化工原理题库(199006)

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1、六、计算题1、某牛顿型流体在圆、直、等径管内流动，在管截面上的速度分布可表达为：v=20y-200y2，式中：y—截面上任一点至管壁的径向距离，m；v—该点的点流速，m/s。试求：⑴管半径中点处的流速；⑵管壁处的剪应力。该流体的黏度为0.05Pa×s。5分(1)已知v=20y－200y2，则令，解得y=0.05m，即管半径R=0.05m当=0.05/2=0.025m，V=20y－200y2=20´0.025－200´(0.025)2=0.375m/s3分(2)=20(m/s)/m则tw=m=0.05×2

2、0=1.0N/m22分2、水在水平管内流动，截面1处管内径d1为0.2m，截面2处管内径d2为0.1m。现测得水在某流量下截面1、2处产生的水柱高度差ｈ为0.20m，若忽略水由1至2处的阻力损失，试求水的流量m3/h。10分4分zi、pi均按管中心线取值，因z1=z2，u2=4u1得∴h==0.20∴u1=0.511m/s4分。5分32令高于喷嘴出口5m处水流截面为2－2截面1－2截面间：p1=p2∵d2=1.2d1，u1d12=u2d22u2=3分由即u1=13.76m/s2分4、某厂如图所示的输

3、液系统将某种料液由敞口高位槽A输送至一敞口搅拌反应槽B中,输液管规格为φ38×2.5mm,已知料液在管中的流速为um/s,系统的Σhf=20.6u2/2J/kg。因扩大生产，须再建一套同样的系统,所用输液管直径不变，而要求的输液量须增加30%,问新系统所设的高位槽的液面需要比原系统增高多少?10分∵u1≈0≈u2p1=p2于是gZ1=gZ2+Σhfg(Z1-Z2)=Σhf=20.64分u==2.39m/s2分Z1′=Z2+20.6=15.14m2分增高为：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m2分3

4、25、用泵自贮油池向高位槽输送矿物油，流量为38.4T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m,管路总长(包括局部阻力)430m，进出口阻力不计。管径为φ108´4mm，油的黏度为3430cP，密度为960kg/m3,泵的效率为50%，求泵的实际功率。10分2分层流=1.622分列两截面柏方84分2分6、用离心泵经φ57×3.5mm的钢管,将敞口贮槽内的有机溶液(密度为800kg/m3,黏度为20cP)输送到反应器中。设贮槽内的液面离反应器内的液面高度保持16m，见附图。已知钢管总长度(包括局

5、部阻力当量长度)为25m，反应器内的压力恒定为4kgf/cm2(表压)，有机溶液输送量为6m3/h，泵的效率为60%，试确定泵的轴功率。10分层流2分2分列两截面柏方2分4分2分327、40℃水由高位槽经异径收缩管向下流动，40℃水的密度为992kg/m3，饱和蒸汽压pv=7.38kPa，当地大气压为97kPa。现拟d0取135mm，试问：当不计阻力损失，水在流经收缩管时会不会汽化？10分6管子出口流速u===14.0m/s2分∵14.0´(0.15)2=u0´(0.135)2∴u0=17.28m/s2

6、分由水槽液面至收缩管处排伯努利方程：∴p0=17.0´103Pa4分∵p0>pv，故收缩管处不会发生水汽化。8、如图所示，水从槽底部沿内径为100mm的管子流出，槽中水位稳定。阀门关闭时测得R=50cm，h=1.8m。求：⑴阀门全开时的流量⑵阀门全开时B处的表压(阀全开时Le/d=15，入管口及出管口的阻力系数分别为0.5及1.0，设摩擦系数λ=0.01815分阀关时：(ZA+1.8)×1000=0.5×13600ZA=5m2分⑴阀全开：对A-A和C-C截面外侧列伯努利方程：取Zc=0(基准面),4分解

7、出：u=3.02m/s3分⑵对A-A到B-B截面列伯努利方程：4分解出pB=1.76×104N/m2（表）2分329、在图示装置中，水管直径为Φ57×3.5mm。当阀门全闭时，压力表读数为0.3大气压,而在阀门开启后，压力表读数降至0.2大气压。设管路入口至压力表处的压头损失为0.5mH2O，求水的流量为若干m3/h？解：阀门全闭时，由P2=ρgH，即水槽液面距阀门中心线的高度为3.1m。4分Z1=H=3.1m，Z2=0，P1=0，P2=0.2×1.013×105Pa，u1≈0，Σhf/g=0.5mH2

8、O代入上式3.解得u2=3.24m/s2分2分10、如图示常温水由高位槽以1.5m/s流速流向低位槽，管路中装有孔板流量计和一个截止阀,已知管道为φ57´3.5mm的钢管，直管与局部阻力的当量长度(不包括截止阀)总和为60m,截止阀在某一开度时的局部阻力系数ζ为7.5。设系统为稳定湍流,管路摩擦系数l为0.026。(1)1-1.2-2截面列伯努利方程5分(2)阀前后：∵Dp=(ri-r)gR即8.438´103=(13.6-1)´103´9