01化工原理第一章习题答案.pdf

1 1 容器 A 中气体的表压力为60kPa 容器B 中的气体的真空度为Pa102 1 4 试分别求出A B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 该处环境大气压等于标准大气压 答 A 160kPa B 88kPa 解 取标准大气压为kPa100 所以得到 kPa16010060 A P kPa8812100 B P 1 2 某设 备进 出 口的 表压 分别 为12kPa 和157kPa 当地 大气 压为 101 3kPa 试求此设备进 出口的压力差为多少Pa 答 169kPa 解 kPa16915712 出进 PPP 1 3 为了排除煤气管中的少量积水 用如图示水封设备 水由煤气管道上的垂直支管排 出 已知煤气压力为10kPa 表压 问水封管插入液面下的深度h最小应为若干 答 m02 1 解 H P g 10 10 3 103 9 8 1 02m 习题1 3 附图 1 4 某 一 套 管 换 热 器 其 内 管 为mm 25 3mm5 33 外 管 为 mm5 3mm60 内管流过密度为 3 m1150kg 流量为 1 h5000kg 的冷 冻 盐 水 管 隙 间 流 着 压 力 绝 压 为MPa5 0 平 均 温 度 为C00 流 量 为 1 h160kg 的气体 标准状态下气体密度为 3 m1 2kg 试求气体和液体的流速分别 为若干 1 sm 答 1 L sm11 2U 1 g s5 69mU 习题1 4 附图 解 mm27225 35 33 内 d mm5325 360 外 d 对液体 1 22 sm11 2 027 01150 3600 50004 4 内 d m A V u ll l l l 对气体 0 1 0 1 P P 3 5 6 0 10 1 mkg92 5 1001325 1 105 02 1 P P 22 4 内外内外 DdAAAg 2322 m1032 10335 0053 0 4 1 3 sm69 5 92 51032 1 3600 160 g gg g g g A m A V u 1 5 C250水在内径为50mm的管内流动 流速为 1 s2m 试求雷诺准数为若 干 答 5 1012 1 解 5 1012 1Re du C250下水的 查物性手册 1 6 1 设流量为 1 s4L 水温C200 管径为mm5 3mm57 试判断 流动类型 2 条件与上相同 但管中流过的是某种油类 油的运动黏度为 12 scm4 4 试 判 断 流 动 类 型 答 1 5 1001 1 湍 流 2 2000231 du 所以流体在管内的流动类型为湍流 2000231 104 4 04 205 0 Re 4 dudu 所以流体在管内的流动类型为层流 1 7 密度为 3 m1800kg 的某液体经一内径为mm60的管道输送到某处 若其 流速为 1 s8m 求该液体的体积流量 13 hm 质量流量 1 skg 和质量流速 12 smkg 答 13 h81 4m 1 skg7 40 12 sm14400kg 解 4 806 0 4 22 ud AuqV 13132 hm4 81sm1026 2 12 skg7 4018001026 2 Vm qq 12 smkg1440018008 uum 1 8 有一输水管路 C200的水从主管向两支管流动 主管内水的流速为 1 sm06 1 支 管 1 与 支 管 2 的 水 流 量 分 别 为 13 hkg1020 与 13 hkg1010 支管为mm5 3mm89 试求 1 主管的内径 2 支管 1 内水的流速 答 1 0 1md 2 1 s1 053m 习题1 8 附图 解 Auq 21 qqq 23 3 m1088 7 06 12 998 3600 10 1020 u q A 4 2 d A m1 0 1088 744 3 A d 11 Auq 4 2 3 1 1 1025 3892 998 3600 10204 A q u 12 smkg053 1 1 9 已知水在管中流动 在截面1处的流速为 1 s0 5m 管内径为0 2m 由于 水的压力产生水柱高为1m 在截面 2 处管内径为0 1m 试计算在截面1 2 处产生水 柱高度差h为多少 忽略水由1 到 2 处的能量损失 答 0 191m 习题1 9 附图 解 1 2 2 2 1 12 sm2 1 0 2 0 5 0 d d uu 对截面 1 与截面2列伯努利方程 g P g u g P g u 2 2 21 2 1 22 g uu g PP 2 2 1 2 221 ghPPP 21 m191 0 8 92 5 02 2 22 2 1 2 221 g uu g PP g P h 1 10 图示吸液装置中 吸入管尺寸为mm5 2mm32 管的下端位于水面下 m2 并装有底阀及拦污网 该处的局部压头损失为 g u 2 8 2 若截面2 2 处的真空 度为kPa2 39 由1 1 截面至2 2 截面的压头损失为 g u 22 1 2 求 1 吸 入管中水的流量 13 hm 2 吸入口1 1 处的表压 答 1 13 h2 95m 2 Pa101 04 4 习题 1 10 附图 解 以水面为基准面 在基准面与1 1 截面间列伯努利方程 f h uP gZ uP gZ 22 2 11 1 2 00 0 0 0 Z 0 0 P 表压 0 0 u m2 1 Z g u hf 2 8 2 1 代入上式得 g uuP 2 8 2 8 920 2 1 2 11 2 962 19 2 11 uP 在1 1 截面与2 2 截面间列伯努利方程 21 2 22 2 2 11 1 22 f h uP gZ uP gZ m2 1 Z 21 uu m3 2 Z kPa2 39 2 P 表 压 g u hf 22 1 2 1 21 代入上式得 41000 102 39 8 95 1 2 1 3 uP 由 