化工原理郝晓刚樊彩梅第一章答案全
化工原理1-7章习题答案(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥·························································· (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M∴ 混合密度 333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。
解：8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
化工原理第一章题库与解答
一、单选题1．单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
AA 质量；B 粘度；C 位能；D 动能。
2．单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。
AA 密度；B 粘度；C 位能；D 动能。
3．层流与湍流的本质区别是（）。
DA湍流流速〉层流流速；B流道截面大的为湍流，截面小的为层流；C层流的雷诺数V湍流的雷诺数；D层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。
4．气体是（）的流体。
BA 可移动；B 可压缩；C 可流动；D 可测量。
5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。
CA 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。
AA 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。
DA 真空度；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。
AA 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。
9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。
AA 压力表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。
10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。
DA 大气压；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。
BA. Um= 1/2Umax;B. Um = 0.8Umax;C. Um = 3/2Umax。
12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是（）。
AA. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关；B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关；C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。
13. 层流底层越薄（）。
CA. 近壁面速度梯度越小；B. 流动阻力越小；C. 流动阻力越大；D. 流体湍动程度越小。
《化工原理》课后习题答案
第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/（m2・h・℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/（m2・℃）。
[答案:K＝50M（m2・C）]。
解：从附录查出：1k c a l＝1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以：K=42.99K c a l/（m2·h·℃）＝42.99K c a l/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1k c a l）＝50w/（m2·℃）。
2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。
在以下两种单位制中，物质密度的单位分别为:S I k g/m2；米制重力单位为：k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3，试从基本单位换算开始，将该值换算为米制重力单位的数值。
〔答案:p＝101.9k g f/s2/m4〕解：从附录查出：1k g f＝9.80665k g·m/s2，所以1000k g/m3＝1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式：今需将式中p的单位改为P a，温度单位改为K，试对该式加以变换。
〔答案:〕从附录查出：1m m H g=133.32P a，1℃＝K－273.3。
则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32;t＝T－273.3。
