化工原理计算题.doc

五.计算题1.(10分) 水平串联的两直管1、2，管径d=d/2，管道1长为100m，已知流体在管道1中的雷诺数(Re)=1800，今测得某流体流经管道1的压强降为0.64(m液柱)，流经管道2的压强降为0.064(m液柱)，试计算管道2的长度(设局部阻力可略去)。2.(10分) 以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P。已知各水银液面标高分别为h=2.6m，h=0.3m，h=1.5m，h=0.5m,h=3.0m。求此密闭容器水面上方的压强P(kN.m)(表压)本题目有题图titu0193.(10分) 水在管内流动，截面1处管内径为0.2m，流速为0.5m.s，由于水的压强产生水柱高1m; 截面2处管内径为0.1m 。若忽略水由1至2处的阻力损失，试计算截面1、2处产生的水柱高度差h为多少m?本题目有题图titu0204.(12分) 水塔供水系统，管路总长Lm(包括局部阻力在内当量长度), 1-1到2-2的高度H (m),规定供水量V m.h。当忽略管出口局部阻力损失时，试导出管道最小直径dmin的计算式。若L=150m，H=10m, V=10m.h, =0.023，求dmin本题目有题图titu0215.(10分) 一输油管，原输送=900kg.m，=135cp的油品，现改输送=880kg.m，=125cp的另一油品。若两种油品在管内均为层流流动，且维持输油管两端由流动阻力所引起的压强降-pf 不变,流型为层流，则输送的油量(质量流量m)有何变化?(用百分数表示)6.(10分) 密度为1000kg.m，粘度为1cP的水，以10m.h的流量在513mm 的水平管道内流过,在管路上某处流体静压强为1.5 kgf.cm(表压)，若管路的局部阻力可略去不计，问距该处100m 同一水平线下游处流体静压强为多少Pa? (Re=310-1 10时, =0.3164/Re)7.(10分) 某流体在管内作层流流动，若体积流量不变，而输送管路的管径增加一倍，求因摩擦损失而引起的压力降有何变化？8.(12分) 用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为 38.4 T. h,高位槽中液面比油池中液面高20m, 管路总长(包括阀门及管件的当量长度) 430m,进出口阻力不计。管径为1084mm,若油在输送温度下的比重为0.96, 粘度为3430cp,求泵所需的实际功率,设泵的效率=50%。9.(12分) 某厂如图所示的输液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管为382.5mm的铜管,已知料液在管中的流速为u m.s,系统的hf=20.6u/2 J.kg,因扩大生产，须再建一套同样的系统, 所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少?本题目有题图titu02210.(12分) 用离心泵将水由水槽送至水洗塔中,水洗塔内的表压为9.80710N.m,水槽液面恒定,其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m, 在某送液量下,泵对水作的功为317.7 J.kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m(包括管件及入口的当量长度,但不包括出口的当量长度)输送管尺寸为 1084mm,水的密度为1000kg.m。求输水量为多少m.h。本题目有题图titu02311.(10分) 有一敞口储油罐，为测定其油面高度，在罐下部装一U形管压差计(如图示)，油的密度为，指示液密度为，(U形管压差计B侧指示液面上充以高度为h的同一种油),当储油罐充满时，U形管指示液面差为R，试导出：当储油罐油量减少后，储油罐内油面下降高度H与U形管B侧液面下降高度h之间的关系。本题目有题图titu02412.(12分) 如图所示，D=100mm, d=50mm,H=150mm,气体=1.2kg.m。当R=25mm时,将水从水池中吸入水平管中间,问此时V气体=?m.s(阻力可忽略)本题目有题图titu02513.(15分) 如图所示的管路系统中，有一直径为382.5mm、长为30m的水平直管段AB, 并装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量,流量系数 Co=0.63。流体流经孔板永久压强降为3.510N.m，AB段的摩擦系数可取为0.024。