化工基础课后习题答案(高教社).pdf
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1、流体流动和输送H =-1、液体高度:您处=题,P13 600 x 0 212 00=2 H m器底所受的力:F =HA p g=2.2 7那x0.785x 12.2 x12 00-x 9.81 =2 W加 S?学 压强:_F _ 2 kN-7-0.785x l2w2=2 6.7 化Fa指示液为C C I4,其读数:等=,四 氯 化 碳 柱2、人孔面积:5=0.785X 0&=0.2 83冽2压力:F =p ghA=880 x 9,81(4-0.8)x 0.2 83 =73 k N 槽壁面积.A =TIDH=3.14 x 3 x 4 =3 7.7冽 2 槽壁所受压力:4F=880 x g x 1
2、x 3 7.7=6509 13 -7818=64 3.W Hip 1 0.5x 800 “H e i 2 0 x 800“H =-=-=0.4 冽 H =-=-=16m3、p 1000 4、P 1000p 12 000H =-=1.2 2 wp g 1000 x 9.81j=%至,=3 8x 0.785x 0.02 2 =0,012 溶 26、(1)求空气的体积流量流通截面:4 体积流量:%=v =10 x 0,012 =0.12 S (2)求质量流量表压:P=2 50幽 徵 为=2 50 x =3 3.3 kPa p=101.3+3 3.3 =13 4.6,Q U 绝压:x空气的平均分子最必
3、=21%X32+79%X28=2 9当时温度:7=2 73 +50=3 2 3 p M*13 4.6x 2 9 kgp =-=-=1.4 5空气密度:及7 8.3 14 x 3 2 3 .质量流量:北=0汨=0,12 x 1.4 5=0.174 总Sv =c 72 g =0.62 x 2 x 9.81x 0.5=1,9 4 2-7*、对容器A 孔口流速:s体积流量:qv=v =l.9 4 2 x 0.785 x 0.02 52=9.53 x l 0-4 S流出的总体积:r=0.785 x l2(1.5-0.5)=0.785w3 液体降至 o.5m 处所需时间:。幕3S9 53 x 10 剩余部
4、分为非稳定流动,所需时间:2 A 4 H 2XO.785X12 XTO3ca 加 0.62 x 0.785x O.02 52 x 72 x 9.81对于容v =c 血 质=0.62 x、/2 x 9.81x 1.5=3.3 6-B S、,加3 v 0.785qv=v A =3.3 6x0.785x 0.02 52=1.65x 107事 i=1 一7曲=4 76$=x(7 5 一 优)=c aj 2 g2 x 0785 x I20.62X0.785X0,0252 X72X9.81x 0.2 2 5=2 62 s由于B5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
5、准面,在1-1,2 2,间列柏式,zt+立=或+立 V =1800=7 1 2 g p g 2g p g V 1-4 3 600 x 0.785 x 0.32-S1800为-3 600 x 0.785x 0.22_ 1心一 S 药=也 花=002 x 1000 x 9.81=2 0 x 9.81 尸ap在操作条件下,甲烷的密度:峥 与 16(1013 2 5+2 0 x 9,81)x 2 73 A kg-=-=U.o o /-22A p0T 2 2.4 x 1013 2 5x 2 9 3 屋喂4+彖袅呆+湍一篇皿”3。-2.57=4。.4 7曲,水柱压差计读数:为_ 友Q i g _ 4 0.
