化工原理作业答案.doc

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1、化工原理作业答案第一章流体流动习题解答1.解：（1）1atm=101325Pa=760mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力所以出口压差为p=N/m2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为Pa2.解：T=470+273=703K，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4×273703×2200101.3=10.858kg/m

2、33.解：由题意，设高度为H处的大气压为p，根据流体静力学基本方程，得dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，根据题意得，温度随海拔的变化关系为T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR（293.15-4.8×10-3H）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分，101325pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为lnp101325=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平

3、面处的压力为101325Pa，则高山顶处的压力为p山顶=101325×330763=45431Pa将p山顶代入上式ln45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526解得H=6500m，所以此山海拔为6500m。7.解：（1）在A—A’，B—B’两截面间列伯努利方程，得其中=0，=，=2.2J/kg化简为由题目知：输水量m3/hm3/sm/sm/s查表得20℃水的密度为998.2kg/m3所以J/kg12/12化工原理作业答案Pa（2）若实际操作中水为反向流动，同样在两截面间列伯努利方程，得其中=0，=，=2.2J/kg化简为由于流量没有变，所以两管内的速度没有变，将

4、已知数据带入上式，得Pa8.解：查表1-3，选取水在管路中的流速为u=1.5ms，则求管径d=qvπ4u=2536000.785×1.5=76.8mm查附录13进行管子规格圆整，最后选取管外径为83mm，壁厚为3.5mm，即合适的管径为Φ83mm×3.5mm。9.解：（1）管内流体的质量流量qm=ρqv=π4d2ρu有上式得出质量流速为ρu=qmπ4d2雷诺数Re=duρμ=d×qmπ4d2μ=0.2×120036000.785×0.222×10-5=1.06×105>2000所以该气体在管内的流动类型为湍流。（2）层流输送最大速度时，其雷诺数为2000，于是质量流速可通过下式计算：ρ

5、u=Reμd=2000×2×10-50.2=0.2kg(m2∙s)所以层流输送时的最大质量流量qm=π4d2ρu=0.785×0.22×0.2×3600=22.608kgh11.解：（1）根据题意可算出：mm，mmmm通道截面积m2润湿周边mm=0.218mm（2）=40m3/h=0.011m3/s12/12化工原理作业答案m/s故该流型为湍流。15．解：如图所示在截面间列伯努利方程式，以A点所在水平面为基准面，则：其中，m，m/s由题目已知可得m/s根据流体静力学方程：m所以m17.解：（1）取高位槽水面为上游截面，管路出口内侧为下游截面，在两截面之间列伯努利方程：以地面为基准面，则

6、m，m，，==，化简得m/sm3/h（2）在截面与截面间列伯努利方程：12/12化工原理作业答案其中，于是上式可化简为阀门从全开到关闭的过程中，逐渐减小（∑hf1→A也随之减小），由上式可以看出，左边的值不断增大，而不变，所以截面位置处的压力是不断增大的。21.解：在储槽水面和管路出口截面之间列伯努利方程，可得以储槽水面为基准面，则，m，，，kPa化简为(1)m/s查表：20℃乙醇的密度为789kg/m3，黏度为Pa·s，雷诺数取管壁粗糙度mm根据和查图得查表得：90°标准弯头，全开的50mm底阀，半开的标准截止阀所以J/kg将数据代入（1）式中，得所需外加功为：J/kg23.解：（1

7、）在截面与截面间列伯努利方程，得12/12化工原理作业答案（1）以截面为基准面，则=0（表压），kPa（表压），，m，于是（1）式化简为即解得m/sm3/h（2）Pa第四章传热2.如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t2=300oC，t3=50oC。求内壁温度t1。设炉壁由单层均质材料组成。已知：T2=300oC，T3=50oC求：T1=？解：∵∴T1－T3＝3（T2－T3）T1＝2(T2－T3)+T3