化工原理 课后习题答案

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1、第一章 流体流动与输送2、将以下压力单位换算为 KPa，且各用表压和绝对压表示。（1）0.4kgf/cm解：1kgf=9.81N 2/4.0cmkgfkPa24.39108.94Pa.3kPaPOmHkakPPgakmHgkPaPOk4.98.2310.3)(53.210.831.07646.134.3107625)(381.03.49.105026.24923真大真 真大真 大表表 大表大表 真 空 度）（ （ 真 空 度 ）（ 表 压）（ 解 ：）（4、当地大气压为 750mmHg 时，问位于水面下 20m 深处的绝对压是多少 Pa 和 atm?解：由题意可得： PamHg510.750

2、PahP 531096.2810.2atmat 9.013./96.255Q又6、管子的内经是 100mm，当 277K 的流速是 2m/s 时，求体积流量 V 时和质量流量 。时G解：由题意可得： hKgVGmdusmdhu /1065.0.156.4.3724.10/2 3时时 时 8、相对密度为 0.91 的椰子油沿内径是 156mm 的钢管输送，如果质量流量是 50t/h，求体积流量和流速。解：由题意可得： smsVuGKgdshtT /79.0)156.(4/0./983)/(.160/5/02333水10、相对密度为 0.9 的料液从高位槽自动流入精馏塔中，塔内表压为 410 Pa

3、,为了保持管内流速为 2m/s。试求高位槽内液面距塔进口的垂直距离。 （已知损失能量为 24.5J/，当地大气压是 1010Pa）解：由题意可得：取高位槽液面为截面 1-1，精馏塔液面为截面 2-2，取截面 2-2 为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程mzkgJhkg PaPaPusmzPPugz23.7 5.24109.2081.9081.9/5.4/. 104.10410.020?21 3523 55251112 解 之 得 ：将 上 述 数 据 代 入 ， 得， ，已 知 损 大表大损12、浓度为 的糖液（黏度 、密度为 ）,从加压容器经内径 6mm 的短管出。问当%60cp603/1

4、280mKg液面高于流出口 1.8m 时，糖液流出的体积流量为多少？假定无摩擦损失，液面上的压力为（表压） ，出口为 (一个大气压) 。2/715.cmkgfat解：取加压容器口为截面 1-1，高位槽液面为截面 2-2.取截面 1-1 为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程 hmduVsmzkg PaPaPumzEPuz /2.1360).(41.3024/.187.8.98.8.9/120 1073.105.894.103.1103.?08.23252513 545525112121 时 大表损解 之 得 ：将 上 述 数 据 代 入 ， 得， ，已 知14、已知水的流量是每秒 15L，温度

5、为 277K，在 钢管内流动，试确定水的流动形态。4解：从本书附录中查得水在 277K 时 流 。水 在 管 中 的 流 动 态 为 湍则 ,40Re128505674.1.9/.)(/ 1.00,5674.,10. 323 dusmsV mdcpmkg16、从水塔引水至车间，采用 10.16cm 水管，其管路的计算总长度（包括直管和管件阀门的当量长度）为150m，设水塔内水面维持恒定，且高于排水管口 12m，水温为 12，试求此管路中水的流量。解：设水塔截面 H，排水管口截面 2-2，并以截面 2-2 为基准面，列出两截面间伯努利方程 )(0,0)(0)(0,12,0221221 无 泵，表

6、 压，表 压已 知 损 HuPmzhguguPz查得水在 12时， 3/7.9khmudVsmsudusmusmugdlhsPau/3.9603.)106.(4.3604/.15107.20236.9Re/.,.0.15202. 0158.ee3236.7.981RRe/8.260.)1(12)(036.22 553231 时损损 量 为则 该 系 统 每 小 时 水 的 流因 此 与 假 设 值 相 等查 得算 得 得） 再 假 设（ 不 符 ， 需 重 新 假 设与 假 设此 曲 线 ， 得值 ， 查根 据 此 为 ：时 ， 管 内 的校 核 假 设 是 否 正 确 ， 当得假 设 ）（设

7、 管 内 流 速 为 ， 代 入 伯 努 利 方 程 得18、某车间排出的冷却水温度为 65，以 德流量注入一贮水池中，同时用一有水泵连续地将此冷hm/3却水送到一凉水池上方的喷头中。冷却水从喷头喷出，然后落到凉水池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头前要保持 50kPa（表压）的压力，喷头入口比贮水池水面高 2m，吸入管路和压出管路的损失压头分别为 0.5m 和 1m，试计算下列各项：（1）选择一台合适的离心泵，并计算泵的轴功率。（2）确定泵的安装高度（以本地区大气压计，管内动压头可忽略不计）解：已知 mhuPaPmz 5.101052123112 损，水的65查 得 kkg./.983，

