化工基础课后习题答案.pdf
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1、流体流动和输送八”0 2=2会1、液体高度:加 建 一 做g,P 12 00 器底所受的力:F =HApg=2.27 wx 0.7 8 5 x l2w2x l20 0|m5X9.814=2 1 =2 W压强:F 21kN 2 b /i r LA 0.7 8 5 x l2w2 指示液为8 4,其读数:&=智=中网氯化碳柱2、人孔面积:力=0 7 8 5 x 0.62=0.28 3雨2压力:F =pgh A=8 8 0 x 9,8 1(4-0.8)x 0.28 3 =岫好而用惜至1田枳A=T)H.=3.1 4 x 3 x 4 =3 7.7冽,槽壁所受压力:4F =8 8 0 x g x lx 3
2、7.7 =65 0 9 1 3-7 8 1 8=64 3.W3、,S 0,5 x 8 0 0 H =-=-=0.4 fnp 1 0 0 04、笈=血包=竺竺2=6活p 1 0 0 0tf =A=1 20 0 0 =1 2 2 w用 1 0 0 0 x 9.8 16、(1)求空气的体积流量流通截面:j=%二 d?=3 8 x 0.7 8 5 x 0.0 22=0.0 1 2 活 24 体积流量:加3qv=v =1 0 x 0.0 1 2=0.1 2 S(2)求质量流量表压:p 250f72f72 Hg 25 0 x 3 3.3kFci A A a D7 60 绝压:P =1 0 L 3+3 3.
3、3 =1 3 4.6爪a空气的平均分子量:必=21%x 3 2+7 9%x 28 =2 9当时温度:7=27 3 +5 0 =3 23及pM*134.6x29 kgp=-=-=1.4J-空气密度:b 8.314x323 m 质量流量:(?m=(?vp=0.12x1.45=0.174sv=c 7 =0.62xj2x9.81x0.5=1.942仝7*、对容器A 孔口流速:S体积流量:/=v=l,942 x 0.785 x 0.0252=9.53xl0-4 S 流出的总体积:V=0.785xl2(1.5-0.5)=0.785Z3液体降至0.5m处所需时间:用L 824s9 53x10 剩余部分为非稳
4、定流动,所需时间:2A4H _ 2X0.785X12XTQ3c a ,O 62xO.785xO.O252 x72x9.81=824S对于容v=c h =0.62x72x9.81x1,5=3.36-B S加3qv=vA=3,36 x 0.785x 0.0252=1.65xl0-3 SV 0.785qv 1.65x10-3476s=-Y=x(71-5-Vi)=mJ2g2 x 0.785 x I20.62 x 0.785 x 0,0252 XT TSTx0.225=262$由于B 下端有短管,管内流体在流动中有下拉液体的作用,故需时间短。8、以水平管中心线为基准面,在 1-1,2-2,间列柏式,1L
5、+立=直+立 V1800 产2g Pg 2g pg 1 A 3600 x 0.785 x0.32 S1800 _ wV2-3600 x0.785x0.22-S Pa=0.02x1000 x9.81=20 x9.81P(2在操作条件下,甲烷的密度:MpTQ 1 6(1 0 1 3 25 +20 x 9.8 1)x 27 3 A kg224 P o 7 22.4 x 1 0 1 3 25 x 29 3 m3 P i _$+9 _ v;一 /20 g思 2g 廖 2g 2x 9.8 1 0.667 g-=1 3.0 5 +3 0-2.5 7 =4 0.4 1mCCL2x 9.8 1水柱压差计读数:9
6、、Vi=您4 0.4 7 x 0.6671 0 0 0=27 m m H i O竽=百粉号Q i=1 0 0 0 p =1.1 8、v,o =07 -2-g-&-3-Q-)-=0.61 J-2-x-9-.-8-1-x-0-,-4-x-1-0-0-0-=4 9.7 5 V P V 1.1 8 sqm=4为夕=0.7 8 5 x 0.0 22 x 4 9.7 5 x l.1 8=0,0 1 8 4=66.24 S h为=Co.g g一户)10、对孔板流量计:N P 流量与流速度关系:%=4 ,即笈,&春”=咨=1.0 1 2(1)当读数为80mmHg时,,即误差=1.2%纪=后=1.0 4 9(2
