化工原理第二版上册课后习题答案.doc

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To constantly perfect ERP, and BFS+, and PI, and MIS, and SCM, information system based construction, full integration information system, achieved information resources shared; to expand Portal system application of breadth and depth, play information system on enterprise of Assistant role; to perfect daily run maintenance operation of records, promote problem reasons analysis and system handover; to strengthening BFS+, and ERP, and SCM, technology application of training, improve employees application information system of capacity and level. Humanistic care to ensure zero. To strengthening Humanities care, continues to foster company wind clear, and gas are, and heart Shun of culture atmosphere; strengthening love helped trapped, care difficult employees; carried out style activities, rich employees life; strengthening health and labour protection, organization career health medical, control career against; continues to implementation psychological warning prevention system, training employees health of character, and stable of mood and enterprising of attitude, created friendly fraternity of Humanities environment. To strengthen risk management, ensure that the business of zero risk. 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Work, full play party, and branch, and members in five type Enterprise construction in the of core role, and fighting fortress role and pioneer model role; to continues to strengthening four good leadership construction, full play levels cadres in enterprise development in the14本题附图所示的贮槽内径D=2 m，槽底与内径d0为32 mm的钢管相连，槽内无液体补充，其初始液面高度h1为2 m（以管子中心线为基准）。液体在管内流动时的全部能量损失可按hf=20 u2计算，式中的u为液体在管内的平均流速（m/s）。试求当槽内液面下降1 m时所需的时间。 解：由质量衡算方程，得 （1） （2） （3）将式（2），（3）代入式（1）得 即 （4）在贮槽液面与管出口截面之间列机械能衡算方程 即 或写成 （5）式（4）与式（5）联立，得 即 i.c. =0，h=h1=2 m；=，h=1m 积分得 18某液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。若管长及液体物性不变，将管径减至原来的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？ 解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时 = 或 =/= =（式中 =2 ，=（）2 =4因此 =32又由于 =（=（=（2=（0.5）0.25=0.841故 =320.84=26.9 习题19附图 19用泵将2104 kg/h的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持25.9103 Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为76 mm4 mm的钢管，总长为35 m，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m3，黏度为6.310-4 Pas。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm。） 解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得 （1）式中 z1=0，z2=17 m，ub10 p1=-25.9103 Pa (表)，p2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得 =9.8117+=192.0+其中 =（+） =1.656105 根据Re与e/d值，查得=0.03，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为 闸阀（全开）： 0.432 m =0.86 m 标准弯头： 2.25 m =11 m故 =(0.03+0.5+4)=25.74J/kg于是 泵的轴功率为 =1.73kW 习题20附图 20如本题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100 mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15 m处安有以水银为指示液的U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m。 （1）当闸阀关闭时，测得R=600 mm、h=1500 mm；当闸阀部分开启时，测得R=400 mm、h=1400 mm。摩擦系数可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为0.5。问每小时从管中流出多少水（m3）？ （2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的压力为多少Pa（表压）。（闸阀全开时Le/d15，摩擦系数仍可取0.025。） 解：（1）闸阀部分开启时水的流量 在贮槽水面1-1，与测压点处截面2-2，间列机械能衡算方程，并通过截面2-2，的中心作基准水平面，得 （a）式中 p1=0(表) ub2=0，z2=0 z1可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知 （b）式中 h=1.5 m, R=0.6 m将已知数据代入式（b）得 将以上各值代入式（a），即 9.816.66=+2.13 ub2 解得 水的流量为 （2）闸阀全开时测压点处的压力在截面1-1，与管路出口内侧截面3-3，间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得 （c）式中 z1=6.66 m，z3=0，ub1=0，p1=p3 =将以上数据代入式（c），即 9.816.66=+4.81 ub2解得 再在截面1-1，与2-2，间列机械能衡算方程，基平面同前，得 （d）式中 z1=6.66 m，z2=0，ub10，ub2=3.51 m/s，p1=0（表压力） 将以上数值代入上式，则 解得 p2=3.30104 Pa（表压）2110 的水以500 l/min的流量流经一长为300 m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05 mm。