化工原理上册课后习题及答案.docx
《化工原理上册课后习题及答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理上册课后习题及答案.docx(28页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、第一章:流体流淌二、本章思索题IT何谓志向流体?实际流体与志向流体有何区分?如何体现在伯努利方程上?1-2何谓肯定压力、表压和真空度?表压与肯定压力、大气压力之间有什么关系?真空度与肯定压力、大气压力有什么关系?1-3流体静力学方程式有几种表达形式?它们都能说明什么问题?应用静力学方程分析问题时如何确定等压面?1-4如何利用柏努利方程测量等宜径管的机械能损失?测量什么量?如何计算?在机械能损失时,直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同?1-5如何推断管路系统中流体流淌的方向?1-6何谓流体的层流流淌与湍流流淌?如何推断流体的流淌是层流还是湍流?1-7肯定质量流量的水在肯定内径的圆管中稳定流淌,
2、当水温上升时,RC将如何变更?1-8何谓牛顿粘性定律?流体粘性的本质是什么?1-9何谓层流底层?其厚度与哪些因素有关?ITO摩擦系数与雷诺数Re与相对粗糙度的关联图分为4个区域。每个区域中,.人与哪些因素有关?哪个区域的流体摩擦损失与流速”的一次方成正比?哪个区域的勿与成正比?光滑管流淌时的摩擦损失勿与的几次方成正比?1-11管壁粗糙度对湍流流淌时的摩擦阻力损失有何影响?何谓流体的光滑管流淌?1-12在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时,须要测量管中哪一点的流体流速,然后如何计算平均流速?三、本章例题例17如本题附图所示,用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽宜径D为3m,油品密
3、度为900kgm3.压差计右侧水银面上灌有槽下移动30mm时,贮槽内油面相应下移的高度,可阿求出排放量。首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变更状况,然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。设压差计中油面下移h高度,槽内油面相应下移H高度。不管槽内油面如何变更,压差计右侧支管中油品与整个管内水银体积没有变更。故当压差计中油面下移h后,油柱高度没有变更,仍为h1.,但因右侧水银面也随之下移h,而左侧水银面必上升h,故压差计中指示剂读数变为(R-2h),槽内液面与左侧水银面间的垂直距离变为(HI-H-h)。当压差计中油面下移h后,选左侧支管油与水银交界面为参考面m,再在右
4、侧支管上找出等压面n(图中未画出m与n面),该两面上的表压强分别为:Pm=(Hi-H-h)pug(%为油品密度)Pe=Kp0S+(0-油PHXg因P1.%,由上二式得:(1)(2)(M-H-h)p,g_1p,g+(R1.-2h)p1.1.gg上式中第一项向国=4*送+&那将式(2)代分(4(20并招理得:H=P取QHWg=100Okg/m、Phs=13600kgm故:(H1+1.)X1000=0.02X1.000+0.7413600解得H尸9.084m放出2痴水后液面高度为:94,=9.084=5.64事实上本题是计算贮槽液面由9.084m降到5.687m所需时间。设四秒内液面下降高度为4,管
5、中瞬间流速为,在面时间内列全系统水的体积衡算:K0=MM+匕式中V1水的瞬间加入量,m/s;匕一水的瞬间排出量,m7s;4匕4。时间内,水在槽中的枳累量,/。式中各项为:V1=O4Vd,=-d0ud+-D2dH444整理得初=Tiy也(1)n上式中瞬间液面高度H与瞬间速度的关系可通过列瞬间柏努利式求得。在瞬间液面(图中未画出)与管出口内侧截面2-Z间列瞬间柏努利方程式,以水平管中心线为基准面:8z+V三21.+MtP2p2式中z1.=Hzi=O=0(表压)Pa=0(表压)U1.N0Mj=U(瞬间速度)%=40rJ9.81H=+4()m-2或W=0.492277(2)将式(2)代入式(1):d=