试计算: 液体流经AB管段的压强差； 若泵的轴功率为500W， 效率为60%，则AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。本题目有题图titu02614.(12分) 用离心泵经573.5mm的钢管, 将敞口贮槽内的有机溶剂(密度为800kg.m,粘度为20cp)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。已知钢管总长度(包括局部阻力当量长度) 为25m，反应器内的压力恒定为4kgf.cm(表压) ，有机溶液输送量为6m.h，试确定泵提供的压头。本题目有题图titu02715.(10分) 如图（）所示两个容器与一水银压差计用橡皮管相连接，此二容器中均充满水，设水银压差计读数R为650mmHg，试求: （1）二容器的压力差为多少？ （2） 如果将二容器由图（）改为图（）位置时，此时的压力差和读数有何改变？为什么？本题目有题图titu02916.(14分) 某油品在894mm的无缝钢管中流动。 在A和B的截面处分别测得压强P15.210N.m，P14.810N.m。试计算管路中油品的流量。 已知：A.B间长为40m，其间还有2个90弯头（每个弯头的当量长度35d），油820kg.m，油121cp。本题目有题图titu03017.(10分) 水在内径为250mm的钢管内流动。 已知截面11处的流速为1m.s，测压管中水柱高为1m；在截面22处管内径为150mm。试计算在截面11与22处产生的水柱高度差h为多少m水柱？（忽略阻力损失）本题目有题图titu031 the end! 2008-12-26五.计算题1.(10分) 题号:1324 第1章 知识点:420 难度:容易*答案* d=d/2 u=4u Re/Re=du/(du)=1/2 Re=900 =64/Re=0.0356 2 =0.071 p/p=2(l/d)(u/2)/1(l/d)(u/2) =2(l/2d)(u/4)/(100/d)u =l/(16100) l=161000.064/0.64=160m2.(10分) 题号:1325 第1章 知识点:100 难度:较难*答案* 按表压计算，p=(h-h)汞.g, p=p-(h-h)水.g p=p +(h-h)汞.g p=p-(h-h)水.g 以上相加 p=(h-h+h-h)汞.g-（h-h+h-h)水.g = （2.6-0.3+1.5-0.5）13.610g-(1.5-0.3+3-0.5)1000g=404KN/m本题目有题图titu0193.(10分) 题号:1326 第1章 知识点:230 难度:中等*答案* 列1-1、2-2间列柏努利方程式: Z+u/2g+p/g =Z+u/2g+p/g+hf p-p=g(u/2g-u/2g)=(u/2-u/2) u/u=d/d u=0.5(0.2/0.1)=2m.s u代入 p-p=(2-0.5/2)=1876N.m p-p=gh h=(p-p)/g =1875/(10009.81)=0.191m本题目有题图titu0204.(12分) 题号:1327 第1章 知识点:340 难度:中等*答案* 在1-1与2-2间列柏努利方程，以通过水平管的中心线为水平基准面(Z-Z)+(p-p)/g=hf =(L/d)u/2g 由 p-p=0 Z-Z=HH=(L/d)u/2g 而u=Vh /3600(d/4)代入上式 H=(8Vh L/3600gd)= d=(8LVh /3600gH)d=(8LVh /3600gH) 代入数据：d=0.023(815010/36009.8110) =0.0466m=46.6mm本题目有题图titu0215.(10分) 题号:1328 第1章 知识点:430 难度:中等*答案* 64/R（l/d)(u/2)=64/R(l/d)(u/2) u/(du)u=u/(du)u uu/=uu/ u/u=/ =1.35880/1.25900=1.056 输油量比原来增加5.6%6.(10分) 题号:1329 第1章 知识点:340 难度:中等*答案* u=V/(d/4)=10/(36000.045/4)=1.75m.s Re=du/=0.0451.751000/(110)=78750 =0.3164/Re=0.3164/78750=0.0189 由柏式： Z=Z u=up/=p/+ (l/d)(u/2) p=p-(l/d)(u/2) =1.59.8110-0.0189(100/0.045)(1.75/2)1000 =8.310N.m(表压)7.