代入原式得：l g（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得l g P=8.546－3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。
《化工原理》课本习题答案
《化工原理》课本习题答案第一章流体流动1 PA（绝）= 1.28×105 N/m2PA（表）= 2.66×104N/m22 W = 6.15吨3 F = 1.42×104NP = 7.77×104Pa4 H = 0.39m5 △P = 2041×105N/m26 P = 1.028×105Pa△h = 0.157m7 P（绝）= 18kPa H = 8.36m8 H = R PA> PB9 略10 P = Paexp[-Mgh/RT]11 u = 11.0m/s ; G = 266.7kg/m2sqm = 2.28kg/s12 R = 340mm13 qv = 2284m3/h14 τ= 1463s15 Hf = 0.26J/N16 会汽化1718 F = 4.02×103N19 略20 u2 = 3.62m/s ; R = 0.41m21 F = 151N22 v = 5.5×10-6m2/s23 =0.817 a = 1.0624 略25 P（真）= 95kPa ; P（真）变大26 Z = 12.4m27 P（表）= 3.00×105N/m228 qv = 3.39m3/h P1变小 P2变大29 qv = 1.81m3/h30 H = 43.8m31 τ= 2104s32 He = 38.1J/N33 qv =0.052m3/s=186m3/h34 qv1 = 9.7m3/h ; qv2 = 4.31m3/hqv3 = 5.39m3/h ; q,v3 = 5.39m3/h35 qvB/qvC = 1.31 ; qvB/qvC =1.05 ;能量损失36 P1（绝）=5.35×105Pa37 = 13.0m/s38 qv = 7.9m3/h39 qVCO2（上限）=3248l/h40 = 500 l/s ; τ=3×104PaF = 3×102N P = 150w41 he = 60.3J/kg42 τy = 18.84Pa μ∞ = 4.55Pa·s43 τy = 39.7Pa44 略第二章流体输送机械1 He = 15+4.5×105qV2He = 45.6J/N Pe = 4.5KW2 P = ρω2r2/2 ; Φ/ρg = u2/2g = 22.4J/N3 He = 34.6J/N ; η = 64％4 略5 qV = 0.035m3/s ; Pe = 11.5KW6 串联7 qV = 0.178m3/min ; qV, = 0.222m3/min8 会汽蚀9 安装不适宜，泵下移或设备上移10 IS80-65-160 或 IS100-65-31511 ηV = 96.6％12 不适用13 P = 33.6KW ; T2 = 101.0℃14 qV = 87.5m3/h ; 选W2第三章流体的搅拌1 略2 P = 38.7w ; P’ = 36.8w3 d/d1 = 4.64 ; n/n1 = 0.359 ; N/N1 = 100 第四章流体通过颗粒层的流动1 △φ = 222.7N/m22 △φ/L = 1084Pa/m3 V = 2.42m34 K = 5.26×10-4m2/s ; qe = 0.05m3/m25 A = 15.3m2 ; n = 2台6 略7 △V0 = 1.5L8 △V = 13L9 q = 58.4l/m2 ; τw = 6.4min10 τ = 166s ; τw = 124s11 K = 3.05×10-5m2/sVe = 5.06×10-2m3 ; V = 0.25m312 n’ = 4.5rpm ; L’/L = 2/3第五章颗粒的沉降和流态化1 ut = 7.86×10-4m/s ; ut’ = 0.07m/s2 dP = 88.8μm3 τ = 8.43×10-3s ; s = 6.75×10-5m4 dpmax = 3.6μm5 dpmin = 64.7μm ; ηP = 60％6 可完全分开7 ζRe2<488 η0 = 0.925 ; x出1 = 0.53x出2 = 0.27 ; x出3 = 0.20x出4 = 0 ; W出 = 59.9kg/day9 ε固 = 0.42 ; ε流 = 0.71 ; ΔФ = 3.14×104N/m210 略11 D扩 = 2.77m12 略第六章传热1 δ1 = 0.22m ; δ2 = 0.1m2 t1 = 800℃3 t1 = 405℃4 δ = 50mm5 (λ’-λ)/ λ = -19.7％6 略7 Q,/Q = 1.64 λ小的放内层8 a = 330W/m2*℃9 a = 252.5W/ m2*℃10 q = 3.69kw/m211 q1/q2 =112 w = 3.72×10-3kg/s ; w’=7.51×10-3kg/s13 Tg = 312℃14 Tw = 746K15 τ = 3.3hr16 ε A = 0.48 ; ε B = 0.4017 略18 热阻分率0.3％K’=49.0W/m2·℃ ; K,, = 82.1W/m2·℃19 w = 