6、%0.492277或也一广看而二积分上式的边界条件为:4=0H1=9.084w2=2sH2=5.687/n.,&=fd0=-11430广缥*1.JM/=11430x2两阿中靛=114302(9.0tU-I7)=1438(4/例卜3流体在管内的汽化用虹吸管将水从水池中吸出,水池液面与虹吸管出口的垂宜距离z=5n,管路最高点与水面的垂直距离为2m,虹吸管出口流速与虹吸管最高点压强各为多少?若将虹吸管延长,使池中水面与出口的垂直距离增为Z=8,”,出口流速有何变更?(水温为30,大气压为101.3kPa,水按志向流体处理解:(1)由断面1-1、1-2之间的机械能守恒式得U2=2gz=-2x9.81x
7、5=9.9m/s由断面1-1和C-C之间的机械能守恒式,并考虑到此=%可得2Pc=Pa-Pgh-号-=pa-Pf!(h+z)=1.013X10-1000X9.81X7=3.27X1.O1Pa(2)虹吸管延长后,假定管内流体仍保持连续状态,由断面11和T-Z之间的机械能守恒式得修,=斥Pc=pa-pgf-=pa-pg(s+A)=1.013X10-1000X9.81X10=3.30IO1Pa因”,小于水在30C的饱和蒸汽压出=4242Pa,故在最高点C旁边将出现汽化现象.此时,C点压强不再按机械能守恒式的规律变更,而保持为流体的饱和蒸汽压不变。因此,在断面IT和Z-2间,机械能守恒式不适用,算出的
8、心无效。但是,在断面17和C-C之间,流体依旧是连续的,C点的流速可在断面1-1和C-C之间列出机械能守恒式求出:=/心”一国)=卜(1.1327生_9.81.x2)=12,4ms出口流速心=小例1-4阻力损失与势能的消耗高位槽水面距管路出口的垂直距离保持为5m不变,水面上方的压强为4.095X10Pa(表压),管路直径为20mm,长度为24m(包括管件的当量长度),阻力系数为0.02,管路中装球心阀一个,试求:(1)当阀门全开=6.4)时,管路的阻力损失为多少?阻力损失为出11动能的多少倍?(2)假定义数值不变,当阀门关小(4=20)时,管路的出口动能和阻力损失有何变更?解:(1)在断面IT
9、和2-2之间列机械能衡算式1+-+y=5+-+-+P2P2业=(g4+且)一(gz2+丝)PPP若取大气压强和管出口高度为基准,并忽视容器内归酬般(即,/0),P0M,z,Ie1.4,2Pp1.a22婢+生9.8MX吆里9=六=胖=3也依1yi-+u10.02+6.4d0.02,Az=(-+)-=(24+6.4)3.1=957Kj?d2或f=-=(905x1.0.-t.5x9.81)-3,1.=95JP21000(倍)(I24-4=-+=0.02-+6.4=30.4M?d0.02此结果表明,实际流体在管内流淌时,阻力损失和动能的增加是造成流体势能削减的两个缘由。但时于通常管路,动能增加是一个可
10、以忽视的小量,而阻力损失是使势能减小的主要缘由。换言之,阻力损失所消耗的能量是由势能供应的。(2)当夕=20时g+R9x5+E05x.电-TE-=臀一22依+-+,1.+0.02-+20(I0.02以=等一容/SM+岑镇-2=95M依与(1)比较,当阀门关小时,出口动能削减而阻力损失略有增加,但是,绝不行因此而误会为阻力所消耗的能量是由动能供应的。事实上,动能的增加和阻力损失皆由势能供应,当阀门关小时,由于损失的能量增加使得动能削减了。例1-5虹吸管顶部的最大安装高度利用虹吸管将池中温度为90C热水引出,两容器水面的垂直距离为2m,管段AB长5m,管段BC长IOm(皆包括局部阻力的当量长度),
11、管路直径为20mm,直管阻力系数为0.02。若要保证管路不发生汽化现象,管路顶点的最大安装高度为多少?(已知90C热水饱和蒸汽压为7.0110,Pa)解:在断面IT和2-2之间列机械能横算式T可求得由隐速仝丝捍“62必002x02设顶点压强=PV,在断面IT和断面B-B之间列机械能横算式,可求出B点最大安装高H度为J=2n-11-5附图=10.33-70K)-(1+0.02X)=2.38?9.81I(XX)().0219.6虹吸管是实际工作中常常遇到的管道,为使吸液管正常工作,安装时必需留意两点:(1)虹吸管顶部的安装高度不宜过大:(2)在入口侧管路(图中AB段)的阻力应尽可能小。例1-6运用
