化工原理课后习题答案(全)

绪论

1解：换算因数： 1.010********/==⋅

=

⋅

=

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅s

m kg s m s cm g s

N m s

cm g s

pa s

cm g

∴1g ⋅cm -1⋅s -1=0.1pa ⋅s 2.解：

51001325.1Pa

atm ⨯= 1m N Pa 2=⋅- 1m N J =⋅ 3310m L -= ∴2

3

21001325.1m J m N m N atm L ⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅-

∴2

1001325.1J atm L ⨯=⋅

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

mm m

kg mm

m kg h 4921000600820h 3

3

23=⋅⨯⋅==

--水

油ρρ h=h 1+h 3=892mm

5解:以图中截面a-a ′为等压面，则P 啊=Pa ′

ρ油g(h 1+h 0)=ρ油g(h 2-R+h 0) + ρ水银gR （h 0为水银压差计高液面与容器底

部的高度差） ∴ h 2=h 1 + R - ρ水银R/ρ油 = 4 +0.2-13600*0.2/860 = 1.04m

6解：h=P(表压)/ ρ水g =

81

.9*10001000

*10 =

1.02 m

7.解：由公式A

Vs

u =

可得 Vs=uA=u πd 2/4=0.8×π×(57-3.5×2)2×10-6/4=1.57×10-3m 3/s

Ws=Vs ρ=1.57×10-3×1840=2.89kg/s

s m kg u A

Ws

G ⋅=⨯===

2/147218408.0ρ 9解：以地面以下的水管所在的平面为基准水平面，则：

f

h P

u gz u P gz ∑+++=++ρ

ρ22

222

11

122

Z 1=9m, u 1=0, P 1=P 2=P 0 ,Z 2=4m,u 2=u

∴9.81*9=9.81*4+22

2u +40*2

2

2u

∴u=1.55m/s,Vs=uA=1.55*3.1415926*0.0252=10.95m3/h 若Vs'=Vs*(1+25%)=1.25Vs,则u'=1.25u=1.9375m/s ∴Z 1-Z 2=7.86m,即将水箱再升高7.86-5=2.86m 10解:Vs=8m3/h 时，该系统管路中水的流速为

u 1=4Vs/3600πd 2

=4*8/3600*3.1415926*0.0532=1.008m/s

以压力表处为截面1-1'，水箱液面为截面2-2'，并以截面1-1'为基准水平面，

则：f h P

u gz u P gz ∑+++=++ρ

ρ22

22211

122

Z2-Z1=24m P2=0 u2=0

∴P1=(234.93+∑h f )*1000

而3424

.5001

.01000

*008.1*053.0Re

==

=

μ

ρ

du

ε/d=0.2/53=0.00377

查表得λ=0.0282 ∴

∑h f = （h f + ξ）﹒u 12/2 =（0.0282*100/0.053 + 1）* 1.0082/2 =27.54J/Kg ∴P 1=(234.93+27.54)*1000=0.262MPa

即压力表的读数为0.262MPa 时才能满足进水量为8m3/h 的需要。

11.解：η

Ne

N =

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：f h P

u gz We u P gz ∑+++=+++ρρ22

22211

122

1—1′截面：z 1=0, P 1=－2.5×104(表压), u 1=0 2—2′截面：z 2=15m, P 2=0(表压), A

Ws

u ρ=

2 A=πd 2/4=0.25×π×[(76－4×2)×10-3]2=3.63×10-3m 2

∴s m h m u /46.1/3.52471050

1063.310234

2==⨯⨯⨯=

- 1737401061050

46.11068Re 4

3=⨯⨯⨯⨯==--μρ

du ＞4000 湍流

又ε/d =0.3×10-3/68×10-3=4.41×10-3 查图得λ=0.029

kg J u d l h f /7.222

46.1068.050029.0222=⨯⨯=⋅=λ

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＋0.5)×1.462/2=14.2J/kg

∴∑h f =22.7＋14.2=36.9J/kg

9.362

46.1151050105.22

4++=+⨯-g We

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 f h P

u gz We u P gz ∑+++=+++ρρ22

22211

122

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 ′

2

2

u d l h f ⋅=λ

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

∴g d

u 4)75.10201(22

2=++

λ

化简得(400λ＋11.75)×u 22/2=39.2

20℃时μ水=1.005×10-3