化工原理课后习题解析(第一章)

1、第 1 章 流体流动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1.2104 pa 。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100kpa ，所以得到：pa60100160kpa ；pb1001288kpa 。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 ： pp进p出12157169kpa 。1-3 为了排除煤气管中的少量积水，

2、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：1.02m ）解： hp10g1010339.81.02m习题 1-3 附图311-4 某一套管换热器，其内管为33.5mm3.25mm, 外管为60mm3.5mm 。内管流过密度为1150kgm，流量为5000kgh的冷冻盐水。管隙间流着压力（绝压）为0.5mpa，平均温度为00 c ，流量为160kgh的气体。标准状态下气体密度为1.2kg m，131试求气体和液体的流速分别为若干m s？1（ 答 ： ul2.11ms； u g5.69m s 1 ）习题 1

3、-4附图解：d内33.53.25227 mm ， d外603.5253mm ；l对液体： uvlml /l45000/ 36002.11ms 1 ；2ald内411500.02721对气体：1p10 p11.20.51065.92kg m，30p0p01.01325105d外2d2aga外a内内40.053 240.0335 21.32103 m 2 ，vgmg /g160 / 36001ugagag1.3210 35.925.69m s。1-5 250 c 水在内径为 50mm 的管内流动，流速为2m s1。试求雷诺准数为若干？（ 答：1.1210 5 ）解： redu1.12105 。（

4、250 c 下水的，查物性手册）1-6 （ 1）设流量为 4ls，水温200 c ，管径为57mm3.5mm，试判断流动类型。1（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4.4cm 2s1，试判断流动类型。（答：（1 ） 1.01105 ，湍流 ； (2)2312000 ，层流）解： d573.5250mm ，3uqv4qv44102.04ms 1 ，ad 20.052查物性手册得200 c下水的密度和粘度分别为：3998.2kg m，1.00410 3 pa s，redu998.20.052.041.0110 540001.00410 3所以流体在管内的流动类型为湍流；re

5、dudu0.052.0423120004.43所以流体在管内的流动类型为层流。10 41s1-7 密度为1800kgm的某液体经一内径为60mm 的管道输送到某处，若其流速为10.8ms，求该液体的体积流量m 3h11，质量流量kg s1和质量流速kg m 21 。（答：8 14m 3h； 4 07kgs； 1440kgm 2s 1 ）解： qvaud 2u 40.06240.82.2610 3 m 3s 18 14m 3h，qmqv32.26101800114 07kgs，1umqm / a4.07 /( 07850.062 )1440 kgm 2s 1 。1-8 有一输水管路，20 0 c

6、 的水从主管向两支管流动，主管内水的流速为1.06 m s，支 管 1与 支 管2的 水 流 量 分 别 为 20103 kgh 1 与 10103 kgh 1 。 支 管 为189mm3.5mm。试求：（1）主管的内径； （2）支管 1 内水的流速。(答：（ 1 ） d0.1m；（ 2 ） 1.053m s)习题 1-8附图解： qau ， qq1q23aq(2010)10 / 36007.8810 3 m2 ，u998.221.063add4 a447.88100.1m ； q1au1 ，q420103 / 360012u1a998.2893.5210 41.053kgm 2 s 1 。1

7、-9 已知水在管中流动。在截面1 处的流速为0.5ms 1 。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 ）2d10.2习题 1-9附图21解： u 2u1d 20.50.12m s，对截面 1 与截面 2 列伯努利方程：2u1p12ggp1p22u2p22gg22u2_u1，gpp12gp2gh，2222hpp1p2u2 _ u120.50.191m 。gg2g29.81-10 图示吸液装置中，吸入管尺寸为32mm2.5mm ，管的下端

8、位于水面下u 22m ，并装有底阀及拦污网， 该处的局部压头损失为8。若截面2g2 - 2处的真空度为39.2 kpa ，由1 - 1截面至2 - 2截面的压头损失为1 u 22 2g。求：（ 1）吸入管中水的流量，m 3h1;（ 2 ）吸入口1 - 1处的表压。(答：（ 1） 2.95m 3h 1；（ 2 ） 1.0410 4 pa)习题 1-10附图解：以水面为基准面，在基准面与21 - 12截面间列伯努利方程：p0u0z0 g2p1u1z1g2h f ，2z00 , p00 （表压）， u00 ， z1u12m ，h f8，2g代入上式得：22029.8p1u1228 u12gp1u11

