制药化工原理课后习题标准答案

绪论

2.解：

51001325.1Pa

atm ⨯=

1m N Pa 2=⋅- 1m N J =⋅ 3310m L -= ∴2

321001325.1m

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

323=⋅⨯⋅==--水油ρρ 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 ＋ρ

Hg gR 1

∴ρ

Hg gR 1=2.472kPa ＋ρ

水

gR 1

∴mm m s

m m kg R 00.200200.081.9)100013600( 2.472kPa

2

31==⋅⨯⋅-=

-- 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

∴mm m s

m m kg R 0.2522520.081.91000 2.472kPa

2

32==⋅⨯⋅=

- 4.(1)P B =－845.9Pa(表)

(2)R ′=0.178m 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=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 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=0 3—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ρ++=ρ+6

2611P 2u gz P gz

∵P 1=P 6 ∴u 2/2=g(z 1－z 6)=9.8

有ρ

ρ2

221

12P u gz P gz +

+=+ 9.8×3＋1.013×105/1000=9.8＋P 2/1000

∴P 2=1.209×105Pa

ρ

ρ3

231

12P u gz P gz ++=+

1.013×105/1000=9.8＋P 3/1000

∴P 3=0.915×105Pa

ρ

ρ4

241

12P u gz P gz +

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

∴P 4=0.866×105Pa

ρ

ρ5

251

12P u gz P gz ++=+

∴P 5=0.915×105Pa

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

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==⨯⨯⨯=

- 17374010

61050

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 ξ

90°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

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 ξ

90°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