化工原理第一章习题.doc

❖5、己知：流量3001/min> △Z=10m,p=0,吸人管:①89X4mm、L=15m, 一个底阀、一个弯头，排出管：中57X3.5mm、

❖L=50m, 一个闸阀、一个截止阀、三个弯头.求泵的轴功率N=?(效率为70%)

We = gAZ+ △牛 + 坐 + Eh,

Pl=P2=0，ui=u2=0; We =9.81 X 10+Ehf

£hf=hf+h'f =(4^^ +「.)xg

吸人管：

E Lc=6.3+7.2m,，c=0.5, u=0.97m/s, Rc= 106000, E/d=0.0037, X=0.029 £hf=4.28J/Kg 排出管：

E Le=0.33+17+3 X 1.6=22.13m,，e=10, u=2.55m/s, Re=l 73000, s/d=0.006, X=0.0313 Ehf =

150J/Kg

总 E hf =吸人管 E hf +排出管Ehf = l 54.3 J/Kg; We=252.4J/Kg

Ws=4,4Kg/s,

Nc=lll 0.6W=l. 11KW, N=1.11 /0.7=l .59K

6、已知：d=200mm,入曰底阀hf，=10(u2/2),

pB=350mmHg(真),hfA-B=0.1 (u2/2)。

试求(1)、qv=? (2)、P A=?

解:(1)由水池水面到B截面列柏努利方程：

P B=一350 X 133.3=-46655 Pa(表)0=3 X 9.81 +

苗/2-46655 /1000+0. 1U2/2+10U2/2

解得：u=1.76m/s; V=198m3/h

(2)由A到B列柏努利方程：

P A//1000=5X9.81+- 46655 /1000+0.1 X 1.762/2

P A=2550 Pa

7、温度为20°C的空气在直径为2.5cm的管道中流动。在距

壁1mm处空气流速为3cm/s,试求：(1)管壁处的切应力；单

位管长的粘性阻力。

QiSfe d=2.5cm, u = 3cm/s, 8= 1mm, p,= 18.08X 10-

b Pa ・ So

理根据牛顿内摩擦定律，得管壁处的切应力为

r()"18.08X10-6X0Q3~0^5.424X10~4 N/m2

0 dy0.001

单位管长的粘性阻力为

T = = 5.424x10一4乂3.14x0.025x1 = 4.258x10一5 N/m

8、有一块30X40cm2的矩形平板，浮在汕面上，其水平运动的速度为10cm/s,汕层厚

S o 理根据己知条件列连续性方程,

度6 =10mm,汕的动力粘度p=0.102Pa • s,求平板所受的阻力。

A = 30X40cm 2, u=10cm/s, 5= 10mm, （i=0.102Pa 根据牛顿内摩擦定律，得平板所受的阻力为

『二〃火人= 0.102x 史二^x0.3x0.4 = 0.12N dy 0.01

9、容器中空气的绝对压力为pB=93.2kPa,当地大气压力为pa=98.1kPa 。试求玻璃管中 水银柱上升的高度h v0

已知PB=93.2kPa, pa=98.1kPa 。

些 依据题意列静力学方程，得P B + W V "

. p — P R (98.1 — 93.2)X 10°

所以 /?v = —~— = ------------- ---- = 0.0367 m = 36.7 mm

心 13.6x9810

10、蒸气管道的干管直径d 】 = 50mm,截面平均流速u I =25m/s,密度P1=2.62kg/m 3,

蒸气分别由两支管流出，支管直径d2=45mm, d 3=40mm,出口处蒸气密度分别为p 2 =

2.24kg/m 3, p 3 = 2.30kg/m 3,求保证两支管质量流量相等的出口流速比和山。

di=50mm, d2=45mm ， d3=40mm ， ui=25m/s ，

pi=2.62kg/m 3， p2=2.24kg/m 3， ps=2.30kg/m 3， M?=M3。

~^d}p 2u 2 =—^djp 3u 3

将②式代入①式，得

则 处=；（△）（牛）如=，（缥片（来）2x25 = 18.05 m/s

2 p 2 d 2 2 2.24 45

代入②式，得

w

=（^1）x （—）2x 18.05 = 22.25 m/s 3 p y d. 。2.30 40

11、由水库引水，先用长L=25m,直径di = 75mm 的管道将水引至贮水池中，再由长匕 = 150m,宜径d 2=50mm 的管道将水引至用水点。已知水头H = 8m,沿程阻力系数X 、= X 2=0.03,阀门局部阻力系数电=3,试求：⑴流量Q 和水面高差h ； (2)绘总压头线和测压 管压2 +'勿］京

3”3

头线。

Mg (2) (3) 各管段流速分别为 QM* /] =25m, d|=75mm, /2 =150m, d 2=50mm, H=8m, X|=X

2=0.03, K 、,=3, Kc=0.5,

电=1.0。

蛭 (1)各管段阻抗分别为

8(时 + ZK) 8X (0.03X -^- + 0.5+ 1.0)

福=二3」4仅%膘4x9.81 =3

・8(X>-^- + ZA ：) 8x(0.03x —+ 0.5 + 3 + 1.0)

0xl°4 s 扁S 3」4鹭。E.8I

总阻抗 S H =Sm +Sm =3.0X 104+1.25X 106 =1.28X 106 s 2/m 5

列水库水面至用水点之间的伯努利方程，基准面取在出水口处，得

列水库水面至贮水池水面之间的伯努利方程，基准面取在贮水池水面上，得

h = h\E =S Hi e 2 =3.0xl04x(2.5xl0'3)2 =0.19m

纠=4x2.5xl (r ； =0 566 皿々

1 兀 d ； 3.14x0.0752

伞竺= 4X2.5X10：=] 274m/s

」7td\ 3.14X0.052

则各点局部压头损失分别为

* =K C % = 0.5X °566 =8.16x10-3 mHQ JC1 c 2g 2x9.81 ~

2 ，

h =K°% = 1 .Ox 0 566 = 0.0163 mH 2O J01° 2g 2x9.81 2

H Q =

Q A

— =2.5x10—3 m 3/s

1.28X106 S