衡算導(dǎo)出（ 1）剪應(yīng)力 τ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 by0 ,可近似認(rèn)為兩板無(wú)限寬，故有 Ly （ 1） （ 2）將牛頓黏性定律代入（ 1）得 dy dyL 上式積分得 （ 2） 2 邊界條件為 y=0， u=0，代入式（ 2）中，得 C= 因此 （ 3） （ 3）當(dāng) y=y0， u=umax 故有 再將式（ 3）寫(xiě)成 （ 4） 根據(jù) ub的 定義，得 16．不可壓縮流體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 u 相應(yīng)的速度點(diǎn)出現(xiàn)在離管壁 處，其中 ri 為管 （ 1） 當(dāng) u=ub 時(shí)，由式（ 1）得 (r 解得 由管壁面算起的距離為 （ 2） 由 dr dr 對(duì)式（ 1）求導(dǎo)得 b （ 3） 故 在管中心處， r=0，故 τ=0。 17．流體在圓管 1 x 18．某液體以一定的質(zhì)量流量在水平直圓管 （ 式中 d1=2 ， ub2=（ ub1d1d2） 2 =4 因此 又由于 d1ub1 （ Re1Re2)=（ )=（ 2)=（ ） = 4 故 19．用泵將 210kg/h 的溶液自反應(yīng)器送至高位槽 （見(jiàn)本題附圖）。反應(yīng)器液面上方保持 10Pa的真 空度，高位槽液面上方為大氣壓。管道為 的鋼管，總長(zhǎng)為 35 m，管線上有兩個(gè)全開(kāi)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 解：在反應(yīng)器液面 11 與管路出口 列機(jī)械能衡算方程，以截面 11，為基準(zhǔn)水平面，得 22uupp （ 1） 式中 z1=0， z2=17 m， ub1≈0 10Pa (表 )， p2=0 (表 ) 將以上數(shù)據(jù)代入式（ 1），并整理得 f 3 =17+ ub2 22其中 （ ） 根據(jù) Re 與 e/d 值，查得 λ=，并由教材可查得各管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度分別為 閘閥（全開(kāi)）： 2 m = m 標(biāo)準(zhǔn)彎頭： 5 m =11 m 故 于是 泵的軸功率為 流體輸送管路的計(jì)算 20．如本題附圖所示，貯槽 習(xí)題 20附圖 系數(shù) 可取為 ，管路入口處的局部阻力系數(shù)取為 。問(wèn)每小時(shí)從管中流出多少水（ m）？ （ 2）當(dāng)閘閥全開(kāi)時(shí)， U 管壓差計(jì)測(cè)壓處的壓力為多少 Pa（表壓）。（閘閥全開(kāi)時(shí) Le/d≈15，摩擦系數(shù)仍可取 。） 解：（ 1）閘閥部分開(kāi)啟時(shí)水的流量 在貯槽水面 11，與測(cè)壓點(diǎn)處截面 22，間列機(jī)械能衡算方程，并通過(guò)截面 22，的中心作基準(zhǔn)水平面，得 ，－ 12 （ a） 式中 p1=0(表 ) a（表） 2 ub2=0， z2=0 z1可通過(guò)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 （ b） 式中 h= m, R= m 將已知數(shù)據(jù)代入式（ b）得 L 將以上各值代入式（ a），即 =u+b239630 1000+ ub 2 2 解得 水的流量為 ， （ 2）閘閥全開(kāi)時(shí)測(cè)壓點(diǎn)處的壓力 在截面 11與管路出口 （ c） 式中 z1= m， z3=0， ub1=0， p1=p3 將以上數(shù)據(jù)代入式（ c），即 =u+ ub2 2 b 2 解得 再在截面 11，與 22，間列機(jī)械能衡算方程，基平面同前，得 ，－ 12 （ d） 式中 z1= m， z2=0， ， ub2= m/s， p1=0（表壓力） 將以上數(shù)值代入上式，則 解得 p2=10Pa（表壓） 21． 10 ℃ 的水以 500 l/min的流量流經(jīng)一長(zhǎng)為 300 m的水平管，管壁的絕對(duì)粗糙度為 mm。有 6 m的壓頭可供克服流動(dòng)的摩擦阻力，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(jiǎn)化為 上式兩端同除以加速度 g，得 即 （ a） （題給） 將 ub代入式（ a），并簡(jiǎn)化得 d（ b） λ與 Re及 e/d有關(guān)，采用試差法，設(shè) λ=（ b），求出 d=。 下面驗(yàn)算所設(shè)的 λ值是否正確： 10 ℃ 水物性由附錄查得 ρ=1000 kg/m3， μ=10 由 e/d及 Re，查得 λ= 故 22．如本題附圖所示，自水塔將水送至車(chē)間，輸送管路用 的鋼管，管路總長(zhǎng)為 190 m（包括管件與閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度，但不包括進(jìn)、出口損失）。水塔 習(xí)題 22附圖 p55 ； ； ； u2 2 采用試差法，假設(shè) 則 取管壁的絕對(duì)粗糙度為 mm， 則管壁的相對(duì)粗糙度為 e 查圖 122，得 代入式（ 1）得， 故假設(shè)正確， 管路的輸水量 1） （ 23．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 BC與 BD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 習(xí)題 23附圖 當(dāng) 所 有 閥 門(mén) 全 開(kāi) 時(shí) ， 兩 支 管 的 排 水 量 各 為 多 少 （ m3
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