化工原理课后习题答案详解

由天下分享时间：2024/12/20 19:17:54 加入收藏我要投稿点赞

②旧管:Re?4.72?104,?/d?0.3/27?0.011.查得??0.041201.202?hf?0.0410.027?2?21.9J/kg ?旧管阻力/新管阻力?21.9/15.8?1.39

32．某流体在光滑圆直管内湍流流动，设摩擦系数可按布拉修斯公式计算。现欲使流量加倍，管长不变，管内径比原来增大20%，问：因摩擦阻力产生的压降为原来的多少倍。

解：8??lV2?hf??2d5?0.31648lV2V1.75??4V?0.25?2d5d4.75()??d?f2f1当V2?2V1,d2h??1.2d.则?h1V21.75d14.7521.75?()()??1.41V1d21.24.75

33．如图所示，某液体在光滑管中以u=1.2m/s流速流动，其密度为920kg/m，

粘度为0.82cP。管内径为50mm，测压差管段长L=3m。U形压差计以汞为指示液。试计算R值。

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2 2 R 习题33附图解：在1--1与2--2间列柏努利方程：

gz1+u12/2+p1/? = gz2+ u22/2+p2/?+?hf 或(pm,1－pm,2)/? = ?hf (u1= u2)

l?(?i－?)gR/? = (0.3164/Re0.25)?d?u2/2

du?其中Re =?= 0.05?1.2?920/(0.82?10-3) = 6.73?104 则(13.6-0.92)?103?9.81R/920=[0.3164/(6.73?104)0.25]?(3/0.050)?(1.22/2)

?R = 6.28?10-3 m 34．有一高位水槽，其水面离地面的高度为H。如图。水槽下面接有2”普通壁厚水煤气钢管130m长，管路中有1只全开的闸阀，4只全开的截止阀，14只标

准 90°弯头。要求水流量为10.5m3/h，设水温20℃，ε=0.2mm，问：H至少需多少米？

解：管子规格：?60?3.5mm,d?53mmU?10.5/3600?4

(0.053)2?1.32m/s,Re?0.053?1.32?103/0.001?7.0?104

?/d?0.2/53?3.77?10?3，查得??0.0292截止阀（全开）?＝6.4，le＝17m闸阀（全开）?＝0.17，le＝0.34m900标准弯头?＝0.75，le＝1.6m突然缩小（A小/A大?0）?＝0.51.322130?0.34?4?17?14?1.61.322方法一：gH?1.5??0.0292??20.0532H?10.93m1301.3221.322方法二：gH?0.0292?＋（0.17?4?6.4?14?0.75＋1.5）?0.05322H?9.71m 35．承第34题，若已知H=20m，问水流量多少m3/h？

解：设??0.029130?0.34?4?17?14?1.6U29.81?20?(1.5?0.029),U?1.79m/s0.0532Re?0.053?1.79?103/0.001?9.49?104,?/d?0.2/53?3.77?10?3.查得??0.029所设?正确，计算有效。V??4(0.053)2?1.79?3600?14.2m3/h

36．有两段管路，管子均为内径20mm、长8m、绝对粗糙度0.2mm的直钢管，其中一根管水平安装，另一根管铅垂向安装。若二者均输送20℃清水，流速皆为1.15 m/s。竖直管内水由下而上流过。试比较两种情况管两端的额修正压强差与压强差。要用计算结果说明。

解： Re?0.020?1.15?103/0.001?2.3?104,?/d?0.2/20?0.01,查得??0.040581.152?hf?0.04050.0202?10.7J/kg（与管向无关）

①水平管：Pm,1?Pm,2?P1?P2

2U12Pm,2U2??????hf?(U1?U2)?2?2Pm,1?Pm,1?Pm,2?P1?P2???hf?1000?10.7?1.07?1.07?104Pa②铅垂管。流体向上流动：Pm,1?Pm,2?1.07?104Pa??(计算同①）?Pm,1?Pm.,2?(P1???gZ1)?(P2???gZ2)?P1?P2?(Pm,1?Pm,2)???g(Z2?Z1)?1.07?104?103?9.81?8?8.92?104Pa

37．有A、B两根管道并联。已知：lA=8m，dA=50mm，lB=12m，dB=38mm（上述l中包含了局部阻力，d指内径）。流体工质是常压、20℃的空气（按干空气计）。总流量是200kg/h。问：B管的质量流量是多少？分支点与汇合点的局部阻力可略。ε皆为0.2mm。

