化工原理典型习题解答

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化工原理典型习题解答王国庆陈兰英广东工业大学化工原理教研室20031上册一、选择题1、某液体在一等径直管中稳态流动,若体积流量不变,管内径减小为原来的一半,假定管内的相对粗糙度不变,则(1)层流时,流动阻力变为原来的C。A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍(2)完全湍流(阻力平方区)时,流动阻力变为原来的D。A.4倍B.8倍C.16倍D.32倍解:(1)由222322642dluudlduudlhf得162442122122122121212ddddddduduhhff(2)由2222udldfudlhf得32255212142122112212ddddddduduhhff2.水由高位槽流入贮水池,若水管总长(包括局部阻力的当量长度在内)缩短25%,而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变,假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变,则水的流量变为原来的A。A.1.155倍B.1.165倍C.1.175倍D.1.185倍解:由fhupgzupgz2222222111得21ffhh所以2222222111udlludllee又由完全湍流流动,得df所以222211ullullee,而24duuAV所以1547.175.01211212eelllluuVV3.两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度为2500kg/m3,水的密度为998.2kg/m3,水的粘度为1.00510-3Pas,空气的密度为1.205kg/m3,空气的粘度为1.8110-5Pas。(1)若在层流区重力沉降,则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为B。A.8.612B.9.612C.10.612D.11.612(2)若在层流区离心沉降,已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2,则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为D。A.10.593B.11.593C.12.593D.13.593解:(1)由182gdust,得gudst182所以612.91081.12.998250010005.1205.1250053awswasawdd(2)由RuduTsr2218,gRuKTc2,得csrgKdu182,csrgKud18所以593.1311081.12.9982500210005.1205.1250053cwawscawasawKKdd4.某一球形颗粒在空气中自由重力沉降。已知该颗粒的密度为5000kg/m3,空气的密度为1.205kg/m3,空气的粘度为1.8110-5Pas。则(1)在层流区沉降的最大颗粒直径为B10-5m。A.3.639B.4.639C.5.639D.6.639(2)在湍流区沉降的最小颗粒直径为C10-3m。A.1.024B.1.124C.1.224D.1.324解:(1)由tduRe,得dutRe而:182gdust,所以mgds53253210639.4807.9205.15000205.111081.118Re18(2)由:gdust74.1,得:dgdsRe74.1;2222274.1Redgds所以:mgdds332225322210224.1807.9205.15000205.174.110001081.174.1Re5.对不可压缩滤饼先进行恒速过滤后进行恒压过滤。(1)恒速过滤时,已知过滤时间为100s时,过滤压力差为3104Pa;过滤时间为500s时,过滤压力差为9104Pa。则过滤时间为300s时,过滤压力差为C。A.4104PaB.5104PaC.6104PaD.7104Pa(2)若恒速过滤300s后改为恒压过滤,且已知恒速过滤结束时所得滤液体积为0.75m3,过滤面积为1m2,恒压过滤常数为K=510-3m2/s,qe=0m3/m2(过滤介质的阻力可以忽略)。则再恒压过滤300s后,又得滤液体积为D。A.0.386m3B.0.486m3C.0.586m3D.0.686m3解:(1)由bap,得baba50010910010344两式相减,得a4001064,1504001064a所以150001501001034b所以Pap410660000150003001503(2)由RReRKqqqqq222,得RRKqq22RRRRKAVKqq224361.10625.230010575.03223/6861.075.04361.1mmq6.对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤时间为300s时,所得滤液体积为0.75m3,且过滤面积为1m2,恒压过滤常数K=510-3m2/s。若要再得滤液体积0.75m3,则又需过滤时间为C。