化工原理 习题课1答案Word下载.docx
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连续性
(29下降(30)无粘性(31)10;
1;
剪切稀化(32相等;
流量之和;
小(33)大,1.18,0.295~2.95
[三]问答题
(1)种流型:
层流、湍流判据:
Re=duρ/μ,Re<
2000层流;
Re>
4000湍流;
2000<
Re<
4000过渡流
(2)孔板流量计与转子流量计在测量原理上的主要区别是什么?
在安装上各有什么要求?
(3)解:
流体在圆形直管内的流动推动力:
Δpπd2/4流体流动阻力为:
F=πdLτw∴Δpπd2/4=πdLτwΔp=4Lτw/d①哈根-泊谡叶公式Δp=32μLu/d2②∴4Lτw/d=32μLu/d2得τw=8μu/d
(4)
(5)
(6)当pa/ρ+Zg>
p2/ρ时,水向低位槽流动。
(7)当流动达到定态时,玻璃液面计液面不变。
(8)解:
假设当油罐充满油时,油面至U形压差计左侧指示液面之间的液面差为H1(如图所示)
当油罐液面下降△H时,U形压差计右侧下降高度为△h,则U形压差计指示液的液面差将由R变为(R-2△h)。
根据静力学方程式:
充满油时:
H1gρ1=Rρ2g+h1gρ1
油面下降△H以后:
(H1-△H-△h)ρ1g=(R-2△h)ρ2g+h1gρ1消去H1,得△H=△h(2ρ2/ρ1-1)
(9)答:
Σ
管径增加一倍,压力降为原有的1/16
(10)R=u2/2g
[四]计算题
1∵Hgg(z1-z2)+Hgg(z3-z4)H2Og(z5-z4)=p5
∴p5=Hgg(z1-z2+z3-z4)-H2Og(z5-z4)
=13.61039.81(2.6-0.3+1.5-0.5)-1039.81(3.0-0.5)
=415.7103Pa=415.7kPa即p5=415.7kPa(表)
2、由题意知,外界大气压p0=1at
当容器A中压入空气后,若A中水位不变,pA’=2at。
设容器A中水位下降xm后达到静力学平衡,这时容器中气体压强为pA,则
(29.81104)0.5=pA(0.5+x)……
(1)
又pA=10009.81(x/0.2+x)+9.81104……
(2)
(1)、
(2)式联立解,得x=1/3m,由此可算出:
(1)B管内水位高度=1.0+(1/3)/0.2=2.667m
(2)pA(表)=10009.81(61/3)=1.962104Pa=0.2kgf/cm2
3、设立轴下滑速度为um/s∵G/(DH)=u/[(D-d)/2]
即6.8/(×
0.0504×
0.20)=0.8u/[(5.04-5)×
10-2/2]∴u=0.0537m/s
4、(4/3)(R3-r3)g=(4/3)R3水g∴r/R=(1-水/)1/3
5、
(1)已知v=20y-200y2,则dv/dy=20-400y,
令dv/dy=0,解得y=0.05m,即管半径R=0.05m当y=R/2=0.05/2=0.025m,v=20y-200y2=200.025-200(0.025)2=0.375m/s
(2)(dv/dy)y=0=20(m/s)/m则w=(dv/dy)y=0=0.05×
20=1.0N/m2
6、
(1)已知湍流的流速分布规律为:
v=vmax(1-r/R)n=vmax(R-r)n/Rn=(vmax/Rn)yn,可见此流型为湍流且n=1/7。
(2)∵vmax/Rn=vmax/(0.050)1/7=2.244∴vmax=1.463m/s
7、gz1+p1/+u12/2=gz2+p2/+u22/2
zi、pi均按管中心线取值,因z1=z2,u2=4u1
得p1/-p2/=(u22-u12)/2=[(4u1)2-u12]/2=15u12/2
∴h=(p1-p2)/(g)=15u12/(2g)=0.20∴u1=0.511m/s
V=(/4)d12·
u1=(/4)×
0.22×
0.511=0.0161m3/s=57.8m3/h
8、令高于喷嘴出口5m处水流截面为2-2截面
1-2截面间:
p1=p2∵d2=1.2d1,u1d12=u2d22u2=(d1/d2)2u1=(1/1.2)2u1=u1/1.44由u12/2=u22/2+gz2即u12/2=(1/1.442)×
u12/2+9.81×
5u1=13.76m/s
9、∵u1≈0≈u2p1=p2于是gZ1=gZ2+Σhfg(Z1-Z2)=Σhf=20.6u2/2
u=[2g(Z1-Z2)/20.6]0.5=(2×
9.81×
6/20.6)0.5=2.39m/s
Z1′=Z2+20.6u′2/2g=5+20.6(1.3×
2.39)2/(2×
9.81)=15.14m增高为:
