制药化工原理课后习题答案

制药化工原理课后习题答案

绪论

2.解：

∴

∴以J ·mol -1·K -1表示R 的值

R =0.08206×1.01325×102 J ﹒mol -1﹒K -1

=8.315 J ﹒mol -1﹒K -1

第一章 流体流动

1.表压=－真空度=－4.8×104Pa 绝压=5.3×104 Pa

2.解：设右侧水面到B ′点高为h 3，根据流体静力学基本方程可知P B =P B ′则ρ油gh 2=ρ水gh 3

h=h 1+h 3=892mm

3.解：正U 型管水银压差计由图可知 P A =P 1＋(x ＋R 1)ρ水g

P B =P 2＋x ρ水g ∵P 1－P 2=2.472kPa ∴P A －P B =2.472kP A ＋ρ水gR 1

又有P A =P C P C = P B ＋ρHg gR 1

∴ρHg gR 1=2.472kPa ＋ρ水gR 1

∴倒U 型压差计 设右侧管内水银高度为M

∵指示流体为空气∴P C =P D

P 1=P C ＋ρ水g(R 2＋M) P 2=P D ＋ρ水gM

∴4.(1)P B =－845.9Pa(表)

51001325.1Pa

atm

⨯=1m

N Pa

2

=⋅-1m N J =⋅3

3

10m L -=2

3

21001325.1m J m N m N atm L ⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅-210

01325.1J atm L ⨯=⋅mm

m kg mm m kg h 4921000600820h 3

323=⋅⨯⋅==--水油ρρmm

m s m m kg R 00.200200.081.9)100013600( 2.472kPa

2

31==⋅⨯⋅-=

--mm

m s m m kg R 0.2522520.081.91000 2.472kPa

2

32==⋅⨯⋅=

-

(2)R ′=0.178m 7.解：由公式可得Vs=uA=u πd 2/4=0.8×π×(57-3.5×2)2×10-6=1.57×10-3m 3/s

Ws=Vs ρ=1.57×10-3×1840=2.89kg/s

8.解：由题可知：

1—1′截面：P 1=1.013×105Pa u=0

以2—2′截面为基准水平面∴z 1=3m

2—2′截面：设管内流速为u z 2=03—3′截面：u, z 3=3m

4—4′截面：u, z 4=3＋0.5=3.5m 5—5′截面：u, z 5=3m

6—6′截面：u, z 6=2m, P 6=1.013×105Pa 根据伯努利方程：We=0, ∑h f =0

有∵P 1=P 6 ∴u 2/2=g(z 1－z 6)=9.8

有9.8×3＋1.013×105/1000=9.8＋P 2/1000

∴P 2=1.209×105Pa

1.013×105/1000=9.8＋P 3/1000

∴P 3=0.915×105Pa

9.8×3＋1.013×105/1000=9.8×3.5＋9.8＋P 4/1000

∴P 4=0.866×105Pa

∴P 5=0.915×105Pa

9. (1)u=1.55m/s V h =10.95m 3/h (2)Δz=2.86m

A

Vs

u =

s m kg u A

Ws

G ⋅=⨯===

2/147218408.0ρρ++=ρ+6

2611P 2u gz P gz ρ

ρ2

221

12P u gz P gz ++

=+ρ

ρ3

231

12P u gz P gz +

+=+ρ

ρ4

241

12P u gz P gz +

+=+ρ

ρ5

251

12P u gz P gz +

+=+

解：Ne=We ﹒Ws

取釜内液面为1—1′截面，高位槽内液面为2—2′截面

根据伯努利方程：1—1′截面：z 1=0, P 1=－2.5×104(表压), u 1=02—2′截面：z 2=15m, P 2=0(表压), A=πd 2/4=0.25×π×[(76－4×2)×10-3]2=3.63×10-3m 2

∴＞4000 湍流又ε/d =0.3×10-3/68×10-3=4.41×10-3查图得λ=0.029

查表1—3得，ξ全开闸阀=0.17 ξ半开截止阀=9.5 ξ90°标准弯头=0.75 ξ进=0.5 ξ出=1

∴h f ′=(0.17＋9.5＋3×0.75＋1.5)×1.462/2=14.2J/kg

∴∑h f =22.7＋14.2=36.9J/kg

We =208.87J/kg

Ne =208.87×2×104/3600=1.16kW

N=1.16/0.7=1.66kW

12.解：1—1′：高位槽液面

2—2′：出口管内侧

列伯努利方程 z 2=0, z 1=4m, P 1=P 2=0(表)， u 1=0, We=0

∴∑h f ＋u 22/2=4g ∑h f = h f ＋h f ′

查表1—3得，ξ半开截止阀=9.5 ξ90°标准弯头=0.75h f ′=∑ξ﹒u 22/2=(9.5＋0.75＋0.5) ×u 22/2=10.75×u 22/2

η

Ne

N =

f

h P

u gz We u P gz ∑+++=+++ρρ22

22211

122A

Ws

u ρ=

2s

m h m u /46.1/3.524710501063.310234

2==⨯⨯⨯=-17374010

61050

46.11068Re 4

3=⨯⨯⨯⨯==--μρ

du kg

J u d l h f /7.222

46.1068.050029.0222=⨯⨯=⋅=λ9

.362

46.1151050105.22

4++=+⨯-g We f

h P

u gz We u P gz ∑+++=+++ρρ22

222

11

1222

2

u d l h f ⋅

=λ