3.47×10-5kg/m·s ; tw = 38.7℃20 δ= 82mm21 a1 =1.29×104W/m2·℃ ; a,2 = 3.05×103W/m2·℃ ; R = 7.58*10-5m2·℃/W22 δ= 10mm ; Qmax = 11.3KW23 R = 6.3×10-3m2·℃/W24 n = 31 ; L = 1.65m25 L = 9.53m26 qm = 4.0kg/s ; A = 7.14m227 qm2 = 10.9kg/s ; n = 36 ; L = 2.06m ; q,m1 = 2.24kg/s28 qm = 0.048kg/s29 t2 = 76.5℃ ; t2 = 17.9℃30 t,2 = 98.2℃ ; 提高水蒸气压强T’=112.1℃31 qm1 = 1.24kg/s32 T,2 = 78.7℃ ; t,2 = 61.3℃33 T = 64.6℃ ; t2a = 123.1℃ ; t2b = 56.9℃34 t2 = 119℃35 τ = 5.58hr36 单壳层Δtm = 40.3℃ ; 双壳层Δtm’=43.9℃37 a = 781W/m2·℃38 L = 1.08m ; t2’=73.2℃39 NP = 2 ; NT = 114 ; L实 = 1.2L计 = 3.0m ; D = 460mm 第七章蒸发1 W = 1500kg/h ; w1 = 12.8％ ; w2 = 18.8％2 Δt = 12.0℃3 A = 64.7m2 ; W/D = 0.8394 W = 0.417kg/s ; K = 1.88×103W/m2·℃ ; w’= 2.4％5 t1 = 108.6℃ ; t2 = 90.9℃ ; t3 = 66℃6 A1 = A2 = 9.55m2第八章吸收1 E=188.1Mpa;偏差0.21%2 G=3.1×10-3kgCO2/kgH2O3 Cmin=44.16mg/m3水；Cmin=17.51mg/m3水4 （xe-x）=1.19×10-5；（y-ye）=5.76×10-3 ;(xe-x)=4.7×10-6 ;(y-ye)=3.68×10-35 (y-ye)2/(y-ye)1=1.33 ; (xe-x)2/(xe-x)1=2.676 τ=0.58hr7 τ=1.44×106s8 Kya=54.9kmol/m3·h ; H OG=0.291m ;液相阻力分率15.1%9 N A=6.66×10-6kmol/s·m2 ; N A’=1.05×10-5kmol/(s·m2)10 略11 略12 NOG=13 略14 略15 x1=0.0113; =2.35×10-3 ;H=62.2m16 (1)H=4.61m;(2)H=11.3m17 Gmin=0.489kmol/m2·h ; x2=5.43×10-618 HA=2.8m ; HB=2.8m19 (1)HOG=0.695m;Kya=168.6kmol/m3·h;(2)w=4.36kmol/h20 y2=0.00221 η’=0.87；x1’=0.0032522 y2’=0.000519第九章精馏1 （1）α1=2.370 ；α2=2.596 ；（2）αm=2.4842 t=65.35℃； xA=0.5123 t=81.36℃ ; yA=0.18724 (1)NT=7; (2)V=20.3kmol/h; (3)D=47.4kmol; W=52.6kmol25 t=60℃; xA=0.188; xB=0.361; xC=0.45126 x(A-D) :0.030;0.153;0.581;0.237 y(A-D) :0.141;0.306;0.465;0.08527 D/F=0.4975;W/F=0.5025; xD(A-D):0.402;0.591;0.007;9.7×10-5 ;xW(A-D):1.4×10-5;0.012;0.690;0.29828 N=14.1 ; N1=7.9第十章气液传质设备1 EmV=0.7582 ET=41%3 N实=104 D=1.2m5 HETP=0.356m6 D=0.6m; △P/H=235.44Pa/m第十一章萃取1 (1)E=64.1kg;R=25.9kg;x=0.06;y=0.046 (2)kA=0.767;β=14.62 (1)E=92.2kg;R=87.8kg;yA=0.13; xA=0.15(2)E°=21.31kg;R°=78.69kg;yA°=0.77;xA°=0.163 (1)R=88.6kg;E=130.5kg;yA=0.0854;yS=0.862;yB=0.0526;xS=0.0746;xB=0.82 5 (2)S=119.1kg4 xA2=0.225 E1=125kg;RN=75kg;yA1=0.148;yS1=0.763;yB1=0.089;xSN=0.0672;xBN=0.9136 (1)S/B=24.9;(2)S/B=5.137 (1)Smin=36.47kg/h (2)N=5.1第十二章其它传质分离方法1 m=47.7kg2 t1=44.9℃3 a=138.3m2/g4 τB=6.83hr5 W3=0.0825;qm2=5920.3kg/h; JV1=0.0406kg/m2·s;JV2=0.0141kg/m2·s 第十三章热质同时传递的过程1 略2 (1)θ1=20℃; (2)t2=40℃;H=0.0489kg水/kg干空气3 H=0.0423kgH2O/kg干H24 (1)W=0.0156kgH2O/kg干空气(2)tw3=18.1℃5 t2=45.2℃;H2=0.026kg水/kg干气6 W=2.25kg水/kg干气7 P2=320.4kN/m28 Z=2.53m第十四章固体干燥1 =74.2%; =5.6%2 W水=0.0174kg水/kg干气; Q=87.6kJ/kg干气3 略4 (1)ΔI=1.25kJ/kg干气;(2)t2=55.9℃;(3)t2=54.7℃5 (1)t2=17.5℃;H2=0.0125kg水/kg干气 (2) =10.0%6 自由含水量=0.243kg水/kg干料结合水量=0.02kg水/kg干料。