Z1′-Z1=15.14-11=4.14m
10、Re=438.4103/(36000.103.43)=39.6层流
=64/Re=64/39.6=1.62He=(z2-z1)+8LV2/(2gd5)=H+8Lw2/(2gd52)=20+81.62430(38.4103/3600)2/(29.810.1059602∴Na=HeWg/=731(38.4103/3600)9.81/0.50=153103W=153kW
11、Ws=gH+p2(表)/+(L/d)u2/2其中:
u=V/[(/4)d2]=(6/3600)/[(/4)(0.050)2]=0.849m/s
Re=du/=0.0500.849800/(200.001)=1698,
层流=64/Re=64/1698=0.0377
∴Ws=9.8116+49.81104/800+0.0377(25/0.050)0.8492/2
=654.3J/kg
则Na=WsV/=654.36800/(36000.60)=1454W=1.454kW
12、管子出口流速u=
=
=14.0m/s
∵14.0(0.15)2=u0(0.135)2∴u0=17.28m/s
由水槽液面至收缩管处排伯努利方程:
9.817+97103/992=p0/992+(17.28)2/2
∴p0=17.0103Pa∵p0pv,故收缩管处不会发生水汽化。
13、阀关时:
(ZA+1.8)×
1000=0.5×
13600ZA=5m
⑴阀全开:
对A-A和C-C截面列伯努利方程:
gZA+pA/ρ+uA2/2=gZc+pC/ρ+uc2/2+ΣhA-B,取Zc=0(基准面),
5=[0.018(50/0.1+15)+1+0.5](u2/2)解出:
u=3.02m/s
V=(π/4)×
0.12×
3.02×
3600=85.4m3/h
⑵对A-A到B-B截面列伯努利方程:
gZA=(pB/ρ)+(uB2/2)+ΣhA-B9.81×
5=(pB/ρ)+(3.022/2)+(0.018×
30/0.1+0.5)3.022/2解出pB=1.76×
104N/m2(表)
14(a)图:
p1p2=(i)gR=(13.61)1039.810.650=8.034104Pa
(b)图:
p1(p2+g2)=(i-)gR’即8.03410410009.812=(13.61)1039.81R’∴R’=0.491m
15、(gz1+p1/)=(gz2+p2/)+hf又(gz1+p1/)-(gz2+p2/)=(i-)gR/,hf=(L/d)u2/2
光滑管,设3000Re1105,=0.3164/(Re)0.25
则(i-)gR/=[0.3164/(du/)0.25](L/d)(u2/2)
=0.3164Lu1.750.25/(2d1.250.25)(13.6-0.92)9.810.0091/0.92=0.31643(u)1.75(0.750.001)0.25/[2(0.050)1.25(920)0.25]
∴u=1.50m/sV=1.50(/4)(0.050)2=2.9510-3m3/s
校核:
Re=0.0501.5920/(0.750.001)=9.20104,Re在3000至1105之间,故所设正确,计算有效。
16、
(1)W=(/4)0.05021.51000=2.945kg/s=10.6T/h
z=0.026(60/0.050)1.52/(29.81)+7.51.52/(29.81)
=4.438m
(2)阀前后:
p2=7.51.521000/2=8.438103Pa
∵p2=(i)gR即8.438103=(13.61)1039.81R2
∴R2=0.06826m
(3)当u=0.8u=0.81.5=1.2m/s
4.438=0.026(60/0.050)1.22/(29.81)+1.22/(29.81)
∴=29.3
(4)因高位槽水位不变,流量减小,阀前管路阻力减小,必引起a点压强pa增大。
17、设总流量为Vm3/s,
∵H=8LAV2/(2gdA5)+8LB(V/2)2/(2gdB5)
即8=80.033000V2/(29.810.605)+80.033000(V/2)2/(29.810.405∴V=0.170m3/s=612m3/h
18、设总流量为Vm3/s,
即8=80.033000V2/(29.810.605)+80.033000(V/2)2/(29.810.405)
∴V=0.170m3/s=612m3/h
19、解:
设主管中水流量为V1,支管中水流量为V2。
∴总流量V=598.4+2.72=601m3/h
第二章输送设备答案
(1)x02a02063(题分:
2)A
(2)x02a02065(题分:
2)B
(3)x02a02067(题分:
2)B(4)x02a02069(题分:
2)C