7、)读数为20mmHg时,*2 0,即误差=4.9%函0-n _ W P 4 _ 区染 C/2g K(Q-Q)V RL o J A)v P(3)指示液为四氯化碳时,.流量的相对误差与以上相同。11、%=%产于 2=0.62,2x 9.8 1 x 0,5(1 3 60 0-8 65)8 65%=v0.4=7,4 5 x 0.7 8 5 x O.0 1 652=0.0 0 1 5 9 Vj A=1.7 X 0.7 8 5 X 0.32=4 3 3 h2a D D 2立=二+立+H =立+2乱生/=曳烟 2g 您 pg 2g pg g体积流量:S 质量流量:%=0汨=0.0 0 1 5 9 *8 65
8、 =1 3 7 5色S导管中苯的流速:v=v式为=7 4 5 x(噂),=1.8 63 ga 3 3 3/+且+互=为+4+立1 2、忽略阻力,2 g咫 2g pgH=。H2=4.5 w px=1 50kPa p2=lOQkPa4/%、2/3 0 0、2、c o 冽v2=丁 匕=C y)vi =(3 7 7)vi =2.25V v =1.7 4*2 2 0 0 将数据代入,得$*体积流量:1 3、H=Hz V!=0 He=0,土立=江+%2 g -pg 2 g pgv2 _ 2(0一。2)P p=hpg2 x 9.81 x 0.0 2 5 x 1 0 0 01.2v2=2 0.2-S空气流量:
9、=4 0 9自/q、=2 0,2 x 0.7 85 x 0.22=0,6 3 5 S北=0,6 3 5 x 1.2 =0,7 6 年质量流量:$B ,舄+限8R=片,尸=pgb R=4一舄v2=1 4.3 qy=v2.4 =1 4,3 x 0.7 85 x 0.22=0.4 5 解得,S ,体积流量:S.业古以 d.=D d =0.05 0.0 2 5 =0,0 2 5 w14、当量直径:e=2 =0.0 0 2产aS 流速:pA.5 4 0 01 2 0 0 x 3 6 0 0 x 0,7 85(0.0 52-0,0 2 52)=呜R e =0.0 2 5 x 0.85 x l 2 0 0
10、=r28 xl040.0 0 2湍流15、R e =0.0 2 1 x 1,5 x 1 0 0 0 -=3 1JUU0.0 0 1=2 1=o.o o o 5相对粗糙度:d 2 1杳图得4 =0.0 2 5I v2d 2 g=0.0 2 51 0 1.520.0 2 1 2 x 9.81=1.3 6 5也功=/咫=1,3 6 5 x 1 0 0 0 x 9.81=1 3.4此av_a _ 0.0 0 2 =22 1 6,V A 0.7 85 x 0.0 3 42 SR e =0 3 4X2.2X184。.S o o ,=1=0.0 0 1 50.0 2 5 ,d 3 4 ,查图得4 =0.0
11、3 9H1=O,H2=10,v1=O,v2=2.2,P2=0互=%+直+句 巧=/或Pg 2 g d 2g4 0 2 2P i =1 84 0 x 1 0 +(l +0,0 0 3 9 )=385kFa0.0 3 4 2 x 9.81亿T=必用试差法求流量,;A=f(Re),Re=f(v),难以直接求解。由Re入图可见,对=0.001的无缝钢管而言,Re在2x1041x107之间,入值在0.020.028之间,设入=0.025,H1=5,H2=0,P1=P2=0(表压),v1=00.0 2 8x 1.4 7 x 880 -,-m=5 5 7 2 40.6 5 x 1 0 ,查图得入=0.023
12、5,苯的体积流量:qv=1.47x 0.785x 0.0282=0.91 US(若设入=0.024,qv=0.92US)%=m二=(1 +0.0 2 3 5 疗=4.73W校核:I J 2 g I 0.0 2 8J 2 x 9.81 基本相符。1 0V =-r18、强烈湍流时,人 可看作常数。3 6 0 0 x 0.7 85 d?/二=0,0 2 1,2 7 6 4 x 1 0 +屋d 2g d 2 x 9.81旦=刍+/H =竺=1 0Pg Pg Pg10=1.2764x10-6/d5d5=1.2764x10-7,,d=42mm2=攻2g_l2gX27-且,-dX64_&-64一&=21/2
13、2122d-dzflXA/2-X1d=722gTl-gV-2-v-2X2/-d7-dX-64%一64一段=21、172=22gTl-gV-2-v-2X2Z77-dX64豆丝见=21/12gl2gX/-d7-dX4-4=21/)20271-42A933=驾=%=4*225=3.36、只4Vl 4也=驾=空=4x21=迫=2、孙如;4 ,2 2Vl,增加1 倍匕=包 匕=3%”、小 匕 寸 2匕,巧2,/_ 2 P1 3/7i相=匕2=匕(修 匕2I Avi物 _ i 2 2=4 Qi*4 _%以20.2 5偌r=iQM _凸 伍)2 _ 1 匕1勺月3.1/y石1匕J4 2 =#P 川 广 派T