12、同一水源各用户间的相互影响从自来水总管引一支路AB向居民楼供水,在端点B分成两路各通向一楼和二楼。已知管段AB、BC和BD的长度(包括管件的当量长度)各为100m、IOin和20m,管径皆为30mm,宜管阻力系数皆为0.03,两支路出口各安装球心阀。假设总管压力为3.43X10Ta(表压)试求:(1)当一楼阀门全开(=6.4),高度为5m的二楼能否有水供应?此时管路AB内的流量为多少?(2)若将一楼阀门关小,使其流量减半,二楼最大流量为多少?解,(1)首先推断二楼是否有水供应,为此,可假定支路BD流量为零,并在断面A和IT之间列机械能衡算式区二江+展+g匹p2d2I2x3.43IO5/1(X)
13、0=2.42,/S在断面A与B之间列机械能衡算式,得PupA.,h八3.43XIO,z_1001.2.422,_/二=-(2+1)=(0.03+1.)=4,8inbmPgPgd2gI(XX)X9.810.0329.81此结果表明二楼无水供应。此时管路AR内的流量为qv=d2ut=O.785O.()32x2.42=1.71I0m,/s(2)设一楼流量减半时,二楼流量为火此时管段AB内的流速为争=为+生八+1,21:.!m1.z2Vj管段BD内的流速为MY4v-=1.414X10,7vmi-乃X0.0321在断面与2-2之间列机械能衡算式3.430I(XX)100(1.414X10v+1.21)2
14、0.03=9.815+O.O3-X-,()+(0.03-+6.4+1)0.032.55I0hv+3.42I05v-442.2=0-3.42xIO5+7(3.42x10-)42.55xIOy44222x2.55x10=8.071.WS对于通常的分支管路,总管阻力既不行忽视也不占主导地位,此时,变更支路的数目或阻力,对总流量与各支路间流量的安排皆有影响。例1-7提高流量安排匀称性的代价在相同的容器1、2内,各填充高度为InI和8m的固体颗粒,并以相同的管路并联组合,两支路的管长皆为5m,管径皆为200mm,直管阻力系数为0.02,每支管安装一闸门阀,容器1和2的局部阻力系数各为10和8。已知管路的
15、总流量为0.3ms,试求:(1)当两阀门全开时.,两支路的流量比和并联管路的阻力损失:(2)当两阀门同时关小至分=20时,两支路的流量比与并联管路的阻力损失有何变更?解:由物料守恒关系求得-j11+7ti1.i2=q%44M1.+t1.1.4x0.33.14160.2j(1)因并联管路阻力损失相等,由机械能衡算式得1-7附图(1)当两阀门全开O.O25O.28O.1.7=()9u2VO.O25/0.2+10+0.17由式(1)、式(2)得上包=503ms1+0.9%=9.55-5.03=4.52S并联管路的阻力损失为h1.=(0.02X+8+0.17)=109.57.?0.22(2)当两阀门同
16、时关小ut=J0.02x5/0.2+8+20=00(3)O.O25O.2+1O+2O-由式(1).式(3)得,=一55_.=4.85?/S1+0.97U1=9.55-4.85三4Jnts并联管路的阻力损失为h,=(0.02X-+8+20)勺丝=335.2J/依022从今例可以看出,在不匀称并联管路中串联大阻力元件,可提高流量安排的匀称性,其代价仍旧是能量的消耗。例1-8倒U形管压差计水从倾斜直管中流过,在断面A和B之间接一空气压差计,其读数R=IOmm,两测压点垂直距离z=0.3m,试求:(I)A、B两点的压差等于多少?(2)若采纳密度为830kg11?的煤油作指示液,压差计读数为多少?(3)
17、管路水平放置而流量不变,压差计读数与两点的压差有何变更?解:首先推导计算公式。因空气是静止的,故P,=%即P-Pgh=Pb-PhB-R)-p1.f!RP-刖A=Ph-网IB+gWp-pJ在等式两边皆加以我,P“+小(H-hJ=Pt1.+(-%)+gR(p-pi)(PA+PgZA)-(PH+所)=gR(p-P、)Pbp=gR(p-pJ(1)若忽视空气柱的重量,则P-Pb,=gK(P-A)=9.810.01I(XX)=98.IA/PA-PB=PAPJ_PS(Z1.ZB)=98.1+10009.810.3=3.04IOPa(2)若采纳煤油作指示液,压差计读数为R=包二区S(P-Pt)98.198x(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 原理 上册 课后 习题 答案

链接地址:https://www.desk33.com/p-1810098.html