化工原理——带答案doc)
化工原理——带答案(D O C)文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]第一章流体力学1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A）。
A. 表压＝绝对压-大气压B. 表压＝大气压-绝对压C. 表压＝绝对压+真空度2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（ B ）。
A. 绝对压B. 表压C. 真空度D. 大气压3.压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为（ B ）。
A.真空度B.表压强C.绝对压强D.附加压强4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（ B ）。
A. 愈大B. 愈小C. 愈接近大气压D. 无法确定5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（ B ）kPa。
A. 80B. －80C. 某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg，则两处的绝对压强差为（D ）mmHg。
7.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为（ B ）。
A. 1个工程大气压B. 2个工程大气压C. 3个工程大气压D. 4个工程大气压8.某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa，（塔外大气压强为100kpa）。
那么塔顶处水的压强（A ）。
A．403．8kpa B. 698. 1kpa C. 600kpa D. 100kpa 9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（A ）A. 均相等B. 不相等C. 不一定相等10.液体的液封高度的确定是根据( C ).A.连续性方程B.物料衡算式C.静力学方程D.牛顿黏性定律11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（ρ指-ρ）的值（B ）。
A. 偏大B. 偏小C. 越大越好12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。
化工原理(郝晓刚、樊彩梅)第一章答案全
第一章 流体流动1-1在大气压强为98.7×103 Pa 的地区，某真空精馏塔塔顶真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算精馏塔塔顶内的绝对压强与表压强。
[绝对压强：8.54×103Pa ；表压强：-13.3×103Pa] 【解】由 绝对压强 = 大气压强–真空度 得到：精馏塔塔顶的绝对压强P 绝= 98.7×103Pa - 13.3×103Pa= 8.54×103Pa 精馏塔塔顶的表压强 P 表= -真空度= - 13.3×103Pa1-2某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，指示液为水银，为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，如本题附图所示。
测得R 1=400 mm, R 2=50 mm ，R 3=50 mm 。
试求A 、B 两处的表压强。
[A ：7.16×103Pa ；B ：6.05×103Pa]【解】设空气的密度为ρg ，其他数据如图所示a –a′处：P A + ρg gh 1= ρ水gR 3+ ρ水银gR 2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A =1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 =7.16×103Pab-b ′处：P B + ρg gh 3= P A + ρg gh 2 + ρ水银gR 1即：P B =13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa1-3用一复式Ｕ形管压差计测定水流过管道上A 、B 两点的压差，压差计的指示液为水银，两段水银之间是水，今若测得h 1=1.2 m ，h 2=1.3 m ， R 1=0.9 m ，R 2=0.95 m ，试求管道中A 、B 两点间的压差ΔP AB 为多少mmHg ？