(10分) 题号:1330 第1章 知识点:420 难度:中等*答案* 根据泊氏方程：-p=32ul/d 以及： (/4)du=(/4)du=Vs已知：d=2d 则：u/u=d/d=(2d)/d=4 即：u=u/4原工况：-p=32ul/d 现工况：-p=32ul/d= l=l u=u/4 d=2d 将上述各项代入并比较： 现/原:p/p=32(1/4)ul/(2d) /32ul/d=1/16 因摩擦而引起的压降只有原来的1/168.(12分) 题号:1331 第1章 知识点:340 难度:中等*答案* 对贮油池液面至高位槽液面列柏努利方程：He=Z+(l+le )/d(u/2g)Z=20m l+le =430m d=108-24=100mm=0.1m u=Vs/0.785d =38400/36000.7850.1960 =1.415m.s Re=du/=0.11.415960/343010=39.62000 =64/Re=64/39.6=1.616 He=20+1.616(430/0.1) (1.415/29.81)=729.2m N=QHeg/=38400729.29.81/(36000.51000) = 152.6kw9.(12分) 题号:1332 第1章 知识点:300 难度:中等*答案* u0u p=p 于是gZ=gZ+hf g(Z-Z)=hf =20.6u/2 u=2g(Z-Z)/20.6 =(29.816/20.6) =2.39m.s Z=Z+20.6u/2g =5+20.6(1.32.39)/(29.81) =15.14m 增高为：Z-Z=15.14-11=4.14m本题目有题图titu02210.(12分) 题号:1333 第1章 知识点:340 难度:容易*答案* Zg+(p/)+(u/2)+W=Zg+(p/)+(u/2)+hf已知数据： Z=0；P(表)=0；u0； W=317.7J.kg； Z=20m；p=9.80710N.m(表)； =1000kg.m简化上式：W=Zg+(p/)+(u/2)+hf 又hf=lu/2d=9.9u317.7=9.8120+9.80710/1000+u/2+9.9u 10.4u=23.43 u=1.5m.s V=(/4)Du3600=0.7850.12 1.53600=42.41m.h本题目有题图titu02311.(10分) 题号:1334 第1章 知识点:100 难度:中等*答案* 由静力学方程式：H=R+h (a) 当罐内液面下降H时，B侧下降h， A侧上升h R=R-2h (H-H-h)=(R-2h)+h (b) 将式(a)代入式(b)并整理可得： H=h(2/)-1或h=H/(2-）本题目有题图titu02412.(12分) 题号:1335 第1章 知识点:320 难度:中等*答案* 选1-1、2-2截面与基准面0-0，如图所示。在两截面之间列柏方程并简化得到： (p/)+(u/2)=(p/)+(u/2) (1) 由已知数据：p=0.025136009.81=3335N.m p=-0.1510009.81=-1472N.m u=(100/50)u=4u代入(1)可得：15u=2(p-p)/=8012 u=23.11m.s Vs=(/4)Du=0.1814m.s 或V=653m.h本题目有题图titu02513.(15分) 题号:1336 第1章 知识点:354 难度:较难*答案* 在A-B之间列柏方程(管中心线为基准面)：gZ+u/2+p/=gZ+u/2+p/+hp-p=h=Lu/2d+p孔u=C2gR(-)/ =0.6329.810.6(13600-867)/867 =8.284m.su=(16.4/33)8.284=2.046m.spA -pB=0.024(30/0.033)(2.046/2)867+3.510 =74590N.mNe=W .W=(74590/867)(/4)du =86(0.7850.0332.046867)=130w有效功率百分数=130/(5000.6)100%=43.3%本题目有题图titu02614.(12分) 题号:1337 第1章 知识点:340 难度:容易*答案* 取敞口贮槽液面为1-1截面，反应器内液面为2-2截面，在1-1与2-2截面间列柏努利方程，并以1-1截面为基准面：gZ+(u/2) +(p/)+W =gZ+(u/2)(p/)+hfW=(Z-Z)g+(u-u)/2+(p-p)/+hfhf =(l+le )/d(u/2) u=(6/3600)/(/4)0.05=0.8488m.s uu0 Z=0Re=du/=0.050.8488800/ (2 010) =1697.6