中南大学冶金传递过程原理习题解答.docx
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中南大学冶金传递过程原理习题解答
1-1-850kg密度为1600kg?
m的溶液与50kg25C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：
25°C时水的密度为996kg•m3。
由得，
%珥
10.50.57宣
=777X+7^7=0-000815kg=n?
Pn1600996
解得匚陀一帀加拥智强S即混合后溶液的密度为i恣软畑■肘衆
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0.8m?
s-1，平板与固定板之间的距离」—匸二一：
，油的粘度为1.253Pa?
s，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T,则
叫=-1.253X空-=1D02.4Pa
dy0.001
即平板单位面积上的粘性力为1002.4N1-1-1025C水在内径为50mm勺管内流动，流速为2m?
s-1，试求其雷诺准数为若
干？
解：
25°C时水的密度为996kg•m3，粘度系数卩为89.5x10"5Pa-s。
贝U
dup
0,05X996X2
Re==
=一111284.9
895XMT®
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，贝U
Re*=5Re=8.5<2300所以其流动型态没有发生变化。
1-1-12某输水管路，水温为20r，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：
20°C时水的密度为998.2kg•m3，粘度系数卩为100.42x10-5Pa-s。
水由层流开始向湍流过渡时，Re=230Q则
dvp02XvX9982
_|1_100.42X10'5
解得v=0.01157m・s-1
H=tXA=AtllS7X0fxlH=3£xlrVJ
所以管中流量达到-■，---「-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0.14cm2?
s-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:
麟删』R』旦浏
QV
2300X0.14X10"4彳
v==0.161m-s
02
所以保持层流流动，管中最大平均流速为彳■'°
UlDim'S1
1-2-3某地区大气压力为750mmH有一设备需在真空度为600mmH条件下工作,试求该设备的绝对压力，以mmH和Pa表示。
=13600如九用簣9.8口:
他风気0.15…
=19992Pa
1-2-4如附图所示，回收罐中盛有密度分别为1200kg?
m3和1600kg?
m3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MN两点所受压力。
习题2-5附图
右边取u形管右端汞面为参考面有:
P沁+p臧
（2）
一==..：
：
?
<;二-二二二「二込］./=0.022m
1-2-6如附图所示，已知容器A中水面上的压力P°=2.5x104Pa,h=0.5m,hi=0.2m,h2=0.5m,h3=0.22m。
酒精密度为800kg?
m3，水银密度为13600kg?
n-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：
Po•匚gh「酒精gh，•'水银ghip0+
对于2-2面：
p*水银h3二亍酒精g（h，h?
）
结合上式整理得：
P=PoJ水gh「酒精gh2_（水银g①1%
=2.5x+1000X9.81x0.5+800x9.81x0.5-13600x9.81x（0.2+0.02）
=4477.48Pa
1-2-7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6mmh=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。
（3）
解：
（1）设杯内页面上升高度为H
P真=Pa-F绝=:
■水银gh
⑵已知.水银=13600kgtm3h=0.3m,
d=0.006m,D=0.06m,Pa=101325Pa
1-2-8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1000kg?
m3，汞的密
度为13600kg?
m3，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。
对于2-2面:
Pb^J水gh41水银gh3小=二水ghh3小
由以上两式得
Pa—'Fb（「水银g-『水g）（hi■h3—'h2-'h4）=135966.6Pa
1-2-9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=1mU型管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820kg?
m3。
试求当压差计读数R=68mm寸，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：
Pt煤油g（hh'）沆也⑴—h）①
F2煤油gh_Po②
R'Pz-’HggR③
P'=R,P2'=巳
联立①、②、③、④整理得:
136000.068-10001
820—1000
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=3mt大气压
强pa=99.3x103Pa。
试求锅炉上方水蒸气的压力p。
。
解：
对于1-1面：
P0:
?
H2Og（h5~'h4^:
■Hgg（h3~■h4）•P?
对于3-3面：
:
H2Og（h3-h2）P2-Pa:
Hgg（h1_h2）
整理以上两式可得：
习题2-10附图
P）=-hh4-1%）：
、Hgg（hih3一①一0）F>
=10009.81（1.2-2.51.4-3）136009.81（2.32.5-1.2-1.4）99300=364366.2Pa
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=100mmh2=200mm且设备B直接与大气相通（大气压力为1.013X105Pa）,求AC两设备水面上的压力。
解：
（1）
习题2-11附图
1、2、3处的压力不相等。
（2）4、5、6处的压力相等。
（3）已知大气压力
:
:
也=13600kgm^/^.o=1000kgm”R=1.013X105Pa,h1=0.1m,h2=0.2m。
设A、C两设备水面上的压力分别为Pa,Pdo
根据4、5处的压力相等，可得
P^■：
?
H2Ogh^Pc;?
Hggh1①
根据5、6处的压力相等，可得
R「H2°g（h2THPc‘Hgg（h2-h1）②
将已知数据代入以上两式可解得：
PA=113660.6Pa
P=88939.4Pa
答：
A、C两设备上的压力分别为113660.6Pa和88939.4Pa。
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