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）