（先推导关系式，再进行数字运算）[1716 mmHg]【解】 如附图所示，取水平面1-1'、2-2'和3-3'，则其均为等压面，即'11p p =，'22p p =，'33p p =根据静力学方程，有112p gh p O H A =+ρ '112p gR p Hg =+ρ因为'11p p =，故由上两式可得1212gR p gh p Hg O H A ρρ+=+即 1122gR gh p p Hg O H A ρρ-+= (a) 设2'与3之间的高度差为h ，再根据静力学方程，有322'p gh p O H =+ρ')(32222p gR R h g p Hg O H B =+-+ρρR 3R 2R 1ABh 5h 4h 3h 2h 1P 0因为'33p p =，故由上两式可得2222)('22gR R h g p gh p Hg O H B O H ρρρ+-+=+ (b)其中 112R h h h +-= (c) 将式(c)代入式(b)整理得2112)()('22gR R h g p p O H Hg O H B ρρρ-+-+= (d)因为'22p p =，故由式(a)和式(d)得21111)()(222gR R h g p gR gh p O H Hg O H B Hg O H A ρρρρρ-+-+=-+即)()(212R R g p p p O H Hg B A AB +-=-=∆ρρ=(13600-1000)×9.81×(0.9+0.95)=228.7kPa 或1716mmHg1-4 测量气罐中的压强可用附图所示的微差压差计。
化工原理课后习题解析(第一章)
第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m 11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
化工原理完整答案
化工原理完整答案第一章流体流动一、名词解释31、法定计量单位：国家以命令形式规定允许使用的计量单位。
62、稳定流动：流动系统中各截面上的流速、压强、密度等各有关物理量仅随位置变化不随时间变化。
63、不稳定流动：流动系统中各截面上的流速、密度、压强等随位置及时间而变。
64、流动边界层：流体流过壁面时，如果流体润湿壁面，则必然形成速度梯度很大的流体层叫流动边界层。
35、边界层分离：流体在一定条件下脱离壁面的现象叫边界层的分离。
66、速度梯度：du速度梯度，即在与流动方向垂直的dyy方向上流体速度的变化率。
37、牛顿黏性定律：???du dy68、当量长度le：把流体流过某一管件或阀门的局部阻力折算成相当于流过一段与它直径相同、长度为le的直管阻力。
所折算的直管长度称为该管件或阀门的当量长度。
69、因次分析法：用维数不多的无因次数群代替较多的变量，对一个复杂的物理现象可简化实验工作，该方法称为因次分析法。
310、相对粗糙度：ε /d—相对粗糙度。
611、黏性：运动流体内部产生的阻碍流体向前运动的特性。
612、黏度：F???uS，?y?—比例系数，流体的黏性愈大，其值愈大，所以称为粘滞系数或动力。
黏度，简称黏度。
312、点速度：流通截面上某一点的速度，可直接测量m/S。
313、绝压：以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。
314、表压：表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。
315、真空度：真空度等于大气压强减去绝对压强。
二、单选择题2B；D；C；A 3A 4 D 5A 6C 7 B 8C9 D 10B 11 B；G 12 C 13 C 14B B 15 E ；A 16 B 17 B18 C 19 A 20 C 21 B 22 C23 A 24 A 25 A 26 C 27 B 28A 29 D 30 A 31B 32 A33 B 1 三、填空题 1 e/d 2 τ=μdu/dy；牛顿3 动静压头之和；静压头 4 位置；时间5连续；垂直流动方向或流体流线平行 6 2；1/4 7滞流边界层厚度；湍流边界层厚度；滞流内层；主流区流速8 MT-2L-1；MT-3L2 9 增大；降低10 u1A1ρ1 = u2A2ρ2= 常数；u1d12 = 2Rg??2??1?u2d2= 常数12 1m/s；20Pa 13 大；m/h 14?? ?1u22315 Pa1＝0；Pa2＝100mmH2O；Pb1＝300mmH2O；Pb3=340mmH2O 16 Pa?s或N?s/m2；m2/s 17 ；/16 19u1P2u2gz1???gz2????hf?2?2?u22P1222R(?i??)g?Z1g?P1???Z2g?P2???hf?20 ?? ?u222 21 ；22 /s；连续性23 下降无黏性25 10；126 相等；流量之和27 大；～28 增加；不变29. 2 30 绝对压强四、问答题31、如何判断一流体的流动类型? 答：Re≤2000的流动称为层流流动，Re＞4000的流动称为湍流流动。
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第一章流体流动1-1在大气压强为X103 Pa 的地区，某真空精馏塔塔顶真空表的读数为X103 Pa,试计算精馏塔塔顶内的绝对压强与表压强。
