化工原理平時(shí)作業(yè)習(xí)題答案(已修改)
2025-06-19 17:02 本頁面
【正文】 第一章 流體流動(dòng)1 某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為 103 Pa,試計(jì)算設(shè)備內(nèi)的絕對壓強(qiáng)與表壓強(qiáng)。已知該地區(qū)大氣壓強(qiáng)為 103 Pa。 解：由 絕對壓強(qiáng) = 大氣壓強(qiáng) – 真空度 得到：設(shè)備內(nèi)的絕對壓強(qiáng) P 絕 = 103 Pa 103 Pa=103 Pa設(shè)備內(nèi)的表壓強(qiáng) P 表 = 真空度 = 10 3 Pa 3．某流化床反應(yīng)器上裝有兩個(gè) U 型管壓差計(jì)，如本題附圖所示。測得 R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液為水銀。為防止水銀蒸汽向空氣中擴(kuò)散，于右側(cè)的 U 型管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度 R3 = 50 mm。試求A﹑B 兩處的表壓強(qiáng)。分析：根據(jù)靜力學(xué)基本原則，對于右邊的Ｕ管壓差計(jì)，a–a ′ 為等壓面，對于左邊的壓差計(jì)，b–b ′ 為另一等壓面，分別列出兩個(gè)等壓面處的靜力學(xué)基本方程求解。解：設(shè)空氣的密度為 ρ g，其他數(shù)據(jù)如圖所示 a–a′ 處 P A + ρ ggh1 = ρ 水 gR3 + ρ 水銀 ɡR2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：P A = 103 + 103= 103 Pa bb′ 處 P B + ρ ggh3 = PA + ρ ggh2 + ρ 水銀 gR1 PB = 103 + 103 =103Pa5．用本題附圖中串聯(lián)Ｕ管壓差計(jì)測量蒸汽鍋爐水面上方的蒸氣壓，Ｕ管壓差計(jì)的指示液為水銀，兩Ｕ管間的連接管內(nèi)充滿水。以知水銀面與基準(zhǔn)面的垂直距離分別為：ｈ 1﹦，ｈ 2=, ｈ 3=,ｈ 4=。鍋中水面與基準(zhǔn)面之間的垂直距離ｈ 5=3m。大氣壓強(qiáng)ｐ a= 103ｐ ａ 。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強(qiáng)Ｐ。分析：首先選取合適的截面用以連接兩個(gè)Ｕ管，本題應(yīng)選取如圖所示的 1－1 截面，再選取等壓面，最后根據(jù)靜力學(xué)基本原理列出方程，求解解：設(shè) 1－1 截面處的壓強(qiáng)為Ｐ 1對左邊的Ｕ管?。幔岬葔好?， 由靜力學(xué)基本方程 Ｐ 0 + ρ 水 g(h5h4) = Ｐ 1 + ρ 水銀 g(h3h4) 代入數(shù)據(jù) Ｐ 0 + 103() = Ｐ 1 + 103()對右邊的Ｕ管取ｂｂ等壓面，由靜力學(xué)基本方程Ｐ 1 + ρ 水 g(h3h2) = ρ 水銀 g(h1h2) + ｐ ａ 代入數(shù)據(jù)Ｐ 1 + 103﹙﹚= 10 3﹙﹚ + 10 3解著兩個(gè)方程 得 Ｐ 0 = 105Pa8 .高位槽內(nèi)的水面高于地面 8m，水從 φ1084mm 的管道中流出，管路出口高于地面 2m。在本題特定條件下，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按∑ｈ f = u2 計(jì)算，其中 u 為水在管道的流速。試計(jì)算：⑴ A—A39。 截面處水的流速；⑵ 水的流量，以 m3/h 計(jì)。分析：此題涉及的是流體動(dòng)力學(xué)，有關(guān)流體動(dòng)力學(xué)主要是能量恒算問題，一般運(yùn)用的是柏努力方程式。運(yùn)用柏努力方程式解題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)截面和基準(zhǔn)面，對于本題來說，合適的截面是高位槽 1—1,和出管口 2—2,如圖所示，選取地面為基準(zhǔn)面。解：設(shè)水在水管中的流速為 u ，在如圖所示的 1—1, ，2—2 ,處列柏努力方程Z1ｇ + 0 + Ｐ 1/ρ= Z 2ｇ+ ｕ 2／2 + Ｐ 2/ρ + ∑ｈ f （Z 1 Z2）g = u 2/2 + 代入數(shù)據(jù) (82) = 7u 2 , u = 換算成體積流量 V S = uA= π/4 2 3600 = 82 m3/h 10. 用離心泵把 20℃的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定，各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為 Ф76，在操作條件下，泵入口處真空表的讀數(shù)為 10179。Pa,水流經(jīng)吸入管與排處管（不包括噴頭）的能量損失可分別按∑ｈ f,1=2u178。，∑h f,2=10u2計(jì)算，由于管徑不變，故式中 u 為吸入或排出管的流速ｍ/s。排水管與噴頭連接處的壓強(qiáng)為10179。Pa（表壓） 。試求泵的有效功率。分析：此題考察的是運(yùn)用柏努力方程求算管路系統(tǒng)所要求的有效功率把整個(gè)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。解：總能量損失∑hf=∑hf+ ，1 ∑hf ，2 u1=u2=u=2u2+10u178。=12u178。在截面與真空表處取截面作方程： z 0g+u02/2+P0/ρ=z 1g+u2/2+P1/ρ+∑hf ，1（ P 0P1）/ρ= z 1g+u2/2 +∑hf ，1 ∴u=2m/s ∴ w s=uAρ=在真空表與排水管噴頭連接處取截面 z 1g+u2/2+P1/ρ+W e=z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf ，2 ∴W e= z2g+u2/2+P2/ρ+∑hf ，2 —（ z 1g+u2/2+P1/ρ） =+（+）/10179。+102178。 =Ne= Wews==14. 在實(shí)驗(yàn)室中,用玻璃管輸送 20℃的 70% ,流量為 10kg/min,用 SI 和物理單位各算一次雷諾準(zhǔn)數(shù),并指出流型。 解：查 20℃，70％的醋酸的密度 ρ= 1049Kg/m 3,粘度 181。 = s用 SI 單位計(jì)算：d=102m,u=WS/(ρA)=∴Re=duρ/μ=(10 21049)/(103) =103用物理單位計(jì)算：ρ=179。, u=W S/(ρA)=90cm/s,d=μ=10 3Pa?S=103kg/(s?m)=102g/s?cm1 ∴Re=duρ/μ=(90)/(10 2) =103 ∵10 3 4000 ∴此流體屬于湍流型15 .在本題附圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置 U 管壓差計(jì)，以測量兩截面的壓強(qiáng)差。當(dāng)水的流量為 10800kg/h 時(shí)
教學(xué)教案相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1