A.505sB.515sC.525sD.535s解:由Kqqqe22,得22qKqqe所以625.075.0275.03001052232qqKqe8251055.1625.025.12322Kqqqes5253008257.水蒸汽在一外径为25mm、长为2.5m的水平管外冷凝。(1)若管外径增大一倍,则冷凝传热系数为原来的C。A.0.641倍B.0.741倍C.0.841倍D.0.941倍(2)若将原水平管竖直放置,且假定冷凝液层流流动,则冷凝传热系数为原来的A。A.0.493倍B.0.593倍C.0.693倍D.0.793倍解:(1)由4132725.0wsottdgr,得841.02141412112oodd(2)由413213.1wsttLgr,得493.05.21025725.013.1725.013.141341LdoHV8.冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90C,出口温度为50C,冷水进口温度为15C,出口温度为53C,冷热水的流量相同,且假定冷热水的物性为相同,则热损失占传热量的C。A.5%B.6%C.7%D.8%解:由21TTcWQphhh,21ttcWQpccc得05.0403840509015535090211221TTttTTQQQhch二、计算题1.如图所示,常温的水在管道中流过,两个串联的U形管压差计中的指示液均为水银,密度为Hg,测压连接管内充满常温的水,密度为w,两U形管的连通管内充满空气。若测压前两U形管压差计内的水银液面均为同一高度,测压后两U形管压差计的读数分别为R1、R2,试求a、b两点间的压力差bapp。1R2R空气abHgwwHg12345h4解:11ghppwa,11ghppwa21pp,132gRppHg,43pp,254gRppHg55ghppwb52455ghgRpghppwHgwb524113ghgRpghgRpppwHgwHgba5121ghghRRgwwHg而211Rhh,225Rhh所以222121RgghRgghRRgppgRRRRgRRgwHgwHg21212121212.在如图所示的测压差装置中,U形管压差计中的指示液为水银,其密度为Hg,其他管内均充满水,其密度为w,U形管压差计的读数为R,两测压点间的位差为h,试求a、b两测压点间的压力差bapp。解:由11ghppwa321pppgRppHg4354pp25ghgRppwwb所以:151413ghgRpghgRpghppwHgwHgwa所以:21ghgRghgRpp21hhggRgRwwHgghgRgRwwHghRggRwHgghgRwwHg3.某流体在水平串联的两直管1、2中稳定流动,已知2/21dd,ml1001,1800Re1。今测得该流体流径管道1的压力降为0.64m液柱,流径管道2的压力降为0.064m液柱,试计算管道2的长度2l。RhbaHgww123451h2h5解:由221dd,得4121222112dduu,所以21412ReRe1212112212uuddudud所以900Re21Re12所以0356.0180064Re6411,071.090064Re6422又22udlhpf,gudlHgpf22所以12211112222222ffHHgudlgudl,122121221212ffHHdduull所以mHHdduullff16064.0064.0242110021212222121124.密度为1000kg/m3,粘度为1cP的水,以10m3/h的流量在内径为45mm的水平光滑管内流动,在管路某处流体的静压力为1.5105Pa(表压),若管路的局部阻力可忽略不计,则距该处100m下游处流体的静压力为多少Pa(绝对压力)?解:smdVu/75.1045.03600104422,78750101100075.1045.03duR0189.0787503164.0Re3164.025.025.0由:fhupgzupgz2222222111,得22112udlphppf275.11000045.01000189.0105.125绝压表压2524/10870125.1/1056875.8mNmN5.用一离心泵将冷却水由贮水池送至高位槽。已知高位槽液面比贮水池液面高出10m,管路总长(包括局部阻力的当量长度在内)为400m,管内径为75mm,摩擦系数为0.03。该泵的特性曲线为26106.018QH,试求:(1)管路特性曲线;(2)泵工作时的流量和扬程知:mh10;mlle400;md075.0;03.0;26106.018QH。求:(1)eeQfH;(2)Q、H6解:(1)由2422122121282eeeQgddllguugppzzH得25242101795.410075.08075.040003.010eeeQQgH(2)而26106.018QH,所以2625106.018101795.410QQ解之:smQ/108034.2101795.108335所以mH2846.13108034.2101795.4102356.现有一台离心泵,允许吸上真

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