14、、“际七=尹嚼匕=1皿2 7 3P)P-0.7 3 2/?3 7 3 ,为=1 7 2的,为 =2 1 8的。2 _ 4 勺/_ (匕户1 2 0 (6 _-1 A C瓦 一万右一【匕 勺/J X w.-.=1 5 7 3 6 0 0 x 0.7 85 x 0,0 7 52 S,R e =0.0 7 5 x 1.5 7 x 1 2 0 00.0 0 2=7 0 6 5 0Q 0 45 =:=二=0.0 0 5 3查图,入=0.0 3 4,d 7 51 2 0 1 5 72Hf=0,0 3 4 -(1+0,25)=7.8w0.0 7 5 2 x 9.81 .-p i =P 2=o,H1=O,动压
15、头可忽略徭=耳2+以,=2 5+7.8=3 2.8冽*口,*2 f 有效功率:般=G g H e =:1 2 0 x9.81 x 3 2.8=2.6 8及郎 葡=1=4.4 7上印3 6 0 0 轴功率:。.623、v=7 2 0 0pA 9 0 0 x 3 6 0 0 x 0.7 85 x 0.0 6 2=。呜R e =0.0 6 2 x 0.7 4 x 9 0 00.0 2 56 4=1 6 5 2 =-=0,0 3 91 6 5 2H1=O,v1=O,H2=15,v2=0.74,P 1=P2=0(表压)H e=H.+=1 5+(1 +0.0 3 9 x-+1 5)x-l =1 6.1 5
16、 w2 2g f 0.0 6 2 2 x 9.81理论功率:P=He pgqy=1 6.1 5 x 9 0 0 x 9.81 x轴功率:Pa Pe _ 3 1 7r)0.4=0.3kW3600X0.785X0.0532=0-3 8?0.0 2 v?=0.0 3-x 0.3 82 v,=2.5 0 3 0 0 6 3 ,:.S主管中水的流量:3 o 3qv,=2,5 x 0.7 85 x 0.32=0.1 7 7 v 2=-=0.0 0 0 8 S支管中流量:3 6 0 0 S25、支路管道26、40mm 水柱=O.4kPa(表压),绝对压:101.3+0.4=101.4kPa 50匕空气密度:
17、2LZ1212=11O42 2.4 2 7 3 +5 0 1 0 1.3 比=0 6 2手段亘西=5 2.3竺 1.1 S空气在导管中流速:图=5 2.3,5 3%=v04)=5 2,3 x 0.7 85 x 0.0 5 32=0,1 1 5 SR e=0.1 0 6 x l 3.1 x l.l=76000 H=0.0 0 22 0 0 0 0 0 1 0 6,查图 A=0.0 2 6%=0.0 2 6 上-3 1 =3 2 2切 0.1 0 6 2 x 9.81*二+限1 3.12 x 9.81+H ,=368m输送功率:Pe=He pgq.=3 6 8x 1,1 x 9.81 x 0.1
18、1 5 =4 5 7 1 7R 4 5 7 d u r-7 =-=4 5.7%w Pa 1 0 0 0效率:an 1 4 5 0 M.小*1=一0箱=-x 2 0 =1 0 2 7、(D,更换后,输出量为:2 9 0 0 h 扬程:1 4 5 0)2 9 0 0(2)、两台并联两台并联后输出水量最多能达到20m 3/h,但是在6.3m的扬程下,而不是25 m。实际并联两台的输出水量总小于20m 3/h。两台串联的水泵扬程最多为12.5 m,但是在流量为10m 3/h时,实际串联两台的扬程总小于12.5 m。4 244.24 上 尸a=x lO.33=0.4乐/。28、30时水的蒸汽压:10L3
19、 当地大气压:9 09 0kPa =x 10.33=9.13 m H2 O10L3 允许安装高度:地=6.5 -(10.33-9.18)-3-0.43=1.9 2制现安装在水源上3 m处,不能正常运转。29、允许安装高度=允许吸上高度一当地大气压低于标准大气压折算的压头一水蒸气压高于20水蒸气压折算的压头一阻力一动压头5 0水蒸气压:12.23kP a,20为2.33kP a蒸汽压之差=12.23-2.33=9.9 kP a=1.01m H 2O大气压之差=101.3-100=1.3kP a=0.13m H 20(1)、当流量为20m3/h 时v=2 5 2 =a*-=0.32mH2 O360