[绝对压强：xio 3Pa ；表压强：x l03Pa]【解】由 绝对压强=大气压强-真空度得到：精馏塔塔顶的绝对压强 P 绝=x 103Pa - x l03Pa= X 03Pa 精馏塔塔顶的表压强 P 表=-真空度=-x 103Pa 1-2某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，指示液为水银，为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，如本题附图所示。
测得R I =400 mm, R 2=50 mm , R 3=50 mm 。
试求 A 、B 两处的表压强。
[A : x iO 3Pa ； B : xiO 3Pa]【解】设空气的密度为 p g 其他数据如图所示a —处：P A + g gh i =严 gR 3+ p 水银gR 2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = X 03XX + X 03 xx= x i03Pab-b'处：P B + pg gh 3= P A + p gh 2 + p 水银 gR i即：P B =xi03 xx + w 3= x i03Pa两段水银之间是水，今若测得 h 1=1.2 m , h 2=1.3 m , R 1=0.9 m , R 2=0.95 m ，试求管道中 A 、 B 两点间的压差△ P AB 为多少mmHg ?（先推导关系 式，再进行数字运算）[1716 mmHg]【解】 如附图所示，取水平面 1-1'、2-2'和3-3',则其均为等压面，即P 2' H 2Oghp 31-3用一复式U 形管压差计测定水流过管道上A 、B 两点的压差, 压差计的指示液为水银, R 3 R 2P 1 p 「, P 2P 2', P 3P 3'根据静刀学方程，有P AH 2oghi P 1P 2Hg gR 1P 1'因为p 1pi'，故由上两式可得P A\H 2O gh 1P 2 即P 2 P AH 2< ogh 1设2'与3之间的高度差为h ,再根据静力学方程，有p B H 2O g( h2 R2)Hg gR2 p3‘因为p 3 p 3'，故由上两式可得因为P 2 P 2'，故由式(a)和式(d)得P AH 2O gh 1 Hg gR 1P BH 2O g (h 1 R 1) ( Hg即/P A BP A P B (HgH 2O )g( R 1民)=(13600-1000) XX + =或 1716mmHg1-4测量气罐中的压强可用附图所示的微差压差计。
微差压差计上部杯中充填有密度为C的指示液，下部 U 管中装有密度为A 的指示液，管与杯的直径之比为d/D 。
试证气罐中的压强P B 可用下式计算：P B P a ( A c )ghcghd 2/D 2分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可 以列出两个方程，联立求解【解】由静力学基本原则，选取 1-1为等压面，对于U 管左边 p 表+ pC g(h 1+R) = P 1 对于U 管右边 P 2 = p A gR + p gh 2p 表=p gR + p C gh 2 — p g(h 1+R)=p gR - pC gR + p g (h 2-h 1)当p 表=0时，扩大室液面平齐 即n D/2)2(h 2-h 1)= n d/2)2R则可得P B P a ( A c )gh c ghd 2/D 21-5硫酸流经由大小管组成的串联管路， 硫酸密度为1830 kg/m 3,体积流量为X 0-3m 3/s ,大小管尺寸分别为 ①76mr X 4mm 和①57mr X 3.5 mm ,试分别计算硫酸在大、小管中的质量 流量、平均流速及质量流速。
[质量流量：4.575 kg/s ;平均流速：u 小=1.27m/s ; u 大=0.69 m/s ; 质量流速：G 小=2324kg/m 2?s ； G 大=1263 kg/m 2?s]【解】质量流量在大小管中是相等的，即m s 小=m s 大=V s p = X 0-3 X 830 =4.575 kg/s其中P 2'H 2°ghP B H 2O g (h 2h h 2h i将式(c)代入式(b)整理得P 2' P BH 2O g(h 1R i )R 2) (Hg(b) H 2O ) gR 2(c)(d)R iHg gR 21-7用压缩空气将密度为1100kg/m 3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液位恒定。
管路直径均为4）60X 3.5mm ,其他尺寸见本题附图。
各管段的能量损失为 Di f , 2AB =E h f ，CD =U ,E h f , BC =。
两压差计中的指示液均为水银。