与解得 1 1 sm43 1 u 1 2 1 4 udAuqV 134 2 hm95 4360043 11025 232 4 由 式可以解得 Pa1004 1 4 1 P 1 11 在图示装置中 出水管直径为mm5 3mm57 当阀门全闭时 压力表 读数为30 4kPa 而在阀门开启后 压力表读数降至20 3kPa 设总压头损失为 0 5m 水柱 求水的流量为若干 13 hm 答 13 h22 8m 习题 1 11附图 解 取水面为00 截面 压力表处为 11 截面 以压力表管中心线为基准面 故 0 0 P 0 1 Z 当阀门全关闭时 kPa4 30 1 P 由流体静力学原理得 1 1 0 0 P gZ P gZ m1 3 8 91000 104 30 3 1 0 g P Z 当阀门打开后 在00 截面与 11 截面间列伯努利方程 f h g u g P Z g u g P Z 22 2 11 1 2 00 0 式中0 0 u kPa3 20 1 P 水柱m5 0 hf 1 1 sm22 3 u 1 2 1 4 udAuqV 13 2 hm8 223600 4 22 325 357 1 12 在 水 平 管 道 中 水 的 流 量 为 13 3 sm102 5 已 知 管 内 径 cm5 25cm 21 dd 及1m 1 h 若忽略能量损失 问联接于该管收缩断面上的水 管 可将水自容器内吸上高度 2 h 为多少 答 0 234m 习题 1 12 附图 解 1 2 3 2 1 sm27 1 05 0 105 244 d q A q u VV 1 2 2 2 1 12 sm08 5 025 0 05 0 27 1 d d uu 以管中心线为基准面 取 1 d处为1 1 面 2 d处为 2 2 面 在 1 1 面与2 2 面间列伯努利方程 g u g P Z g u g P Z 22 2 22 2 2 11 1 又有0 21 ZZ g uu g PP 2 2 1 2 221 m234 01 8 92 27 108 5 2 22 1 2 1 2 22 2 h g uu g P h 1 13 求常压下C350的空气以 1 sm21 的流速流经m120长的水平通风管的能 量损失 管道截面为长方形 高300mm 宽200mm 0005 0 d 设 答 66 1m气柱 这个答案与读图很有关系 解 m24 0 2 03 02 2 03 04 2 4 ba ab de 5 6 108 1 1035 18 1224 01465 1 Re deu 由0005 0 d 查图得018 0 气柱m1 66 8 92 12 24 0 120 018 0 2 22 g u de l hf 1 14 如图所示 某一输油管路未装流量计 但在 A 与 B 点压力表读数分别为 MPa47 1 A p MPa43 1 B p 试 估计 管路 中油 之流 量 已知 管路 尺寸 为 mm4mm89 的无缝钢管 A B 两点间长度为m40 其间还有 6 个 0 90 弯头 油的密度为 3 m820kg 黏度为smPa121 答 13 h17 6m 习题 1 14 附图 解 取 A 点的水平面为基准面 在 A 与 B 间列伯努利方程 f BB B AA A h uP gZ uP gZ 22 22 式中 BA uu 0 A Z m15 05 1 B Z BA Bf PP gZh 1 6 kgJ98 38 820 1043 147 1 8 91 2 2 u d ll h e f 代入得 2 2 91 351 2 356 081 0 40 98 38u u 111 0 2 u 假设为层流 则 uudu 117 0 820081 0 101216464 Re 64 3 将代入中得 1 sm949 0 u 校核Re 6 522 10121 952 0081 0820 Re 3 du 与假设相符 13 2 hm6 173600949 0081 0 4 AuqV 1 15 水从水塔用mm4mm108 有缝钢管引至车间的低位水槽中 水槽与水 塔的液位差为12m 管路长度为150m 包括管件的当量长度 水温为C120 试 求此管路输水量为若干 13 hm 设002 0 d 答 13 hm3 72 解 由C12 t查得 sPa00124 0 取低位水槽水面为基准面 在低位水槽和水塔间列伯努利方程 f BB B AA A h uP gZ uP gZ 22 22 式中 m12 BA ZZ BA PP BA uu 2 2 u d l hZZg fBA 21 0 150 12 2 u g 157 0 2 u u udu 4 1006 8 00124 0 1 04 999 Re 由002 0 d 查图并用试差法求得 024 0 1 sm56 2 u 13 2 hm3 72360056 21 0 4 AuqV 1 16 在管径为mm8mm325 的管道中心装一皮托管 以测定管道中流过的 空气流量 空气温度为C210 压力为Pa1047 1 5 绝压 用斜管压差计测量 其读数为O200mmH2 斜管压差计的倾斜角度为20度 问这时空气质量流量为若干 答 1 s2 98kg 解 mm4 6820sin200sin RR 3 5 5 mkg75 1 212731001 1 293 12731047 1 TP TP 0 max 2gR u 1 sm7 27 75 1 75 110000684 08 92 5 5 max max 103 8 1081 1 7 27309 075 1 Re du 查图得 82 0 max u u 1 max sm7 227 2782 082 0 uu 1 2 sk98 275 17 22309 0 4 gAuqm 1 17 密度为 3 m1000kg 的液体 以 1 s319kg 的流量流经一内径为0 5m的 管道 该液体的黏度为smPa29 1 若流过孔板的压力降不超过24 5kPa 问孔板的 孔径为若干 答 m3 0 0 d 解 P