【正文】 4 Kg/h20. 每小時將 210179。Pa。煙囪下端維持 49Pa 的真空度。若管長及液體物性不變，而管徑減至原有的1/2，問因流動阻力而產(chǎn)生的能量損失為原來的若干倍？解：∵管徑減少后流量不變∴u 1A1=u2A2而 r1=r2∴A 1=4A2 ∴u 2=4u由能量損失計算公式∑ｈ f=λ?（ι/d）（1/2u 2）得∑ｈ f，1 =λ?（ι/d）（1/2u 12） ∑ｈ f，2 =λ?（ι/d）（1/2u 22）=λ?（ι/d） 8（u 1） 2=16∑ｈ f，1∴h f2 = 16 hf119. 內截面為 1000mm1200mm 的矩形煙囪的高度為 30 A1m。試求起平均速度 u 與最大速度 umax的比值。Pa？ 解：（1）Re =duρ/μ=（1410 31850）/（810 3）=10179。試計算：（1）淚諾準數(shù)，并指出屬于何種流型？（2）局部速度等于平均速度處與管軸的距離；（3）該管路為水平管，若上游壓強為 14710179。粘度為 8103Pa （2）與該能量損失相當?shù)膲簭娊禐槿舾?Pa？解：（1）先計算 A，B 兩處的流速： uA=ws/ρs A=295m/s，u B= ws/ρs B在 A，B 截面處作柏努力方程：zAg+uA2/2+PA/ρ=z Bg+uB2/2+PB/ρ+∑hf∴1kg 水流經(jīng) A，B 的能量損失：∑hf= （u A2uB2） /2+（P A PB）/ρ=（u A2uB2） /2+ρgR/ρ= （2）.壓強降與能量損失之間滿足： ∑hf=ΔP/ρ ∴ΔP=ρ∑hf=10179。當水的流量為10800kg/h 時，U 管壓差計讀數(shù) R 為 100mm，粗細管的直徑分別為 Ф60 與 Ф45。s用 SI 單位計算：d=102m,u=WS/(ρA)=∴Re=duρ/μ=(10 21049)/(103)=103用物理單位計算：ρ=179。 解：查 20℃，70％的醋酸的密度 ρ= 1049Kg/m 3,粘度 181。/2+PB/ρ=Zg+u c2/2+PC/ρ+∑ｈ f，BC ∵管徑不變，∴u b=u cPBPC=ρ（Zg+∑ｈ f，BC ）=1100（ 2+5）=10 4Pau=壓縮槽內表壓 P1=105Pa（2）在 B，D 處取截面作柏努力方程0+u2/2+PB/ρ= Zg+0+0+∑ｈ f，BC +∑ｈ f，CDPB=（7+ 2+）1100=10 4PaPBρgh=ρ 水銀 R2g1041100=10179。在壓強管的 B，C 處去取截面，由流體靜力學方程得 PB+ρg（x+R 1）=P c +ρg（h BC+x）+ρ 水銀 R1g PB+1100（+x）=P c +1100（5+x）+10179。試求當 R1=45mm，h=200mm 時：（1）壓縮空氣的壓強 P1為若干？（2）U 管差壓計讀數(shù) R2為多少？解：對上下兩槽取截面列柏努力方程0+0+P1/ρ=Zg+0+P 2/ρ+∑ｈ f∴P 1= Zgρ+0+P 2 +ρ∑ｈ f =101100+1100（2u 2+） =10179。各管段的能量損失為∑ｈ f，AB =∑ｈ f，CD =u2，∑ｈ f，BC =。1100(7+)=104Pa13. 用壓縮空氣將密度為 1100kg/m3的腐蝕性液體自低位槽送到高位槽，兩槽的液位恒定。／2+P B/ρ+W e=0+uA178。/2+PA/ρ 1=ZBg+uB178。Pa 時，B 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 A 經(jīng)兩個換熱器被冷卻后又回到 A 繼續(xù)被冷卻，很明顯可以在 A換熱器B 和 BA 兩段列柏努利方程求解。循環(huán)量為 36m179。分析：此題看似一個普通的解柏努力方程的題，分析題中槽內無液體補充，則管內流速并不是一個定值而是一個關于液面高度的函數(shù)，抓住槽內和管內的體積流量相等列出一個微分方程，積分求解。公式來計算，式中 u 為液體在管內的流速 m／s。=Ne= Wews== D 為 2ｍ，槽底與內徑d0為 33mm 的鋼管相連，槽內無液體補充，其液面高度 h0為 2m（以管子中心線為基準） 。