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化工原理(第二版)习题答案

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第一章 1-1 0.898 kg?m?3

1-2 633mmHg 1-3 ?z?1.78m 1-4 H =8.53m 1-5 ?pAB?1720mmHg 1-6 318.2Pa ; 误差11.2℅

1-7 在大管中:m1?4.575kg?s?1,u1?0.689m?s?1,G1?1261kg?m?2?s?1 在小管中: m2?4.575kg?s?1,u2?1.274m?s?1,G2?2331kg?m?2?s?1 1-8 6.68m

解 取高位槽液面为1-1,喷头入口处截面为2-2面。根据机械能横算方程,有 gz1 + u12/2 + p1/ρ=gz2+u22/2+p2/ρ+wf

式中,u1 =0,p2 =0,u2 =2.2 m .s-1,p2 = 40*103 Pa,wf =25J.kg-1,代入上式得 Δz =u22/2g+p2–p1/ρg+wf/g

=2.22/2*9.81+40*103-0/1050*9.81+25/9.81 =6.68m 1-9 43.2kW

解 对容器A液面1-1至塔内管出口截面2-2处列机械能衡算式

22upup112 g z1 + + +we=gz2++2+wf 2?2?已知 z1=2.1m,z2 =36m , u1 =0, u2的速度头已计入损失中,p1=0, p2=2.16*106 Pa,

wf =122J.kg-1, 将这些数据代入上式得

we = (z2-z1)g+p2/ρ+ wf

=(36-2.1)*9.81+2.16*106/890+122

=333+2417+122=2882J.kg-1

泵的有效功率Ne=wems=2882*15/1000=43.2kw 1-10 (1) 4.36Kw;(2) 0.227MPa

1-11 B处测压管水位高,水位相差172mm 1-12 H=5.4m,pa=36.2kPa

解 在截面1-1和2-2间列伯努利方程,得

22u1p1u2p g z1 + + =gz2++2

2?2?即

p1?p2?2u2?u12 (a) ?g(z1?z2)?2 z1、z2 可从任一个基准面算起(下面将抵消),取等压面a-a ,由静力学方程得

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p1+ρg(z1-z2)+ ρgR=p2+?HggR 即

P1?P2??g(z1?z2)??Hg???gR (b) ?由式(a)和式(b)可得

2u2?u12?Hg??13600?1000??gR??9.81?80?10?3?9.89J.kg?1 (c) 2?1000又由连续性方程知 u2= u1(d1/d2)2= u1? (125/100)2=1.252 u1 代入式(c)得 (1.252 u1)2 - u12=2?9.89 u1=3.70m.s-1 于是 u2=1.25? 3.70=5.78

2

2

m.s?1

?1喷嘴处 u3= u1(d1/d3)=3.70?125/75)2=10.28m.s在截面0-0与3-3间列机械能衡算式

H= u32/2g=10.282/2?9.81=5.39m 在截面0-0与a-a间列伯努利方程 H=u22/2g+ pA/ρg

2u2?ρ=1000*9.81*5.39-5.782/2 *1000 故有 pA=ρgH-2

=36.2? 103Pa

1-13 d≤39mm

1-14 水0.0326m·s-1,空气2.21m·s-1 1-15 (1) 38.3kPa; (2) 42.3% 1-16 不矛盾 1-17 答案略

1-18 (1) 第一种方案的设备费用是第二种的1.24倍;

(2) 层流时,第一种方案所需功率是第二种的2倍;湍流时,第一种方案所需功率是第二种的1.54倍 1-19 0.37kW 1-20 2.08kW

1-21 0.197m;不能使用 解 (1)求铸铁管直径 取10℃氺的密度ρ=1000kg.m?1,查附录五知?=1.305 ? 10?3Pa.s

取湖面为1-1面,池面为2-2面,在面1-1与面2-2间列机械能衡算方程

22u2?u1p?p2?1?wf g?z?2?优秀学习资料 欢迎下载

因u1、u2、p1、p2皆为零,故g?z= 式中,?zwf (a)

?lu28??10003002??()?5.62945m , wf??代入式(a)得 d2?2d23600d5 9.81 ? 45=5.629?d5

d5=0.01275? (b)

现知VS很大,Re也大,故?的初值可取小些。设?=0.02,?的范围约为0.02-0.03,代入式(b)解得

d =(0.01275?0.02)0.2=0.191m 检验?值:

