化工原理题目答案解析

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1、1.高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按Σｈf=6.5u2计算，其中u为水在管道的流速。试计算：⑴A—A'截面处水的流速；⑵水的流量，以m3/h计。解：设水在水管中的流速为u，在如图所示的1—1,，2—2,处列柏努力方程Z1ｇ+0+Ｐ1/ρ=Z2ｇ+ｕ2／2+Ｐ2/ρ+Σｈ（Z1-Z2）g=u2/2+6.5u2代入数据(8-2)×9.81=7u2,u=2.9m/s换算成体积流量VS=uA=2.9×π/4×0.12×3600=82m3/h10.用离心泵把20℃的水从

2、贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×10³a,水流经吸入管与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按Σｈf,1=2u²，入或排出管的流速ｍ/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07×10³a（表压）。试求泵的有效功率。解：总能量损失Σhf=Σhf+，1Σhf，2u1=u2=u=2u2+10u²12u²在截面与真空表处取截面作方程：z0g+u02/2+P0/ρ=z1g+u2/2+P1/ρ+Σhf，1（P0-P1）/ρ=z1g+u2/2+Σhf，

3、1∴u=2m/s∴ws=uAρ=7.9kg/s在真空表与排水管-喷头连接处取截面z1g+u2/2+P1/ρ+We=z2g+u2/2+P2/ρ+Σhf，2∴We=z2g+u2/2+P2/ρ+Σhf，2—（z1g+u2/2+P1/ρ）=12.5×9.81+（98.07+24.66）/998.2×10³10×2²=285.97J/kgNe=Wews=285.97×7.9=2.26kw12.本题附图所示为冷冻盐水循环系统，盐水的密度为1100kg／m³，循环量为36m。³管路的直径相同，盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.1J／kg，由B流至A的能量

4、损失为49J／kg，试求：（1）若泵的效率为70%时，泵的抽功率为若干kw？（2）若A处的压强表读数为245.2×10³a时，B处的压强表读数为若干Pa？解：（1）由A到B截面处作柏努利方程0+uA²2+PA/ρ1=ZBg+uB²／2+PB／ρ+9.81管径相同得uA=uB∴（PA-PB）/ρ=ZBg+9.81由B到A段，在截面处作柏努力方程ZBg+uB²／2+PB/ρ+We=0+uA²PA/ρ+49∴We=（PA-PB）/ρ-ZBg+49=98.1+49=147.1J/kg∴WS=VSρ=36/3600×1100=11kg/sNe=We×WS=147

5、.1×11=1618.1w泵的抽功率N=Ne/76%=2311.57W=2.31kw（2）由第一个方程得（PA-PB）/ρ=ZBg+9.81得PB=PA-ρ（ZBg+9.81）=245.2×10³1100×(7×9.81+98.1)=6.2×104Pa15.在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面的压强差。当水的流量为10800kg/h时，U管压差计读数R为100mm，粗细管的直径分别为Ф60×3.5mm与Ф45×3.5mm。计算：（1）1kg水流经两截面间的能量损失。（2）与该能量损失相当的压强降为若干Pa？

6、解：（1）先计算A，B两处的流速：uA=ws/ρsA=295m/s，uB=ws/ρsB在A，B截面处作柏努力方程：zAg+uA2/2+PA/ρ=zBg+uB2/2+PB/ρ+Σhf∴1kg水流经A，B的能量损失：Σhf=（uA2-uB2）/2+（PA-PB）/ρ=（uA2-uB2）/2+ρgR/ρ=4.41J/kg（2）.压强降与能量损失之间满足：Σhf=ΔP/ρ∴ΔP=ρΣhf=4.41×10³16.密度为850kg/m³，粘度为8×10-3Pa·s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）泪诺准数，并指出属于何种流型？

7、（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147×10³a，液体流经多长的管子其压强才下降到127.5×10³a？解：（1）Re=duρ/μ=（14×10-3×1×850）/（8×10-3）=1.49×10³>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-um）当ｕ=0时,y2=r2=2pum∴p=r2/2=d2/8当ｕ=ｕ平均=0.5ｕmax=0.5m/s时,y2=-2p（0.5-1）=d2/8=0.125d2∴即与管轴的距离r=4.95×10-3m(3)在1

8、47×103和127.5×103两压强面处列伯努利方程u12/2+PA/ρ+Z1g=u22/2