在截面與真空表處取截面作方程： z0g+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 z1g+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。解：總能量損失∑hf=∑hf+ ，1 ∑hf ，2 u1=u2=u=2u2+10u178。試求泵的有效功率。排水管與噴頭連接處的壓強為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。分析: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伯努利方程列等式求解解：設水流經(jīng)Ａ﹑Ｂ兩截面處的流速分別為 uA、 u B uAAA = uBAB ∴ uB = （A A/AB ）u A = （33/47） 2 = 在Ａ﹑Ｂ兩截面處列柏努力方程Z1ｇ + ｕ 12／2 + Ｐ 1/ρ = Z2ｇ+ ｕ 22／2 + Ｐ 2/ρ + ∑ｈ f ∵ Z 1 = Z2 ∴ （Ｐ 1Ｐ 2）/ρ = ∑ｈ f +（ｕ 12ｕ 22）／2 g（h 1h 2）= + ( ) /2 h1h 2 = m = mm即 兩玻璃管的水面差為 20℃的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內水位維持恒定，各部分相對位置如本題附圖所示。如本題附圖所示，在錐形管兩側 A 、B 處各插入一垂直玻璃管以觀察兩截面的壓強。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，合適的截面是高位槽 1—1,和出管口 2—2 ,如圖所示，選取地面為基準面。 截面處水的流速；⑵ 水的流量，以 m3/h 計。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 計算，其中 u 為水在管道的流速?？諝庠诠軆鹊钠骄鶞囟葹?50℃﹑壓強為 196103Pa(表壓)，當?shù)卮髿鈮簽?103Pa試求：⑴ 空氣的質量流量；⑵ 操作條件下，空氣的體積流量；⑶ 將⑵的計算結果換算成標準狀況下空氣的體積流量。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)立求解解：由靜力學基本原則，選取 1－1 ‘為等壓面， 對于Ｕ管左邊 ｐ 表 + ρ 油 g(h1+R) = Ｐ 1 對于Ｕ管右邊 Ｐ 2 = ρ 水 gR + ρ 油 gh2 ｐ 表 =ρ 水 gR + ρ 油 gh2 ρ 油 g(h1+R) =ρ 水 gR ρ 油 gR +ρ 油 g（h 2h1） 當ｐ 表 = 0 時，擴大室液面平齊 即 π （D/2） 2（h 2h1）= π（d/2） 2R h2h1 = 3 mm ｐ 表 = 102Pa 的管束由 121 根 φ 的鋼管組成。壓差計中以油和水為指示液，其密度分別為 920㎏／ｍ 3 ,998㎏／ｍ 3,Ｕ管中油﹑水交接面高度差 R = 300 ｍｍ，兩擴大室的內徑 D 均為 60 ｍｍ，Ｕ管內徑ｄ為 6 ｍｍ。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強Ｐ。鍋中水面與基準面之間的垂直距離ｈ 5=3m。)ｈ= 5．用本題附圖中串聯(lián)Ｕ管壓差計測量蒸汽鍋爐水面上方的蒸氣壓，Ｕ管壓差計的指示液為水銀，兩Ｕ管間的連接管內充滿水。 = h(10179。10179。與 2－2180。的壓強相等。為等壓面，且 1－1180。為等壓面，2－2180。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 1－1180。已知兩吹氣管出口的距離 H = 1m，U 管壓差計的指示液為水銀，煤油的密度為 820Kg／?。分析：根據(jù)靜力學基本原則，對于右邊的Ｕ管壓差計，a–a′ 為等壓面，對于左邊的壓差計，b–b ′ 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。