9、9.6292在 1 - 1截面与2 - 22截面间列伯努利方程：2z1 gp1u12p2u2z 2 g2h f 1 2 ，2z2m ， uu ， z3m ， p39.2kpa （表压），h1 u1，1代入上式得：p1122239.2103u 2f 1 22 2g59.8100014由与解得：1u11.43m s，qvau14d 2u322.52 21410 41.4336004 .95m 3h 1 ；由式可以解得：4p11.0410 pa。1-11 在图示装置中，出水管直径为57mm3.5mm。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

10、损失为0.5m （水柱），求水的流量为若干31mh? (答：22.8m 3h 1)习题 1-11 附图解：取水面为 0z10 。0 截面，压力表处为 11 截面，以压力表管中心线为基准面。 故 p00 ，当阀门全关闭时：p130.4kpa ，由流体静力学原理得：p0z0 gp1z1 g0zp1g30.410001039.83.1m ，当阀门打开后，在0 0 截面与 11 截面间列伯努利方程：z2p0u00p1u1z21h fg2 gg2g式中 u00 ， p120.3kpa ， hf0.5m水柱 ，1u13.22m s，2qvau114d 2u573.5243.22360022.8m 3h 1

11、 。11-12 在水平管道中， 水的流量为2.510 -3 m 3s,已知管内径 d15cm,d 22.5cm ,及 h11m 。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h2 为多少？ （ 答：0.234m）q4q42.510 3习题 1-12附图解： u1vvad 22d 10.0520.051.27m2s 1 ，1u2u1d 21.270.0255.08m s，以管中心线为基准面，取间列伯努利方程：d1 处为 1 - 1 面，d2 处为2 - 2面，在1 - 1面与 2 - 2 面z2p1u11p2u2z22，g2gg2g又有 z1z 2022p1p2gu2u

12、1，22 gh22p2u2u12h15.081.27210.234m 。1g2g29.81-13 求常压下35 0 c 的空气以12ms的流速流经120m 长的水平通风管的能量损失，管道截面为长方形，高300mm ，宽 200mm 。（ 设d这个答案与读图很有关系）0.05）（答： 66.1m 气柱，解： de4ab 2 ab40.32 0.30.20.20 .24m ，redeu1.146518.350.241210 61.8105 ，由 d0.0005 ，查图得0.018 ，hlu 2f0.01812012 266.1m气柱 。de 2g0.2429.81-14 如图所示，某一输油管路未装

13、流量计，但在a 与 b点压力表读数分别为pa1.47mpa ,p b1.43mpa。 试 估 计 管 路 中 油 之 流 量 。 已 知 管 路 尺 寸 为389mm4mm的无缝钢管， a、b 两点间长度为40m ，其间还有 6 个 900 弯头，油的密度为 820kgm，黏度为121mpas 。（答：17.6m 3 h 1 ）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：u2paaza gpbbu2z b gh f式中：2u aub ， z a0 ， zb21.50.51mhfz b gpapb1.471.4310619.8182038.98jkg，2ll

14、euhf，d代入得：38.984022635 u351.91 u 20.081u 20.1112，假设为层流，则：64646412110 30.117，redu0.081820uu将代入中得：su0.949 m1 ，校核 reredu8200.0810.952522.6 与假设相符，121 10 3qvau0.081 240.949360017.6m 3h 1 。1-15 水从水塔用108mm4mm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 12 0 c ，试求此管路输水量为若干m 3h 1 （设d0 .002 ）。（答

15、：72.3m 3 h 1 ）解：由 t12 c 查得：0.00124 pa s，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：2pau aza gpbub2z b gh f2式中： z azb212m ， papb ， u aub2hl ug z az bfd212g150 u 20.1 2u 20.157 ，du999.4re0.1u8.0610 4 u ，0.00124由d0.002 查图并用试差法求得：10.024 ， u2.56m s，qvau0.1 242.56360072.3m 3h 1 。1-16 在管径为325mm8mm的管道中心装一皮托管，以测定管道中流过的空气流量

16、，空气温度为210 c ，压力为1.4710 5 pa （绝压） ，用斜管压差计测量，其读数为1200mmh 2o。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：2.98kg s）解： rr sin200 sin 2068.4mm ，p t pt51.47101.01 105273 1.293273211.75kg m3，umax2gr029.80.06841.7510001.7527.7ms 1 ，redum a x1.750.30927.78.3105 ，m a x查图得：1u u max1.810.82 ，10 51u0.82umax0.8227.722.7m s，qmau20.3093422.71.752.98kgs。1-17 密度为1000kgm的液体，以319kg s的流量流经一内径为0.5m 的管道，该液体的黏度为1.29mpa s,若流过孔板的压力降不超过24.5kpa , 问