有6 m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。 解：由于是直径均一的水平圆管，故机械能衡算方程简化为 上式两端同除以加速度g，得 =/g=6 m（题给）即 =69.81 J/kg =58.56 J/kg （a） 将ub代入式（a），并简化得 （b） 与Re及e/d有关，采用试差法，设=0.021代入式（b），求出d=0.0904m。 下面验算所设的值是否正确： 10 水物性由附录查得 =1000 kg/m3，=130.7710-5 Pa 由e/d及Re，查得=0.021故 习题22附图 22如本题附图所示，自水塔将水送至车间，输送管路用mm的钢管，管路总长为190 m（包括管件与阀门的当量长度，但不包括进、出口损失）。水塔内水面维持恒定，并高于出水口15 m。设水温为12 ，试求管路的输水量（m3/h）。 解：在截面和截面之间列柏努利方程式，得 （1）采用试差法，代入式（1）得，故假设正确，管路的输水量 习题23附图 23本题附图所示为一输水系统，高位槽的水面维持恒定，水分别从BC与BD两支管排出，高位槽液面与两支管出口间的距离均为11 。AB管段内径为38 m、长为58 m；BC支管的内径为32 mm、长为12.5 m；BD支管的内径为26 mm、长为14 m，各段管长均包括管件及阀门全开时的当量长度。AB与BC管段的摩擦系数均可取为0.03。试计算（1）当BD支管的阀门关闭时，BC支管的最大排水量为多少（m3/h）；（2）当所有阀门全开时，两支管的排水量各为多少（m3/h）？（BD支管的管壁绝对粗糙度，可取为0.15 mm，水的密度为1000 kg/m3，黏度为。） 解：（1）当BD支管的阀门关闭时，BC支管的最大排水量 在高位槽水面1-1，与BC支管出口内侧截面C-C,间列机械能衡算方程，并以截面C-C,为基准平面得 式中 z1=11 m，zc=0，ub10，p1=pc故 =9.8111=107.9J/kg （a） （b） （c） （d） （e）将式（e）代入式（b）得 （f）将式（f）、（d）代入式（b）,得 ubC=ub,BC，并以hf值代入式（a），解得 ub,BC=2.45 m/s故 VBC=36000.03222.45 m3/h=7.10 m3/h （2）当所有阀门全开时，两支管的排水量根据分支管路流动规律，有 （a）两支管出口均在同一水平面上，下游截面列于两支管出口外侧，于是上式可简化为 将值代入式（a）中，得 （b） 分支管路的主管与支管的流量关系为 VAB=VBC+VBD 上式经整理后得 （c）在截面1-1，与C-C间列机械能衡算方程，并以C-C为基准水平面，得 （d）上式中 z1=11 m，zC=0，ub10，ub, C0上式可简化为 前已算出 因此 在式（b）、（c）、（d）中，ub,AB、ub,BC、ub,BD即均为未知数，且又为ub,BD的函数，可采用试差法求解。设ub,BD=1.45 m/s，则 查摩擦系数图得=0.034。将与ub,BD代入式（b）得 解得 将ub,BC、ub,BD值代入式（c），解得 将ub,AB、ub,BC值代入式（d）左侧，即 计算结果与式（d）右侧数值基本相符（108.4107.9），故ub,BD可以接受，于是两支管的排水量分别为 24在内径为300 mm的管道中，用测速管测量管内空气的流量。测量点处的温度为20 ，真空度为500 Pa，大气压力为98.66103 Pa。测速管插入管道的中心线处。测压装置为微差压差计，指示液是油和水，其密度分别为835 kg/m3和998 kg/m3 ，测得的读数为100 mm。试求空气的质量流量（kg/h）。解： 查附录得，20 ，101.3 kPa时空气的密度为1.203 kg/m3，黏度为1.8110-5 Pa，则管中空气的密度为查图1-28，得 25在mm的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4 mm，管中流动的是20 的甲苯，采用角接取压法用U管压差计测量孔板两侧的压力差，以水银为指示液，测压连接管中充满甲苯。现测得U管压差计的读数为600 mm，试计算管中甲苯的流量为多少（kg/h）？ 解：已知孔板直径do=16.4 mm，管径d1=33 mm，则 设ReReo，由教材查图1-30得Co=0.626，查附录得20 甲苯的密度为866 kg/m3，黏度为0.610-3 Pas。甲苯在孔板处的流速为 甲苯的流量为 检验Re值，管内流速为 原假定正确。2用离心泵（转速为2900 r/min）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa和220 kPa，两测压口之间垂直距离为0.5 m，泵的轴功率为6.7 kW。泵吸入管和排出管内径均为80 mm，吸入管中流动阻力可表达为（u1为吸入管内水的流速，m/s）。离心泵的安装高度为2.5 m，实验是在20 ，98.1 kPa的条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到将有关数据代入上式并整理，得m/s则 m3/h=57.61 m3/h(2) 泵的扬程(3) 泵的效率=68%在指定转速下，泵的性能参数为：q=57.61 m3/h H=29.04 m P=6.7 kW =68%4用离心泵（转速为2900 r/min）将20 的清水以60 m3/h的流量送至敞口容器。此流量下吸入管路的压头损失和动压头分别为2.4 m和0.61 m。规定泵入口的真空度不能大于64 kPa。泵的必需气蚀余量为3.5 m。试求（1）泵的安装高度（当地大气压为100 kPa）；（2）若改送55 的清水，泵的安装高度是否合适。解：(1) 泵的安装高度在水池液面和泵入口截面之间列柏努利方程式（水池液面为基准面），得即 m（2）输送55 清水的允许安装高度55 清水的密度为985.7 kg/m3，饱和蒸汽压为15.733 kPa则 =m=2.31m原安装高度（3.51 m）需下降1.5 m才能不发生气蚀现象。6用离心泵将真空精馏塔的釜残液送至常压贮罐。塔底液面上的绝对压力为32.5 kPa(即输送温度下溶液的饱和蒸汽压)。已知：吸入管路压头损失为1.46 m，泵的必需气蚀余量为2.3 m，该泵安装在塔内液面下3.0 m处。试核算该泵能否正常操作。解：泵的允许安装高度为式中 则 泵的允许安装位置应在塔内液面下4.26m处，实际安装高度为3.0m，故泵在操作时可能发生气蚀现象。为安全运行，离心泵应再下移1.5 m。仿佛顷刻间，亚运就来到了我们身边。一个普通的人，很难想象它背后隐藏着多少人的心血，藏匿着多少人的汗水，背负着多少人的梦想，寄托了多少人的祝愿，在这个激动人心的时刻，在这个万众瞩目的地方of backbone backbone role; to full strengthening members youth work, full play youth employees in company development in the of force role; to improve independent Commission against corruption work level, strengthening on enterprise business key link of effectiveness monitored. , And maintain stability. To further strengthen publicity and education, improve the overall legal system. We must strengthen safety management, establish and improve the education, supervision, and evaluation as one of the traffic safety management mechanism. T