6、4 7x 0.667p g 1000=2 7活加月2。竽=1 2 9 7筮=口哼 A =i 000 p=1.1 82 g&g 一户)2 x 9.81x 0,4 x 1000vo =C o J-=0.61J-=4 9.75V P V 1.18 sqK=4)V0/7=0.785x 0.022 x 4 9.75x l.18=0,0184 =66.2 4 S h也=c0 产 g*g-Q)10、对孔板流量计:N P 流量与流速度关系*=%4,即“。必 反,*&巡”=栏=1.012(1)当读数为80m m H g时,*8 0,即误差=1.2%”=庐=1.04 9(2)读数为2 0m m H g时,右 2
7、0,即误差=4.9%闷氏3 -Q)n _ W P 4 _ 区心 广/2 g K(d-Q)v Ruo,-A iV P(3)指示液为四氯化碳时,.流量的相对误差与以上相同。11,vo 52g*9 1 -6=0.62,2 x 9.81x 0.5(13 600-865)865二7呜3qv=v/=7.4 5x 0.785x 0.0165体积流量:yy0.00159 S 质量流量:q*=看。=0.00159 x 865=1.3 75kgS导管中苯的流速:V=v0(4)2=7.4 5X (等)2 =1.863=a3 3 S12、忽略阻力,/+电+包=4+二+立2 g Pg 2g pgHl=0=4 5 活 P
8、i =150 左Pa p2=l OOA rPaV2j-vi =(4=糕)、=2 2 5V lA2 a2 2 00将数据代入,得V1呜qv=1.7x 0.785 x 0.32=4 3 3 体积流量:h13、%=H A,=0 He=。,2 L以=二+立+%2 g,二 Pg Pgy2 _ 2(以 一 为)P P=hpg2 x 9.81x 0.02 5x 10001.2=4 0吗 广V22 0.2 登S空气流量:2 0.2 x 0.785x 0.22=0,63 5 S质量流量:=/Q=0.63 5x 1.2噂立+2-及 一 舄%您 2g 廖Pg 2 g,您S己=2 ,舄+限bR=月,AF=pgkR=一
9、 舄v2=14.3 qy解得,S,体积流量:v2=14,3x0.785x0.22=0.45 S1 4当量直径.d*=0 =0.05 0.025=0.025冽5400=2cp=0.002尸aS 流速v=_pA.1200 x3600 x 0,785(0.052-0,0252)=。呜R e=0.025x0.85xl200=r 2 8 x l 0 40.002湍流15、Re=0.021x1,5x1000-u c c-=31JUU0.001-=1=21=0,0005相对粗糙度:d 21查图得4=0.025d 2g=0.02510 1.520.021 2x9.81=1.365m4=态=1.365x1000
10、 x9.81=13.4此a16,v=i r =0902=2 2色VA 0.785x0.0342 S 0.034x2,2x1840Re=-0.025=5500 e=-=0.0015,d 34,查图得 4=0.039H1=O,H2=10,vl=O,v2=2.2,P2=0Pg 2g 二,d 2g40 2 22P i =1840 x 10+(1+0,0039)-=3 85kPa0.034 2x9.8117、T=。】用试差法求流量,)=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,
11、Hl=5,H2=0,Pl=P2=0(表压),vl=0%=二+凡,=(1+为人)也2g f d 2g2gH i 2x9.81x5 y可FFR e =0.028x1.47x880 公-=557240.65x10,查图得入=0.0235,苯的体积流量:qv=1.47x0.785x0.0282=0.91L/S(若设入=0.024,qv=0.92L/S)Hx+=1+0,0235-1 1 4 7 2=4.73校核:I 刃2g I 0.0282x9.81 基本相符。10y=y18、强烈湍流时,人可看作常数。36 00 x0.785空=吟-Tx*屋刍=刍+N/=10Pg Pg,Pg10=1.2764xl0-6
12、/d5d5=1.2764xl0-7,.d=42mm64 21 考H c Re2 d 2g不 二 寸 界,=2J 工-_ 119、氏1 d 2g1-2Al%=1-2=丝Al=22-s-21-gV-2-V-2X2/-d7-dX64-%-64一段=2-1/H瓦、xz3=4x2”=3 36i2gT2JX/-d7-dXN-4/2=一/IH浮120X(2)、否一4*小;4差=答=孕=4 x 2 =色=2、”71 4 v l 4 v2 2vj21、PM=P M,右 珠 匕=犯_匕也=3=3,勺=丁1=3 a2 i QM2 _ 4 AV1d 2_ V2 Pl&1匕臼x 0.2J信1AV1勺(匕丫 _嗟3匕 2
