【第一部分】化工原理计算题

【1-1】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m，当地大气压力为101.2kPa。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解管中水柱高出槽液面2m，h=2m水柱。(1)管子上端空间的绝对压力绝p在水平面11'处的压力平衡，有.绝绝大气压力1012001000981281580（绝对压力）pghpPa(2)管子上端空间的表压表p表绝-大气压力=8158010120019620ppPa(3)管子上端空间的真空度真p真表=-=-1962019620ppPa(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h'cclhh4水常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/cclkgm431594'.hm100021251594【1-2】在20℃条件下，在试管内先装入12cm高的水银，再在其上面装入5cm高的水。水银的密度为/313550kgm，当地大气压力为101kPa。试求试管底部的绝对压力为多少Pa。解水的密度/3水=998kgm....331011001213550005998981117410pPa【1-3】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kgm的液体，液面高度为3.2m。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m及1m，容器上部空间的压力（表压）为习题1-1附图29.4kPa。试求：(1)压差计读数（指示液密度为/31400kgm）；(2)A、B两个弹簧压力表的读数。解容器上部空间的压力.294（表压）pkPa液体密度/31250kgm，指示液密度/301400kgm(1)压差计读数R=?在等压面''1111上pp.'...pphRgpphgRgphRgphgRgRg110003213221222200因g0，故0R(2).....AppgPa333212941022125098156410.....333222941012125098144110BppgPa【1-4】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05ms，管内径为200mm，截面2处的管内径为100mm。由于水的压力，截面1处产生1m高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h为多少（忽略从1到2处的压头损失）?解./105ums.,.dmdm120201.()/2212120522duumsd22112222pupu..22221221205187522ppuu..121875187510001875pppPa..187501911911000981phmmmg另一计算法22112222pupugggg...22221221205019122981ppuuhmgg计算液柱高度时，用后一方法简便。【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25Ls。已知管内径15dcm,.225dcm，液柱高度11hm。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。解水的体积流量././33252510VqLsms，截面1处的流速../.312212510127400544Vqumsd截面2处的流速.../.2212120051274510025duumsd在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。22112222pupugggg..11100511002522pdhg.....2221274511002529812981h截面2处的静压头.20218hm水柱负值表示该处表压为负值，处于真空状态。【1-6】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为.5735mmmm。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa。设压力表之前管路中的压头损失为0.5m水柱，试求水的流量为多少/3mh?习题1-4附图习题1-5附图解出水阀全关闭时，压力表读数30.4kPa（表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h...phmg3表3304103110981阀门开启后，压力表读数 .2203pkPa（表压）从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速2u 2221++2fpuZHgg.,.13105水柱fZhmHm.....2323203103105298110981u./.2323005umsdm水的流量..././2233320053236341022844Vqdumsmh【1-7】如习题1-19附图所示，有一高位槽输水系统，管径为.mmmm5735。已知水在管路中流动的机械能损失为2452fuh(u为管内流速)。试求水的流量为多少/3mh。欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？解管径.005dm，机械能损失2452fuh(1)以流出口截面处水平线为基准面，,,,1212500？ZmZuu222214522uuZg../Zgums12259811464623水的流量.../.Vqdumsmh22333200514628710103／44(2)'..10212VVVqqq '..../221212146175uums'(')21223Zgu(.)'..Zm2123175781981高位槽应升高..m7185218习题1-6附图习题1-7附图【1-8】如习题1-20附图所示，用离心泵输送水槽中的常温水。泵的吸入管为.mmmm3225，管的下端位于水面以下2m，并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为282ug。若截面'22处的真空度为39.2kPa，由'11截面至'22截面的压头损失为2122ug。试求：(1)吸入管中水的流量，/3mh；(2)吸入口'11截面的表压。解管内径...00320002520027dmm，水密度/31000kgm截面'22处的表压.2392pkPa，水槽表面10p（表压）(1)从'''00至22，00为基准面，,,,?1202030ZZmuu压头损失222222118+=822222fuuuHggg2200221222fpupuZZHgggg....223223921010381000981298122981uu./2143ums水的流量()..223236000．0271433600295／44Vqdumh(2)从'',,1211至2205ZZ.......()ppuZgggppPakPa21222321311223921011435100098110009812298110410104表压【1-9】20℃的水在mmmm2196的直管内流动。试求：(1)管中水的流量由小变大，当达到多少/ms3时，能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动黏度为./cms2014的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？解(1)水，20℃，./.,.339982，1005100207kgmPasdm..Re./.3020799824000001945100510duuums体量流量../224302070019456.541044Vqdums(2)././24201401410cmsmsRedu..40207200001410u./0135ums习题1-20附图【1-10】水的温度为10℃，流量为330／Lh，在直径.mmmm5735、长为100m的直管中流动。此管为光滑管。(1)试计算此管路的摩擦损失；(2)若流量增加到990／Lh，试计算其摩擦损失。解水在10℃时的密度.39997／kgm，黏度.,.,Pasdmlm3130610005100，光滑管。(1)体积流量/.VqLhmh3330033／流速../.Vqumsd22033004673600360000544雷诺数. Re.30．050．046799971787层流130610du摩擦系数 Re64640．03581787摩擦损失(.)/.fluhJkgd22100004670．0358=0．078120052(2)体积流量/.3990099／VqLhmh因流量是原来的3倍，故流速../ums004673014雷诺数Re178735360湍流对于光滑管，摩擦系数用Blasius方程式计算.....Re()025025031640316400375360也可以从摩擦系数与雷诺数Re的关联图上光滑管曲线上查得，.0037。摩擦损失(.)/.22100014=0．037=0．72520052fluhJkgd【1-12】把内径为20mm、长度为2m的塑料管（光滑管），弯成倒U形，作为虹吸管使用。如习题1-31附图所示，当管内充满液体，一端插入液槽中，另一端就会使槽中的液体自动流出。液体密度为/31000kgm，黏度为1mPas。为保持稳态流动，使槽内液面恒定。要想使输液量为./mh317，虹吸管出口端距槽内液面的距离h需要多少米？解已知,,/330．02210,=1dmlmkgmmPas，体积流量./317Vqmh流速././.22173600150400244Vqumsd从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式，以虹吸管出口截面为基准习题1-12附图习题1-13附图面2222uluhgdg..Re.430021504100030110湍流110du光滑管，查得.00235，管入口突然缩小.05U形管（回弯头）.15.......221504100235051506170022981hm【1-13】如习题1-32附图所示，有黏度为.17mPas、密度为/3765kgm的液体，从高位槽经直径为mmmm1144的钢管流入表压为0．16MPa的密闭低位槽中。液体在钢管中的流速为m/1s，钢管的相对粗糙度/0．002d，管路上的阀门当量长度50eld。两液槽的液面保持不变，试求两槽液面的垂直距离H。解在高位槽液面至低位槽液面之间列伯努利方程计算H，以低位槽液面为基准面。,.ppPauu61212（0表压）01610，两槽流速0，,,/,.120管内流速1管径0106ZHZumsdm液体密度/.33765，黏度1710kgmPas雷诺数.Re..430106176547710湍流1710du/..0002，查得00267d管长30160190lm，阀门50eld，高位槽的管入口0．5，低位槽管出口=1，90°弯头.075222ellpuHgdg........62016101901002675005107523976598101062981m【1-1