化工原理典型习题解答.pdf

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1、化工原理典型习题解答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22lu64lu32μlu解：(1)由h=λ⋅⋅=⋅⋅=fduρ2d2d2ρdμ224h2f2u2d1⎛⎜d1⎞⎟⎛⎜d1⎞⎟⎛⎜d1⎞⎟4得==⋅==2=162⎜⎟⎜⎟⎜⎟huddddf112⎝2⎠⎝2⎠⎝2⎠22lu⎛ε⎞lu(2)由hf=λ⋅⋅=f⎜⎟⋅⋅d2⎝d⎠d245h2f2

2、u2d1⎛⎜d1⎞⎟d1⎛⎜d1⎞⎟5得==⋅==2=322⎜⎟⎜⎟huddddf112⎝2⎠2⎝2⎠2．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22pupu1122解：由gz++=gz+++Σh12fρ2ρ2得Σh=Σhf1f2()2()2l+le1u1l+le2u2所以λ⋅⋅=λ⋅⋅12d2d2又由完全湍流流动1⎛ε⎞得λ=f⎜⎟⎝d⎠22所以()l+l⋅

3、u=()l+l⋅ue11e22π2而V=uA=u⋅d4V2u2()l+le11所以====.11547Vu()l+l.07511e23．两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33玻璃球的密度为2500kg/m，水的密度为998.2kg/m，水的粘度为-33-51.005×10Pa⋅s，空气的密度为1.205kg/m，空气的粘度为1.81×10Pa⋅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，

4、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．13.5932()dρ−ρgs解：(1)由u=t18μ18μut得d=()ρ−ρgs()−3dwρs−ρaμw(2500−.1205)×.1005×10所以===.9612()−5dρ−ρμ()2500−9982.×.181×10aswa2()22dρ−ρuusTT(2)由u=⋅，K=rc18μRgR2()dρ−ρ18μusr得u=⋅gK，d=rc18μ()ρ−ρgKsc()−3dwρs−ρaμwKca(2500−.1205)×.1005×10×2所以===13.593()−

5、5dρ−ρμK()2500−9982.×.181×10×1aswacw34.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/m，空气3-5的密度为1.205kg/m，空气的粘度为1.81×10Pa⋅s。则-5(1)在层流区沉降的最大颗粒直径为B×10m。2A．3.639B．4.639C．5.639D．6.639-3(2)在湍流区沉降的最小颗粒直径为C×10m。A．1.024B．1.124C．1.224D．1.324duρt解：(1)由Re=μμRe得u=tdρ2()dρ−ρgs而u=t18μ2(−5)218μRe18×.181×10×1−5所以d=

6、3=3=.4639×10mρ()ρ−ρg.1205×()5000−.1205×.9807sd()ρ−ρgs(2)由u=.174tρd(ρs−ρ)gμRe得.174=ρdρ()22dρs−ρgμRe=222ρ.174dρ所以μ2Re2d(.181×10−5)2×10002−3d=3⋅=3=.1224×10m2()2.174ρρ−ρg.174×.1205×()5000−.1205×.9807s5.对不可压缩滤饼先进行恒速过滤后进行恒压过滤。4（1）恒速过滤时，已知过滤时间为100s时，过滤压力差为3×10Pa；过滤时间为4500s时，过滤压力差为9×10Pa。则过滤时间

7、为300s时，过滤压力差为C。4444A．4×10PaB．5×10PaC．6×10PaD．7×10Pa（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32-32320.75m，过滤面积为1m，恒压过滤常数为K=5×10m/s，qe=0m/m(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。3333A．0.386mB．0.486mC．0.586mD．0.686m解：(1)由Δp=aθ+b43×10=100a+b得49×10=500a+b3446×10两式相减，得6×10=400a，a==1504004所以b=3×10−