13、=3A 1 AA P j=(2)p Vx=n R I p V2=n R T2%373匕=工匕=1.37匕1 273 1 1273 P-0.732/91 s c gio373,从=172停,出 =218的A?2,2 P iv20.25勺P2522、V-36 00 x 0.785x0,0752=1.57 R e =S,0.075x1.57x1200-=/U o jI J0.002匕 Q l24 Q F;1匕/i.e 0 4=-=0.0053查图,入=0.034,d 75Hf=0.034120 1.5720.075 2x9.81(1+0,25)=7.8wV P l=P 2=0,HI=O,动压头可忽略
14、He=HA+H,-25+7.8=32,8M 号站去2 J 有效功率:Ne=GgHe=2 5 x12 00 x9.81x32.8=2.6 8U f 7 改=1 =447左甲36 00 轴功率:0.6720023、pA 900 x3600 x0.785x0,062c 0.062x0.74x900Re=-0.02564=1652 =0.0391652H1=O,vl=O,H2=15.v2=0.74,Pl=P2=0(表压)用=%+%=15+(l+0.039x400.0620 742+15)x=16.15.2x9.81 理论功率:Pe=Hepgqv=16.15x900 x9.81x72003600 x90
15、0=317 印轴功率:317=O.SkW0.4324、3600 x 0.785 x0,0532=鸣o in0.02 v?=0.03-x 0.3820.3 0.063主管中水的流量:V 1 =25?冽3(7V 1=2,5x0.785x0.32=0,177S支管中流量:3600谒0.0008S325、支路管道26、40mm 水柱=O.4kPa(表压),绝对压:101.3+0.4=10L4kPa 50空气密度:2幽 ”二52.3?丫1 1S空气在导管中流速:=。图=52 儒)=9 3qy=v04)=52,3x0.785x0.0532=0,115一s口 0.106 x13.1x1,1R e =-200
16、0000 2=76 000 =0,002106,查图 A=0.026Hf=0.026150 13.120.106 2x9.813 22m属=二+限13.122x9.81+H j=36 8冽输送功率:Pe=Hep gqy=36 8x1,l x9.81x0.115=457f 7效率:那篇=45.7%nOvl=4V227、(1),更换后,输出量为:n14502900加3x 20=10 h扬程:H =145029002x25=6,3w(2)、两台并联H =n两台并联后输出水量最多能达到20m3/h,但是在6.3m的扬程下,而不是25m。实际并联两台的输出水量总小于20m3/h。两台串联的水泵扬程最多为
17、12.5m,但是在流量为10m3/h时,实际串联两台的扬程总小于12.5m。4 244.24 左 F a=xl 0.33=0 A 3 m H2 O28、30时水的蒸汽压:101.3 当地大气压:9090 kPa =x 1 0.3 3 =9 A 3 m H2O1013 允许安装高度:H g=6.5-(10.33-9.18)-3-0.43=1.92m现安装在水源上3m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了标准大气压折算的压头一水蒸气压高于20匕水蒸气压折算的压头一阻力一动压头50水蒸气压:12.23kPa,20为2.33kPa蒸汽压之差=12.23-2.33=9.9kP
18、a=1.01mH2O大气压之差=101.3100=1.3kPa=0.13mH20(1)、当流量为20m3/h时v =_ _,=2.52-:3 600 x 0.785 x 0,05 32 S,2 g2.5 222 x 9.81=0.3 2 叫 O允许安装高度:Hg=7.2-0.13-1.01-2-0.32=3.74m(2)、流量为 30m3/hV =_ _=3 7 8-=37 8 2=0.73W/2 O3 600 x 0.785 x 0,05 32 S ,2 g 2 x 9.81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