新铸铁管的绝对粗慥度 Re=

?=0.03mm,则

?/d=0.3/191=0.00157

?Vs?ud1000?300/36005

???=4.2610 ?3?(?/4)d?(?/4)?0.191?1.305?100.23?68???=0.100?????dRe?68??=0.100?0.00157??4.26?105??0.23=0.02316

可见初设的?偏小,故需进行迭代计算。再设?=0.02316,代入(b)得 d=0.1968m

?0.3于是 ?=0.00152

d196.81000?300/3600?4.13?105 Re=?5(?/4)?0.1968?1.305?1068?????0.100????dRe???0.23?0.100?(0.00152?68)0.23?0.02302 54.13?10??与???数据相近,故迭代一次即可结束。对d取整为0.2m即200mm

(2) ?=1mm时,核算是否能满足引水量为300m3?h?1的要求

?=1/200=0.005 d1000?300/36005Re= ?4.067?10?3(?/4)?0.2?1.305?10

??0.100?(0.005?代入式(b)得 d=0.207m

68)0.23?0.0298 54.067?10可见,d=0.2m的管子不能满足在?=1mm时引水量不变的要求,为此应将管径取为210mm才行。 1-22 66.5L·min-1

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1-23 (1) 0.54m·s-1 ;(2) R1=10.65cm,R2=17.65cm 1-24 输送能力变小,阀门前压力变大

1-25 u1=7.25 m·s-1,u2=10.52 m·s-1;风机出口压力p=65.2mmH2O 解 (1)求u1,u2

根据并联管路的特点,知wf1?wf2

2l1u12l2u2 即 ?1 ??2d12d22现l1?2l2,d1?d2,故上式化简为

2 2?1u12??2u2 (a)

又根据质量衡算可得

2(?/4)d12u1?(?/4)d2u2?2(?/4)du2 u1d21?ud2?2ud22

0.152u1?0.152u2?10?0.2u1?u2?17.78 (b)

由(a)(b)求u1,u2需试差。 初设?1??2,则由(a)得 u2?2u1 代入(b)得

u1=7.36 m?s?1

于是 u2=17.78- u1=17.78-7.36=10.42m?s?1 检验以上数值的准确性:

查附录六知30℃空气?=1.165kg..m-3, ??1.86?10?5Pa.s,则

Re1?Re2??u1d11.165?7.36?0.15??6.915?104 ?5?1.86?10?u2d21.165?10.42?0.15??9.790?104 ?5?1.86?10?0.05?0.000333d1d2150?680.2368?1?0.100(?)?0.100?(0.000333?)0.23?0.0217 4d1Re16.915?10????2?0.100(?d2?680.2368)?0.100?(0.000333?)0.23?0.0205 4Re29.790?10与初设值稍有偏差,再将?1=0.0217,?2=0.0205迭代入(a)(b)得 u1?7.24m?s?1,u2?10.54m?s?1

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检验:

1.165?7.24?0.15?6.802?104?51.86?10

680.23?1?0.100(0.000333?)?0.021846.802?10Re1?1.165?10.54?0.154?9.903?101.86?10?5

680.23?2?0.100(0.000333?)?0.020549.903?10Re2?与第一次迭代值很接近,故所得结果为u1?7.24m?s?1,u2?10.54m?s?1 (2)求风机出口处压力

设风机出口处压力为p。 根据风机出口与管出口间的机械能衡算,有

l1u12lu2 p??pf支管1??pf总管??1????

d12d2807.24220?30102?0.0218???1.165????1.165 0.1520.22?355.0?14563??0.05总管 ??0.000 25d2001.16?5?100.25 Re? 10?1.2?53?31.8?610?68680.23??0.100(?)0.23?0.100(0.00025?)?0.0194 5dRe1.253?10于是 p?355.?01-26 11.3m

145?630.?019P4a1-27 (1) 10.19m3?h?1; (2) 方案二可行

1-28 当阀门k1关小时,V1 ,V减小,V2增加,pA增加 1-29 表压为492.3kPa 1-30 7.08 1-31 634

kg?s?1

kg?h?1

1-32 9.8 倍

第二章

2-1 0.7 2-2 (1)管路特性方程 (2) 绘制管路特性曲线图,可得

化工原理(第二版)习题答案

优秀学习资料欢迎下载第一章1-10.898kg?m?31-2633mmHg1-3?z?1.78m1-4H=8.53m1-5?pAB?1720mmHg1-6318.2Pa;误差11.2℅1-7在大管中:m1?4.575kg?s?1,u1?0.6
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