化工原理(1)-作业题文

绪论

1.从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。

(1) 水的粘度?=0.00856g/(cm?s)

(2) 密度?=1386kgf?s2/m4

(3) 某物质的比热容c p=0.24BTU/(lb??F)

(4) 传质系数K G=34.2kmol/(m2?h?atm)

(5) 表面张力?=74dyn/cm

(6) 导热系数?=1kcal/(m?h?K)

2. 湿物料原来含水16%(wt%)，在干燥器中干燥至含水0.8%，试求每吨物料干燥出的水量。

第一章流体流动

1. 已知甲地区的平均大气压力为85.30kPa，乙地区的平均大气压力为101.33kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的绝对压力与甲地区操作

时相同？

2. 用一复式U管压差计测定水流管道A、B

两点的压差，压差计的指示液为汞，两段汞柱之间

放的是水，今若测得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m，

R2=0.95m，问管道中A、B两点间的差压?p AB为多

少？(先推导关系式，再进行数字运算)。

第2题图

3. 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径d1=10cm，细管内径d2=5cm，当流量为4×10－3m3/s时，求粗管内和细管内水的流速？

4.高位槽内的水面高于地面8m，水从

φ108×4mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。

在本题中，水流经系统的能量损失可按h f=6.5u2计

算，其中u为水在管内的流速，试计算：

（1）A－A截面处水的流速；

（2）出口水的流量，以m3/h计。

第4题图

5. 将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以0.5m/s 的速度流动。设料液在管内压头损失为1.2m （不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？

6. 用泵将贮槽中密度为1200kg/m 3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa ，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa （真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m ，进料量为20m 3/h ，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg ，求泵的有效功率。管路直径为60mm 。

7. 90℃的水流入内径为20mm 的管内，欲使流动呈层流状态，水的流速不可超过哪一数值？若管内流动的是90℃的空气，则这一数值

又为多少？

8．每小时将2×104kg 的溶液用泵从反应器输

送到高位槽（见图）。反应器液面上方保持

26.7×103Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。

管路为φ76×4mm 钢管，总长50m ，管线上有两

个全开的闸阀，一个孔板流量计（ζ=4）、五个标

准弯头。反应器内液面与管出口的距离为15m 。

若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。溶液ρ=1073

kg/m 3，μ=6.3×10－4Pa·s ，ε=0.3mm 。

9．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送到敞口高位槽。输送流量为0.1m 3/min ，输送管路为φ38×3mm 无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m ，在压送过程中设位差不变。管路总长20m ，设有一个闸阀（全开），8个标准90°弯头。求压缩空气所需的压强为多少（表压）？硫酸ρ为1830kg/m 3，μ为0.012Pa·s ，钢管的ε为0.3mm 。

第5题图

第6题图

第8题图

10．粘度为0.03 Pa·s 、密度为900 kg/m 3的液体自容器A 流过内径40mm 的管路进入容器B 。两容器均为敞口，液面视作不变。管路中有一阀门，阀前管长50m ，阀后管长20m （均包括局部阻力的当量长度）。当阀全关时，阀前、后的压力表读数分别为8.82×104Pa 和

4.41×104Pa 。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m 。试求：

（1）管路的流量；

（2）阀前、阀后压力表的读数有何变化？

第9题图 第10题图

11.用内径为300mm 的钢管输送20℃的水，为了测量

管内水的流量，采用了如图所示的安排。在2m 长的一段

主管路上并联了一根直径为φ60×3.5mm 的支管，其总长

与所有局部阻力的当量长度之和为10m 。支管上装有转子

流量计，由流量计上的读数知支管内水的流量为2.72m 3/h 。

试求水在主管路中的流量及总流量。设主管路的摩擦系数

λ为0.018，支管路的摩擦系数λ为0.03。

12. 如图，20℃软水由高位槽分别流入

反应器B 和吸收塔C 中，器B 内压力为

0.5atm(表压)，塔C 中真空度为0.1atm ，总

管为?57?3.5mm ，管长(20+Z A )m ，通向器B

的管路为?25?2.5mm ，长15m 。通向塔C 的

管路为?25?2.5mm ，长20m(以上管长包括

各种局部阻力的当量长度在内)。管道皆为

无缝钢管，粗糙度可取为0.15mm 。如果

要求向反应器供应0.314kg/s 的水，向吸收塔

第11题图 第12题图

供应0.471kg/s的水，问高位槽液面至少高于地面多少？

13. 用皮托管测量内径300mm管道内空气的质量，将皮托管插至管道的中心线处。已知测量点处的温度为20℃，真空度为490Pa，当地大气压为98.66kPa。U型管压差计的指示液为水，密度为998kg/m3，测得的读数为100mm。试求空气的质量流量。

14. 在?38?2.5mm的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4mm，管中流动的是20℃的甲苯，采用角接取压法用U型管压差计测量孔板两侧的压力差，以水银为指示剂，测压连接管管中充满甲苯。现测得U型管压差计的读数为600mm，试计算管中甲苯的流量为多少（kg/h）？