19、两种情况下Re应相等。设1为设备条件,2为模型条件心匕臼=4 V 2勺=.9 0 0 x 0 8=0.72-内 分2 0,1 x 1 000 1 0 S、=1.1 65 +0.5(1.2 05-1.1 65)=1.1 85|X 8.3 1 4(2 73+2 5)3左=64 =0 3 8 竺p 1 01.3 x 1 000 kg传 热1、a、散热速率:X 700-60 W=-=-=960 A 8 0.2 4 0.2 4 m260,924960。VA462交界面温度:Z 700-60 WA y S 0.2 4 0.1 +().2 4 m2 Z ,/A”八 96U r c2、根据,VS炉小VW外界温
20、度:=60_960=12C%2 0&=。=丝=0.2 4 R2 =-=6.667名3、各层砖的热阻:4 10“2 0 15自=今号。2 67一,3 _,3 -,44+%-“700-1 5 0=1 5 0 604 工 4 0.2 4 +6.667&-0.2 67r 0.2 4 +6.667=5 5 0=1.63 2,而4、设交界面温度为t D=A(z-3 0)=-(8 0-3 0)/=AX5O+3O=x 5 0+3 0=2 3 0“,4 ,.&5 05、求散热速率 2 必f _ 2 x 3.1 4 x(1 2 0-3 0)_ W7 =v,1 ,d+=1 ,0.04 8 1 .0.088 1 .0
21、.1 2 8=7dn 4 5 0.04 2 0.1 5 0.04 8 0.05 0.088求界面温度,设管外壁温度仍=30不变。/2=。1 /4 9,-I n=1 2 0-X2.97X1 0-3 1 2 02加2 42万in3 27d 44d 4 9I n)=1 2 0(2.97 x 1 0-3+4.04)=88.5 刈 2%求散热速率,(只包石棉40mm,管外壁温度仍=30不变。)2 x 3.1 4 x(1 2 0-3 0)1 ,0.04 8 1 ,0.1 2 8I n-+-I n 4 5 0.04 2 0.1 5 0.04 8W=86.4 tn求散热速率,(只包软木40mm,管外壁温度仍=
22、30不变)。_ 5 65.51 2.97x 1 0-3+1 i n0!1 2 80.05 0.04 8W2 8.8 ma =1 00006、设饱和蒸汽的Wm-.K304kPa饱和蒸汽温度=134C;2万8 J1乙 4,dn区-2一,2 4 +2 1 2 7=-=22.5mm:1,二 2 不保温时:2%(乙一乙)2 x 3.1 4 x(1 3 4-2 0).”卬=-=-=257 I 3 1 0.003 1 m-1-1-1-1-%八 a2 r2 1 0000 x 0.02 1 4 5 x 0.02 2 5 1 5 x 0.02 4 _ 2疝1 -f 2)a ji 4%&加 a?,2=_2x3.14
23、x(134-20)_=107 7吆1 0.003 0.03 1 -,m保温时:10000 x 0.021 45 x 0.0225 0.15 x 0.037 15 x 0.0247、(2)0)=0)=2加4/、In rx),9 0In 30,6 0In30=1.57=0.63 2处t1 .r2 rA 八 a2r2lin .+J-1 90 1in i-口_二%1 0 2G=0.15 30 10 x0.09=13 4?1 4 1 1 60 1 In l-In+2 r a2r2 0.15 30 10 x0.06.=().746 1 0000,0.7 P r 2 x l 07,为湍流2 -wa =0.1
24、 3 5 (G rP rT =3 7 2.6 -d m2 K釜壁温度认为=蒸汽温度,主要是因为新器壁的导热系数很大,即钢的导热系数大。1 2、定性温度:w=2 0+802=5 0,定性尺寸=0.02 m该温度下的物性参数:夕=988.1 空 =0.5 4 9x l0-3 4机 3 尸 jn.s P r=3.5 4kJC p =4.1 7 5-kg.K,八 卬 c 0.02 x 0.4 x 988.1 ,、八X=0.64 8-R e =-;=1 4 4 00 4 000n-K.0.5 4 9 X1 0-3,为湍流a=0.02 3 0-6 481 4 4 0083,5 4 4=2 62 20.02
25、 m2.K1 3、.P rx G r=1()9 2xI O ,属于自然对流中的湍流传热。A 1 g/b 2&a =0.1 3 5(G rP r)3 Gr=-;d,其中 4小管下标为1,大管为2,则31G2 _ g,2%做J (VGrx g/2 做/1/JGr J匕=么=1 0国=2=1I 或 Pr,CjU/A因为温度和物系相同,入、d、C、口、p、仇 母 均 不变,因小管传热时P r x G r 2 x l 0 7,则大管PrxG r 2 xl 07幺=但电丫=1 0IG、P r 色=%=1 0v =akZ,对单位面积而言,必 2 =1 0 1 ,即单位面积的热损失不同,比值为1 0。.2E4
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