為防止水銀蒸汽向空氣中擴散，于右側的 U 型管與大氣連通的玻璃管內灌入一段水，其高度 R3 = 50 mm。若螺釘材料的工作應力取為 106 Pa ，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?即 P 油 ≤ σ 螺解：P 螺 = ρghA = 960() 103 Nσ 螺 = 103n P 油 ≤ σ 螺 得 n ≥ 取 n min= 7 至少需要 7 個螺釘 3．某流化床反應器上裝有兩個 U 型管壓差計，如本題附圖所示。 解：由 絕對壓強 = 大氣壓強 – 真空度 得到：設備內的絕對壓強 P 絕 = 103 Pa 103 Pa =103 Pa設備內的表壓強 P 表 = 真空度 = 10 3 Pa 2．在本題附圖所示的儲油罐中盛有密度為 960 ㎏/? 的油品，油面高于罐底 m，油面上方為常壓。化工原理課后習題解答（夏清、,2022.）二 00 六年 10 月目錄第一章 流體流動……………………………………………………………………3第二章 流體輸送機械……………………………………………………………23第三章 機械分離和固體流態(tài)化………………………………………………….32第四章 傳熱………………………………………………………………………42第五章 蒸餾………………………………………………………………………56第六章 吸收………………………………………………………………………65第七章 干燥………………………………………………………………………70第一章 流體流動1. 某設備上真空表的讀數(shù)為 103 Pa,試計算設備內的絕對壓強與表壓強。已知該地區(qū)大氣壓強為 10 3 Pa。在罐側壁的下部有一直徑為 760 mm 的圓孔，其中心距罐底 800 mm，孔蓋用14mm 的鋼制螺釘緊固。測得 R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液為水銀。試求 A﹑B 兩處的表壓強。解：設空氣的密度為 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 =103Pa 4. 本題附圖為遠距離測量控制裝置，用以測定分相槽內煤油和水的兩相界面位置。試求當壓差計讀數(shù) R=68mm 時，相界面與油層的吹氣管出口距離ｈ。和 4－4180。和 3－3180。和 2－2180。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 Δh 在 1－1180。截面之間P1 = P2 + ρ 水銀 gR∵P 1 = P4 ，P 2 = P3 且 P3 = ρ 煤油 gΔh ， P4 = ρ 水 g（Hh）+ ρ 煤油 g（Δh + h）聯(lián)立這幾個方程得到 ρ 水銀 gR = ρ 水 g（Hh）+ ρ 煤油 g（Δh + h）ρ 煤油 gΔh 即ρ 水銀 gR =ρ 水 gH + ρ 煤油 gh ρ 水 gh 帶入數(shù)據(jù) 179。1 10179。10179。以知水銀面與基準面的垂直距離分別為：ｈ 1﹦，ｈ 2=, ｈ 3=,ｈ 4=。大氣壓強ｐ a= 103ｐ ａ 。分析：首先選取合適的截面用以連接兩個Ｕ管，本題應選取如圖所示的 1－1 截面，再選取等壓面，最后根據(jù)靜力學基本原理列出方程，求解解：設 1－1 截面處的壓強為Ｐ 1對左邊的Ｕ管?。幔岬葔好妫?由靜力學基本方程 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?。猓獾葔好?，由靜力學基本方程Ｐ 1 + ρ 水 g(h3h2) = ρ 水銀 g(h1h2) + ｐ ａ 代入數(shù)據(jù)Ｐ 1 + 103﹙﹚= 103﹙﹚ + 103解著兩個方程 得Ｐ 0 = 105Pa6. 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ｐ。當管路內氣體壓強等于大氣壓時，兩擴大室液面平齊?？諝庖?9m/s 速度在列管內流動。解：空氣的體積流量 Ｖ S = uA = 9π/4 2 121 = m3/s 質量流量 w s =Ｖ Sρ=Ｖ S (MP)/(RT