[解]空气：??1.205kg/m3,??1.81?10?5Pa?sA管：?/dA?0.2/50?0.004,在阻力平方区，?A?0.0285B管：?/dB?0.2/38?5.26?10?3,在阻力平方区，??B?0.031设?A?0.0285,?B?0.031WA?WB5dA??B?lB?5dB??A?lA(50/89)5?0.031?12?2.540.0285?8WA?200(2.54/3.54）?143.5Kg/h4?143.5/3600?5.61?104,?/d?0.004,查得 ?'A?0.0302?5??0.050?1.81?10WB?200?143.5?56.5kg/hRe,A?4?56.5/3600?2.91?104,?/dB?5.26?10?3,查得?'B?0.034?5??0.038?1.81?10再设?A?0.0302,?B?0.034,算得WA/WB?2.58Re,B?‘WA?144Kg/h,WB?56kg/h,Re,A?5.63?104,查得??0.0302,Re,B?2.88?104,查得?'B?0.034因核算得的?A,?B值与原设的一致，故WA?144Kg/h,WB?56Kg/h

38．某水塔供水流程如附图的a)图所示，管长为L。现需增加50%的流量，拟采用b)流程。b)流程中各管管径均与a)流程的相同，其L/2管长为两管并联。设局部阻力不计，所有管内流体流动的摩擦系数λ值均相等且为常数。问：b)方案能否满足要求。

8?lV128?(1/2)(V2/2)28?(1/2)V22解：(A)H?25(B)H??25?gd ?gd?2gd5

1V2212?V???V2,V2?1.265V1242(B)不满足流量增加5000的要求。

2139．某七层的宿舍楼，第四至第七层楼生活用水均来自房顶水箱。如图。若总输

111''''水管为 2普通壁厚水煤气钢管，各层楼自来水支管为 2普通壁厚水煤气钢管。所用的阀皆为截止阀。水箱内水深2m。有关尺寸示于附图。试计算：（1）只开七楼的阀且阀全开时，V7为多少？（2）当四楼及七楼的阀都全开，五、六楼的阀全关，V4及V7及各为多少？计算支管阻力时只计入局部阻力，直管阻力可略。设λ皆为0.040。

解：总管为?48?3.5mm,d总?41mm.支管为?21.25?2.75mm,d?15.75mm,全开阀门阀，??6.4;突然缩小（A小/A大?0），??0.5,三通（直入旁出）,Le?1.2m;三通（直通），Le?0.35m①只开七楼得阀：总管U?(15.75/41)2U7?0.1476U77U7)2U21.22.2(0.14769.81?4.2?(6.4?0.04?1)?(0.5?0.04)0.0157520.0412?U7?2.81m/sV7?5.47?10?4m3/s②只开四.七楼的阀:2.28(V4?V7)2(9.81?15.6)?(0.5?0.04)20.041?(0.041)48V721.2?(6.4?0.04?1)2?(9.81?11.4)40.01575?(0.01575)8V428V4211.4?3?0.351.2?(0.04)2?(6.4?0.04?1)240.0410.01575?(0.041)4?(0.01575）化简，得153.04?7.59?105(V4?V7)2?111.8?1.376?108V72?1.411?108V42经试差得：V4?1.035?10?3m3/s,V7?5.348?10?4m3/s

40．用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。水槽敞口。塔内表压为0.85at。水槽

水面至塔内水出口处垂直高度差22m。已知水流量为42.5m3/h，泵对水作的有效功为321.5J/kg，管路总长110m（包括局部阻力当量管长），管子内径100mm。试计算摩擦系数λ值。

解：1--1与2--2间列柏努利方程：

gz1+u12/2+p1/?+Ws = gz2+ u22/2+p2/?+?hf z1= 0，z2= 22 m，u1= 0，p1(表)= 0

V?u2= A=42.5/(4?0.12?3600) = 1.50 m/s

p2= 0.85at = 0.85?9.81?104 = 8.34?104 Pa

?Ws= gz2+u12/2+p2/?+?hf 即321.5= 9.81?22+1.502/2+8.34?104/103+?hf ??hf = 21.2 J/kg

l?le110??2?du/2 = 01.?1.502/2 = 21.2 ??= 0.0171 ?hf =

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41．35℃的水由高位槽经异径收缩管向下流动。如图。若不考虑流动阻力，为保证水在流经收缩管时不发生汽化现象，收缩管的管径应限制在多大尺寸以上？当地大气压为1atm，35℃的水的密度为994kg/m3，饱和蒸汽压为5.62kPa。H=12m，h=8m，d=150mm（内直径）。

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