8、对该系统列伯努利方程，得 huzH 7.851.9283052)(11212 损在泵附录中查得 符合要求，其主要性能如下：20651Is流量60 轴功率 2.61kW 扬hm/3程11.8m 转速1450 效率74% 汽蚀余in/r量2.5m轴功率： kWN57.2109836.2mhgPzv 9.351.281.92305133 损允 许允 许 第二章 流体与粒子间的相对运动过程1、 计算直径 d 为 80 ，密度 的固体颗粒，分别在 20空气和水中的自由沉降速度。m3/280mkgs解：（1）在 20水中： 3/101. kPa水水 ，设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律得： smgdus

9、/1028.601.8.9)2()0(18)( 3620 核算： smu/1028.65.Re30360所 以 假 设 成 立 ，（2）在 20空气中的黏度为 ， 35/29.73.1kgPa设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律算出：smgdus /564.010.881.).()0(8)( 52620 核算：37.73.129.64Re50 所以假设不成立，再假设在过渡区，由斯托克斯定律得：smudsu ugs/48.0192Re1 89.21073.48/48.0 )1073.29.8(3.11.9)0(7.0Re)(27.356 6.05666.0 假 设 成 立核 算 ：解 之 得Q2、

10、 一种测定黏度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液体，记录钢球下落一定距离的时间。今测得刚球的直径为 6mm，在糖浆下落距离为 200mm 所用时间是 6.36s。已知钢球密度为 7800，糖浆密度为 1400 ，试计算糖浆的黏度。3/kg3/kg解：假设在层流区进行，由斯托克斯定律得：sPaduSadus 9.3106.14620Re9.3188.9)7()06(.2302320所 以 假 设 成 立 ，核 算 ：解 之 得 ：3、 粒径为 90 ，密度为 3500 的球形颗粒在 20的水中作自由沉降，水在容器中的深度为m3/kg0.6m，试求颗粒沉降至容器底部需要多长时间？解：

11、假设在层流区进行，由题意查表得：在 20水中 ，黏度为3/10mkgsPa01.由斯托克斯定律得： )(35.410.6 194.001.9Re /.88.)35()(18)(20 260 2220 sustdu sgus 所 以 假 设 成 立核 算 ： 4、 某颗粒直径为 3.5mm，密度为 1500 ，试求其在常温水中的沉降速度，如果将该物粒放在同样3/mkg的水中，测得其沉降速度为 ，试求其粒径为多少？2.0解：常温水 sPak1./13，假设在层流区进行，由斯托克斯定律得：smu ugduu smgduss/279.0)01.53(18.5.3Re)(27.0 169001.345.

12、3e /34.88.)5().(8)( 6.0.330 6.002320解 之 得 ： 仑 公 式 可 得 ：设 在 过 渡 区 进 行 ， 由 艾所 以 假 设 不 成 立 ， 再 假核 算 ： smud/279.01Re 5.97.2733所 以 假 设 成 立由 于核 算 ： 由第一问可知 0.2m/s 接近 0.279m/s，由艾仑公式得：mddgdus6.202.0)1.(18.9)5(7.20Re. 6.6.0所 以 粒 子 的 直 径 为解 之 得 ： 5、 密度为 1800 的固体颗粒在 323K 和 293K 水中按斯托克斯定律沉降时，沉降速度相差多少？如3/kg果微粒的直径

13、增加一倍，在 323K 和 293K 水中沉降时，沉降速度又相差多少？解：在 293K 时 sPam01.,/1013在 323K 时 sPamkg4232 109.5,/1.98由斯托克斯公式可得 27260122600 1048.)(7.3,1)(?7.3)(dduudus可 得代 入倍 ， 则若 直 径 增 加将 上 式 数 据 代 入 得 ，6、对密度为 1120 ,含有 20%固相的悬浮液进行过滤，在过滤悬浮液 15 后，能获得湿滤渣的量是3/mkg 3m多少？已知滤渣内含水分 25%解：由题意得 kgkgV480480%75201%)251(0能 获 得 湿 滤 渣 的 量 是7、

14、 在实验室中用板框式压滤机对啤酒与硅藻土的混合液进行过滤。滤框空处长与宽均为 810mm，厚度为45mm，共有 26 个框，过滤面积为 33 ，框内总容量为 0.760 。过滤压力为 2.5 （表2m3m2/cmkgf压） ，测得过滤常数为： ， ，滤渣体积与滤液体积之比sK/1052/01.qe。试计算：3/08.mc（1）过滤进行到框内全部充满滤渣所需过滤时间；（2）过滤后用相当于滤液量 1/10 的清水进行横穿洗涤，求洗涤时间。解：（1）框内全部充满滤渣，则 33 5.908.76760. mcVmV液，过滤面积 29.532AqA液， min0.317981)2.0( 5sKqe得 ， 得由 （2） min9.2109.65)( 5./109.6)3.09(81)(8)(41)(3.0.43 34252 weEwedV smVKAdVmAq则洗 涤 水 体 积洗 涤 速 率 液8、 在 的恒压下过滤某种悬浮于水中的颗粒。已知悬浮液中固相的质量分率为 0.14，固相Pa5103.的密度为 2200 ，滤饼的空隙率为 0.51，过滤常数为 ，过滤面积为 453/mkg smK/108.225过滤阻力忽略不计，欲得滤饼体积为 0.5