试求当R 1=45mm , h=200mm 时：（1）压缩空气的压强P 1为若干？（ 2） U 管差压计读数 R 2为多少？[压缩空气的压强 P 1： X 05Pa ；压计读数R 2： 609.7mm]【解】对上下两槽取截面列柏努力方程，并取低截面为基准水平面0+0+P 1/ p=Z g+0+P 2/ p +D/• P 1= Z g p +0+P 2+ pD f =10 XX 100 +1100(2u 2+=X 103+3498u 2 在压强管的B , C 处取截面，由流体静力学方程得P B - p h= p 水银 R 2g >04-1100 x = X103XXR 2R 2=609.7mm2.5 10 3u 小= 一_-_- 1.27m/s(4)d 小(4)0.05V s（,4）d2.5 10 3 p u 小=1830 X 2324kg/m 2?s p u 大=1830 >1263 kg/m 2?s2.5m/s 的流速流经 ①38 X 2.5mm 20 C 水以 的水平管，此管以锥形管和另一 053mn X 3mm 的水平管相连。
如本题附图所示，在锥形管两侧 A 、B 处各插入一垂直玻璃管 以观察两截面的压强。
若水流经A 、B 两截面的能量损失为kg, 求两玻璃管的水面差 （以mm1-6 PB+ pg ( X+R 1 ) =P C + p g ( h BC +X ) + p水银R 1gP B +1100 XX +X )=P C +1100 >5+x)+ X 03X X P B -P C = X104Pa在B , C 处取截面列柏努力方程，并取低截面为基准水平面0+UB 22+P B / p =Z g+u/2+P c / p +D f,Bc •••管径不变，••• U b =U cP B -P C = p ( Zg+ E h f ，BC ) =1100 >+5 x) =xiO 4Pa u=4.27m/s压缩槽内表压 P 1=x 105Pa（2）在B , D 处取截面列柏努力方程，并取低截面为基准水平面0+U 2/2+P B / p = Z g+0+0+ hD Bc +Dh f ，CD P B =(7 x ++) >100= X 04Pa0.69m/s(4)0.0682计）。
【解】1-8密度为850kg/m3,粘度为8xiO-3Pas的液体在内径为14mm的钢管内流动，溶液的流速为1m/s。
试计算：(1)雷诺准数，并指出属于何种流型？ ( 2 )局部速度等于平均速度处与管轴的距离；(3)该管路为水平管，若上游压强为147X103pa,液体流经多长的管子其压强才下降到xiO3Pa?[属于滞流型；与管轴的距离：r= xi0-3m;管长为14.95m]【解】(1) Re =du p / u(14X10-3x >850) / (8X0-3) =X103 > 2000此流体属于滞流型(2)由于滞流行流体流速沿管径按抛物线分布，令管径和流速满足y2= -2p (u-u m)当u =0 时，y2= r2= 2pu m•- p = r2/2 = d2/8当U = U 平均=U max= 0.5m/s 时，y2= - 2p () = d2/8= d2\•••即与管轴的距离r= X0-3m \(3)在147X103和X103两压强面处列伯努利方程u12/2 + P A/p+ Z1g = u22/2 + P B/ p+ Z2g + 爼 fT u1= u2, Z1= Z2•- P A/尸P B/ p + E损失能量h f= ( P A-P B) / p ( 147 XX103) /850=T流体属于滞流型•••摩擦系数与雷若准数之间满足入=64/ Re又Th f= X (l/d) X u2\ • l=14.95m\ T输送管为水平管，.••管长即为管子的当量长度即:管长为14.95m1-9某列管式换热器中共有250根平行换热管。
流经管内的总水量为144 t/h，平均水温为10C，为了保证换热器的冷却效果，需使管内水流处于湍流状态，问对管内径有何要求？[管内径w 39 mm]【解】查附录可知，10C水的黏度尸• s即X 10-3Pa • s。
3ud m s 144 10 /3600 156.2Re s3(/4)dn ( /4)d 250 1.305 10 d要求Re > 4000，即156.2> 4000，因此dd w 0.039m 或39mm即管内径应不大于39mm。
1-10 90 C的水流进内径20 mm的管内，问当水的流速不超过哪一数值时流动才一定为层流？若管内流动的是90C的空气，则此一数值应为多少？[90 C的水：u w 0.0326 m/s；90C的空气：u w 2.21 m/s]【解】层流Re虬w 200090 C水p=965.3kg • m-3尸X 10-3Pa • s2000 0.315 10 3-1u< 0.0326 m-s10.02 965.390 C空气p=0.972kg - m-3尸x 10-5Pa - s孑2000 2.15 10 5-1u< 2.21 m-s0.02 0.9721-11黏度为？s、密度为900kg/m3的油品，以10kg/s的流量在巾114X3.5mm的管中作等温稳态流动，试求该油品流过15m管长时因摩擦阻力而引起的压强降为多少？【解】从半径R的管内流动的流体中划分出来一个极薄的环形空间，其半径为r，厚度为dr，如本题附图所示。
流体通过此环隙的体积流量紬矗为将湍流时速度分布的经验式代入上式，得I I篇)STrrdr = - 2叫翎(R - y) (|) dj通过整个管截面的体积流量为K=-2叫』［R（1 -1）®7 d G）77平均速度—：：；，即u/w ma« = 0.82 / 1-12 一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。