(5)x02a02071(题分:
2)D(6)x02a02072(题分:
(7)x02a02078(题分:
2)B(8)x02a02081(题分:
(9)x02a02086(题分:
2)C(10)x02a02087(题分:
(11)x02a02092(题分:
2)A(12)x02b02105(题分:
2)D
(13)x02b02106(题分:
2)A(14)x02b02109(题分:
(15)x02b02113(题分:
2)B(16)x02b02115(题分:
2)A
(17)x02b02117(题分:
2)D(18)x02b02119(题分:
(19)x02b02120(题分:
2)C(20)x02b02121(题分:
(21)x02b02124(题分:
2)(B)(22)x02b02126(题分:
(23)x02a02066(题分:
2)B(24)x02a02068(题分:
(25)x02a02070(题分:
2)C(26)x02a02076(题分:
(27)x02a02080(题分:
2)C(28)x02a02091(题分:
(29)x02b02096(题分:
2)B(30)x02b02103(题分:
(31)x02b02104(题分:
2)D(32)x02b02111(题分:
(33)x02b02116(题分:
2)B(34)x02b02122(题分:
(35)x02b02123(题分:
2)B(36)x02b02125(题分:
(1)t02a02002(题分:
2)气蚀
(2)t02a02004(题分:
2)动风压和静风压之和
(3)t02a02006(题分:
2)V=Asn(4)t02a02016(题分:
2)出口阀门旁路阀门(5)t02a02018(题分:
2)
N/m2(Pa)
(6)t02a02019(题分:
2)离心式,往复式,旋转式,流体动力作用式
(7)t02a05001(题分:
5)①离心泵扬程流量管路特性②气蚀
(8)t02b02034(题分:
2)出口阀
(9)t02b02036(题分:
2)N/m2风机提供给每m3气体的能量
(10)t02b02039(题分:
2)余隙体积与活塞推进一次所扫过体积之比的百分率
(11)t02b02055(题分:
2)大(12)t02b02058(题分:
2)不变不变增大
(13)t02a02003(题分:
2)
(1)a:
填料密封b:
机械密封
(2)He=A+BV2
(14)t02a02005(题分:
2)减小;
减小;
下降;
增大
(15)t02a02010(题分:
2)小流量;
高扬程
(16)t02a02021(题分:
2)1.敞式半敞式闭式(或开式,半开式,闭式)
2.单级,多级
(17)t02b02037(题分:
2)2(18)t02b02038(题分:
2)9.81
[三]问答题
(1)w02a05028(题分:
5)
泵的工作点是泵的特性曲线He-V与管路特性曲线He′-V的交点,如图中的D点。
(2)w02a05029(题分:
泵的扬程:
单位重量流体从泵获得的机械能。
(各2.5分)
泵的升扬高度:
泵的实际吸上高度与排出高度之和。
(3)w02a05030(题分:
因离心泵结构简单,造价低廉,维修与操作方便,流量容易调节,可供选择的流量范围较广,对液体的适应性强。
(4)w02a05031(题分:
原因是叶轮进口处的压力降至被输送液体的饱和蒸汽压,引起部分液体沸腾汽化。
(5)w02b05033(题分:
离心泵:
用出口阀调节流量;
启动时关出口阀。
旋涡泵:
用回流支路来调节流量,启动时出口阀全开。
(6)w02b05041(题分:
由安装高度的计算式:
Hg,max=(Pa-Pv)/ρg-△h,允-∑Hf,吸=10-4-△h,允-∑Hf,吸<
6m
而实际安装高度Hg均大于允许的最大安装高度,故两种安装方式均不可能将水送到高位槽。
(7)w02b05042(题分:
5)使部分动能有效地转变为静压能,减少能量损失。
(8)w02a05034(题分:
5)略(9)w02a05035(题分:
5)略
(10)w02b05036(题分:
5)令pK为叶轮入口处液体压力。
pK随∑Hf,吸增大而降低
为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象,要尽量减小吸入管的阻力。
这就要求吸上管路短而直且无调节阀门,以使∑Hf,吸尽量小。
因此,调节流量的阀门一般不装在吸入管路上,而装在出口管路上。
[四]计算题
[1]计算题j02a10002(题分:
10)
V=500/(60×
1000)=8.33×
10-3m3/su=V/A=1.66m/s
He′=(zB-zA)+(pB-pA)/(ρg)+ΣHf,AB
=1.2+(0.25+0.2)×