20、0 x 0.7 8 5 x 0,05 32 S 2g 2x 9.8 1允许安装高度:Hg=7.2-0.13-1.01-2-0.32=3.74m(2),流量为 30m3/hv =_ _ _ _ _ _ _ _ 12_ _ _ _ _ _ _ _=3 7 8-=378=0.7 初凡 O3600 x 0.7 8 5 x 0,05 32 S ,2g 2x 9.8 1允许安装高度:Hg=5.7-0.13-1.01-2-0.73=1.83m30、流动型态由Re决定,要使流动型态相似,则两种情况下Re应相等。设1 为设备条件,2 为模型条件=1.165+0.5(1.205-1.165)=1.18 5|(2)
21、,mx 8.314(27 3+25)3/=四=_ _ _ _ _ _:_ _ _ _ _ _-=0,38 -p 101.3x 1000 kgc 一 1 一 1 一 依-2.63 V 0.38 疝佟#=Jx 5 13=343.7 彳 Q s V 2.63 n传 热丁 矛Z 700-60 W=04+024=960工1,a,散热速率:0 9 0-6/A _.,n 960t2=f,一一=700 7 =444。交界面温度:d 24 _ 加 _ 700-60 _ W7=7 7 7 =0240J024=人 4 0.9 0.09 0.62、根据,=%(/_,)Af=r+M =700+=732炉气温度:3 0
22、3外界温度:/A3-26。-箸皿仇一024 R _必 _ 法 6的7万A1.=1 =-1-=U.Z4 A9=-=0.00/QA2 Q 0 1 S 23、各层砖的热阻:?1 U&U/D4_ 0.24一 0.9=0.2674-3 ._%一 44 几2名700-150_ 150-6040.24+6.6672-0.2670.24+6.667b,=550=-=1.6322 90.82 0.2 m4、设交界面温度为t J(一3。)=的。-3 0)/=50 +30=f x50 +30=230-C5,求散热速率2位V2x 3.14x(120-30)1 ,dl+.1 .0.048 1 ,0.08 8 1 ,0.
23、128 In In-+-In-+-In-乙/I d 45 0.042 0.15 0.048 0.05 0.08 8W49 m求界面温度,设管外壁温度仍=3(r c不变。2(I)i j 49-ln=120 x 2.9 7 x l0-3 12027d A 4 2万264 2-+I n -)=120-(2.9 7 x lO-3+4.04)=8 8.5 4%d2 2n 求散热速率,(只包石棉40m m,管外壁温度仍=30不变。)_ 2.1 -、)2x 3.14x(120-30)-乙 dn 45 0.042 0.15 0.048W8 6.4m求散热速率,(只包软木40m m,管外壁温度仍=30不变)。_
24、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 些_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _=28.也2.9 7 x lO-3+I n0 1 1 2 8 m0.05 0.0486、设饱和蒸汽的Wa=10000 m .K,304kP a饱和蒸汽温度=13424+21 丁 一 2 rm=-=22.5mm:1,二 2 不保温时:2万(乙-2)_ 2x 3.14x(134-20)_ I V7=-1 8 F =1 0.003 1 二 大-1-1-1-1-四八 K a 2 r 2 10000 x 0.021 45 x 0.0225 15 x 0.024 2万。-/2)T=-i s,r-+-a 尚 4%A2rm2
25、 a2r 2=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2x 3.14x(134-20)_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _=I V1 0.003 0.03 1 蔡保温时:10000 x 0.021 45 x 0.0225+0.15 x 0.037 15 x 0.0247、O7I n”【八 I n,9 0I n30,6 0I n301.5 7 =0.63.27dX=-L n殳2 r.127dAta 2 r 2ii0 2 八 a2r21 i 4 1I n +-2 4,9 0 1I n +-0.15 30 10 x 0.091 ,60 1I
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