化工原理习题.doc

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1、.例1-1静力学方程应用如图所示，三个容器A、B、C内均装有水，容器C敞口。密闭容器A、B间的液面高度差为z1=1m，容器B、C间的液面高度差为z2=2m，两U形管下部液体均为水银，其密度r0=13600kg/m3，高度差分别为R=0.2m，H=0.1m，试求容器A、B上方压力表读数pA、pB的大小。解如图所示，选取面1-1¢、2-2¢，显然面1-1¢、2-2¢均为等压面，即。再根据静力学原理，得：于是=–7259Pa由此可知，容器B上方真空表读数为7259Pa。同理，根据p1=p1¢及静力学原理，得：所以=2.727´104Pa例1-2当被测压差较小时，为使压差计读数较大，以减小测量

2、中人为因素造成的相对误差，也常采用倾斜式压差计，其结构如图所示。试求若被测流体压力p1=1.014´105Pa（绝压），p2端通大气，大气压为1.013´105Pa，管的倾斜角a=10°，指示液为酒精溶液，其密度r0=810kg/m3，则读数R¢为多少cm？若将右管垂直放置，读数又为多少cm？解（1）由静力学原理可知：将p1=1.014´105Pa，p2=1.013´105Pa，r0=810kg/m3，a=10°代入得：=0.073m=7.3cm（2）若管垂直放置，则读数=0.013m=1.3cm可见，倾斜角为10°时，读数放大了7.3/1.3=5.6倍。例1-3一车间要求将20°C水

3、以32kg/s的流量送入某设备中，若选取平均流速为1.1m/s，试计算所需管子的尺寸。若在原水管上再接出一根f159´4.5..的支管，如图所示，以便将水流量的一半改送至另一车间，求当总水流量不变时，此支管内水流速度。解质量流量式中u=1.1m/s，m=32kg/s，查得20°C水的密度r=998kg/m3，代入上式，得：0.193m=193mm对照附录，可选取f219´6mm的无缝钢管，其中219mm代表管外径，6mm代表管壁厚度。于是管内实际平均流速为：m/s若在原水管上再接出一根f159´4.5的支管，使支管内质量流量m1=m/2，则：将d1=159-2´4.5=150mm=0.

4、15m，d=219-2´6=207mm=0.207m，u=0.95m/s代入得：m/s例1-420℃水以0.1m/s的平均速度流过内径d=0.01m的圆管，试求1m长的管子壁上所受到的流体摩擦力大小。解首先确定流型。查附录得20℃水的物性为：r=998.2kg/m3，m=1.005cP=1.005×10-3Pa×s，于是可见属层流流动。由式1-88得：N/m21m长管子所受的总的摩擦力N例1-5关于能头转化如附图1所示，一高位槽中液面高度为H，高位槽下接一管路。在管路上2、3、4处各接两个垂直细管，一个是直的，用来测静压；一个有弯头，用来测动压头与静压头之和，因为流体流到弯头前时，速度

5、变为零，动能全部转化为静压能，使得静压头增大为（p/rg+u2/2g）。假设流体是理想的，高位槽液面高度一直保持不变，2点处直的细管内液柱高度如图所示；2、3处为等径管。试定性画出其余各细管内的液柱高度。解如图1-25所示，选取控制面1-1面、2-2面、3-3面和4-4面。对1-1面和2-2面间的控制体而言，根据理想流体的柏努利方程得：..式中u1=0，p1=0(表压)，z2=0(取为基准面)，于是，上式变为：(1)这就是2点处有弯头的细管中的液柱高度，见附图2，其中比左边垂直管高出的部分代表动压头大小。同理，对1-1面和3-3面间的控制体有：(2)可见，3点处有弯头的细管中的液柱高度

6、也与槽中液面等高，又因为2、3处等径，故u2=u3，而z3>z2=0，故由式1、式2对比可知，p3/rgu3，对比式3、式2可见：例1-6轴功的计算如图所示，用泵将河水打入洗涤塔中经喷嘴喷出，喷淋下来后流入废水池。已知管道尺寸为f114´4mm，流量为85m3/h，水在管路中流动时的总摩擦损失为10J/kg（不包括出口阻力损失），喷头处压力较塔内压力高20kPa，水从塔中流入下水道的摩擦损失可忽略不计。求泵的有效轴功率。解取河面为1

7、-1面，喷嘴上方管截面为2-2面，洗涤塔底部水面为3-3面，废水池水面为4-4截面。河水经整个输送系统流至废水池的过程中并不是都连续的，在2-2面和3-3面之间是间断的，因此，机械能衡算方程只能在1-2、3-4之间成立。在1-1面和2-2面间列机械能衡算方程：..取河面为基准面，则z1=0，z2=7m，又u1»0（河面较管道截面大得多，可近似认为其流速为零），m/s，p1=0(表)，wf=10J/kg。将以上各值代入上式，得：式中p2由3-3面