中南大学冶金传递过程原理习题解答

1-1-8 50kg密度为1600 kgm-3的溶液与50kg 25的水混合，问混合后溶液的密度为多少？（设混合前后溶液的体积不变）。解：25C时水的密度为996kgm-3。由1m=（aii）得，1m=0.51600+0.5996=0.000815kg-1m3解得m=1227.7kgm-3，即混合后溶液的密度为1227.7kgm-3。1-1-9 如图所示为一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u为0.8ms-1，平板与固定板之间的距离，油的粘度为1.253Pas，由平板所带动的油运动速度呈现直线分布，问作用在平板单位面积上的粘性力为多少？解：单位面积上的粘性力即为，则=-duxdy=-1.2530.80.001=1002.4 Pa即平板单位面积上的粘性力为1002.4 N 。1-1-10 25水在内径为50mm的管内流动，流速为2ms-1，试求其雷诺准数为若干？解：25C时水的密度为996kgm-3，粘度系数为89.510-5Pas。则Re=du=0.05996289.510-5=111284.91-1-11 运动粘度为4.4cm2s-1的油在内径为50mm的管道内流动，问：（1）油的流速为0.015ms-1时，其流动型态如何？解：Re=dv=dv=0.050.0154.410-4=1.72300所以其流动型态为层流。（2）若油的流速增加5倍，其流动型态是否发生变化？解：若油的流速增加5倍，则Re*=5Re=8.52300所以其流动型态没有发生变化。1-1-12 某输水管路，水温为20，管内径为200mm，试求：（1）管中流量达到多大时，可使水由层流开始向湍流过渡？解：20C时水的密度为998.2kgm-3，粘度系数为100.4210-5Pas。水由层流开始向湍流过渡时，Re=2300，则Re=dv=0.2v998.2100.4210-5解得v=0.01157ms-1Q=vA=0.011570.123.14=3.610-4m3s-1所以管中流量达到3.610-4m3s-1时，可使水由层流开始向湍流过渡。（2）若管内改送运动粘度为0.14cm2s-1的某种液体，且保持层流流动，管中最大平均流速为多少？解：保持层流流动，则Re=dv=dv=2300v=23000.1410-40.2=0.161ms-1所以保持层流流动，管中最大平均流速为0.161ms-1。1-2-3 某地区大气压力为750mmHg。有一设备需在真空度为600mmHg条件下工作，试求该设备的绝对压力，以mmHg和Pa表示。解：因 P真=P大气-P绝P绝=P大气-P真=750mmHg-600mmHg=150mmHg=13600kgm39.8ms20.15m=19992Pa1-2-4 如附图所示，回收罐中盛有密度分别为1200kgm-3和1600kgm-3的两种液体，罐上方与大气相通，设大气压力为100kPa，其它数据如图所示，试求M、N两点所受压力。解：取1-1，界面为基准面 则:(1) PM=Pa+Mg10-5-2=100 kPa +1200 kgm3-3 9.8ms2310-3m=135.28KPa (2)PN=Pa+Mg10-5-2+Ng5-3 =100 kPa +1200kgm33 9.8ms2510-3m+1600 kgm3 9.8ms2210-3m =190.16KPa1-2-5如附图所示，在盛有空气的球形密封容器上联有两根玻璃管，一根与水相通，另一根装有水银，若h1=0.3m，求h2=?解：左边取水面为参考面，则有：P大气=P球+水gh1 （1） 右边取u形管右端汞面为参考面有：P大气=P球+汞gh2 （2） 水gh1=汞gh2 h2=水h1汞=1000kgm30.3m13600kgm3=0.022m1-2-6如附图所示，已知容器A中水面上的压力P0=2.5104Pa，h=0.5m，h1=0.2m，h2=0.5m，h3=0.22m。酒精密度为800kgm-3，水银密度为13600kgm-3。求空气室中的压力为多少？解：此题将h3改为0.02m对于1-1面：p0+对于2-2面： 结合上式整理得: =2.5104+10009.810.5+8009.810.5-136009.81(0.2+0.02)=4477.48Pa1-2-7 如图所示为一真空测试装置。当真空度为零时，杯中液面和测试管中的液面都位于0标线处。杯中装有水银，若杯内径为0.06m，测试管内径为6mm，h=0.3m。（1）试确定真空度的计算公式；（2）求出在上述给定条件下真空度的数值。解：（1）设杯内页面上升高度为H得列平衡方程：故则(2)已知：故Pa1-2-8 常温水在如附图所示的管道中流过，现用一复式U形压差计（即两个U形压差计串联组成）测定a、b两点的压差。指示液为汞，其余充满水。水的密度为1000kgm-3，汞的密度为13600kgm-3，现测得：h1=1.2m，h2=0.8m，h3=1.3m，h4=0.6m。试计算a、b两点间的压差。解：对于1-1面：对于2-2面：由以上两式得=135966.6Pa1-2-9 本题附图为远距离测量控制装置示意图，用以测定分相槽内煤油和水的相界面位置。已知两吹气管出口的距离H=1m，U型管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820kgm-3。试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离h。解：设整个煤油层的厚度为h,根据连通器原理,由图可知: 联立、整理得：答：相界面与油层的吹气管出口距离h为0.42m。1-2-10 用本题附图中的串联U型管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U型管压差计的指示液为水银，两U型管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及h4=1.4m。锅炉中水面与基准面间的垂直距离hs=3m。大气压强pa=99.3103Pa。试求锅炉上方水蒸气的压力p0。解：对于1-1面：对于3-3面：整理以上两式可得：答：锅炉上方水蒸气的压力为364366.2Pa。1-2-11 如图所示的测压管分别与三个设备相通，连通管的上部都是水，下部都是水银，三个设备是水面处于同一水平面上。问：（1）1、2、3处的压力是否相等？（2）4、5、6处的压力是否相等？（3）若h1=100mm，h2=200mm，且设备B直接与大气相通（大气压力为1.013105Pa），求A、C两设备水面上的压力。解：（1）1、2、3处的压力不相等。（2）4、5、6处的压力相等。（