化工原理典型习题解答

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1、11一、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)由得(2)由得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

2、C．1.175倍D．1.185倍解：由得所以又由完全湍流流动得所以而11所以3、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

3、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)由得所以(2)由，得，所以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11得而所以(2

4、)由得所以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)由得(2)由得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°11C，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

5、热量的C。A．5%B．6%C．7%D．8%解：由，得11二、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rHg，测压连接管内充满常温的水，密度为rw，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。解：，，，，而，所以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rHg，其他管内均充满水，其密度为rw，U形管压差计的读数为R，两测压点间的位差为h，试求a、

6、b两测压点间的压力差。解：由11所以所以3.某流体在水平串联的两直管1、2中稳定流动，已知，，。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。解：由，得所以所以所以，又，11所以，所以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：由得5.用一离心泵将冷却水由贮水池

7、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，试求：1.管路特性曲线2.泵工作时的流量和扬程知：11求：(1)(2)、解：(1)由得(2)而所以解之：所以6.现有一台离心泵，允许吸上真空度，用来输送20°C的清水，已知流量为20m3/h，吸入管内径为50mm，吸入管的全部阻力损失为，当地大气压为10mH2O。试计算此泵的允许安装高度为多少米？解：8.外径为50mm的不锈钢管，外包6mm厚的玻璃纤维保温层，其外再

8、包20mm厚的石棉保温层，管外壁温为300°C，保温层外壁温为35°C，已知玻璃纤维和石棉的导热系数分别为0.07W/(m×K)和0.3W/(m×K)，试求每米管长的热损失及玻璃纤维层和石棉层之间的界面温度。11解：所以9.某液体在一直管内（忽略进口段的影响）稳定强制湍流流动，该管内径为20mm，测得其对流传热系数为a，现将管内径