10+0.02×
(5/0.08)×
1.662/(2×
9.81)=5.88m
=He′Vρg/Na=5.88×
8.33×
10-3×
1000×
9.81/(0.77×
1000)=0.624
[2]计算题j02a10025(题分:
可见,管路要求V=18m3/h,He′=42.1m,而该泵最高效率时:
V=20m3/h,He=44m,管路要求的(V,He′)点接近最高效率的状态,故此泵适用。
故可正常工作。
[3]计算题j02b10049(题分:
(1)二泵并联操作:
泵:
He=42-8.7×
105(0.006/2)2=34.17m
管路:
He′=H0+KV2=12.5+K×
0.0062=He=34.17m
K=6.019×
105m/(m3/s)2
(2)二泵串联操作:
泵:
He=2×
(42-8.7×
105V2)=84-17.4×
105V2
He′=H0+KV2=12.5+6.019×
105V2∵He=He′
解得V=5.53×
10-3m3/s=5.53L/s
[4]计算题j02b10133(题分:
10)HT=ΔZ+ΔP/ρg+ΔU2/2g+∑Hf
ΔZ=0,P=[(770+760)/2]×
0.1333=101.97kPa
ρ=PM/RT=101.97×
29/(8.314×
(273+27))=1.186kg/m3
U=(200/60)/(0.6×
0.4)=13.9m/sde=4×
0.6×
0.4/(2×
(0.6+0.4))=0.48m
∑Hf=(0.013×
60/0.48+0.5+1)×
13.92/(2×
9.81)=30.8m
HT=(770-760)×
133.3/(1.186×
9.81)+30.8=145.4m
N电=(200/60)×
1.186×
145.7×
9.81/(0.4×
0.9)=15.7×
103w=15.7kw
[5]计算题j02b20073(题分:
20)
(1)U=(36/3600)/(0.785×
0.0762)≈2.2m/s5分
ΔZ3-4=P3/ρg+U32/2g-∑Hf3-4=2.5×
10+2.22/(2×
9.81)-0.5=24.75m
ΔZ升扬=ΔZ1-3+ΔZ3-4=5+24.75=29.75m
(2)He=ΔZ1-3+P3/ρg+U32/2g+∑hf吸入=5+25+0.25+2/9.81≈30.45m
Na=HeVρ/(102η)5分
=30.45×
0.01×
103/(102×
0.7)=4.265kW≈4.3kW
(3)Hg,max=[Hs]-U12/2g-∑Hf吸入5分=6.5-0.247-0.204=6.05m水柱>4.8m
故合适
[6]计算题j02a10122(题分:
已知:
空气温度15℃,P=1atm,V=2000m3/h
风机出口处的静压=1100+30=1130mm水柱风机出口处的动压=60(mm水柱)风机出口处的全风压=1130+60=1190(mm水柱)风机的全风压HT=1190-0=1190(mm水柱)
将此全风压校正为“标准状况下”数值:
(标准状况使用下标“0”)ρ0/ρ=T/T0=(273+15)/(273+20)=0.983∴HT,O=HT×
(ρ0/ρ)=1190×
0.983=1169.8mm水柱
因为风压1290>
1169.821800>
2000m3/h∴该风机合用
[7]计算题j02a10127(题分:
10)Z1+P1/ρg+U12/2g+He=Z2+P2/ρg+U22/2g+∑hf
∑hf=∑hf,1+∑h,f2=4mHe=6+9.81×
104/(103×
9.81)+4=20m
∵He=20mV=40m3/h选3B33较合适。
[8]计算题j02b15069(题分:
15)
(1)求输水量:
在两液面之间列伯努利方程7分
He/=(ΔZ+ΔP/ρg)+ΣHf
ΔZ=3m,∑Hf=0.02×
(20/0.04)(V/(0.785×
0.042))2/(2×
9.81)=3.23×
105V2
ΔP/ρg=0∴He/=3+3.23×
105V2
(1)
离心泵特性曲线:
He=18-6×
105V2
(2)
由式
(1)、
(2)找工作点:
18-6×
105V2=3+3.23×
105V2∴V=0.00403m3/s=14.51m3/h
由式
(1)He=8.25m
(2)求轴功率:
3分Na=HeVρg/(1000η)=0.00403×
8.25×
1000/(102×
0.65)=0.501kW
(3)改A为密闭容器时He′=8+3.23×
105V25分V′<
V,Na′<
Na
机械分离答案
(1)x03a02066(题分:
2)D
(2)x03a02067(题分:
(3)x03a02069(题分:
2)D(4)x03a02074(题分:
2)