【第一部分】化工原理计算题范例.doc

【1-】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m，当地大气压力为10.2kPa。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？ 解 管中水柱高出槽液面2m，h2m水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力 在水平面处的压力平衡，有 (2)管子上端空间的表压 (3)管子上端空间的真空度 (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为 【1-】在20℃条件下，在试管内先装入12cm高的水银，再在其上面装入5cm高的水。水银的密度为，当地大气压力为。试求试管底部的绝对压力为多少Pa。 解 水的密度 【1-】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为的液体，液面高度为3.2m。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m及1m，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa。试求：(1)压差计读数（指示液密度为）；(2)A、B两个弹簧压力表的读数。 解 容器上部空间的压力液体密度 ，指示液密度 (1)压差计读数R=? 在等压面 (2) 【1-】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为，管内径为200mm，截面2处的管内径为100mm。由于水的压力，截面1处产生1m的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h为多少（忽略从1到2处的压头损失）? 解 另一计算法 计算液柱高度时，用后一方法简便。 【1-】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为。已知管内径, ，液柱高度。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。 解 水的体积流量 ， 截面1处的流速 截面2处的流速 在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。 截面2处的静压头 水柱 负值表示该处表压为负值，处于真空状态。 【1-】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa。设压力表之前管路中的压头损失为0.5m水柱，试求水的流量为多少 解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa（表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h 阀门开启后，压力表读数（表压） 从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速 水的流量 【1-】如习题1-19附图所示，有一高位槽输水系统，管径为。已知水在管路中流动的机械能损失为 (u为管内流速)。试求水的流量为多少。欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？ 解 管径， 机械能损失 (1) 以流出口截面处水平线为基准面， 水的流量 (2) 高位槽应升高 【1-】 如习题1-20附图所示，用离心泵输送水槽中的常温水。泵的吸入管为，管的下端位于水面以下2m，并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为。若截面处的真空度为39.2kPa，由截面至截面的压头损失为。试求：(1)吸入管中水的流量，；(2)吸入口截面的表压。 解 管内径，水密度 截面处的表压，水槽表面（表压） (1) 从为基准面， 压头损失 水的流量 (2) 从 【1-】 20℃的水在的直管内流动。试求：(1)管中水的流量由小变大，当达到多少时，能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动黏度为的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？ 解 (1) 水，20℃， 体量流量 (2) 【1-】水的温度为10℃，流量为，在直径、长为100m的直管中流动。此管为光滑管。(1)试计算此管路的摩擦损失；(2)若流量增加到，试计算其摩擦损失。 解 水在10℃时的密度，黏度，光滑管。 (1) 体积流量 流速 雷诺数 摩擦系数 摩擦损失 (2) 体积流量 因流量是原来的3倍，故流速 雷诺数湍流 对于光滑管，摩擦系数用Blasius 方程式计算 也可以从摩擦系数与雷诺数Re的关联图上光滑管曲线上查得，。 摩擦损失 【1-】把内径为20mm、长度为2m的塑料管弯成倒U形，作为虹吸管使用。如习题附图所示，当管内充满液体，一端插入液槽中，另一端就会使槽中的液体自动流出。液体密度为，黏度为。为保持稳流动，使槽内液面恒定。要想使输液量为，虹吸管出口端距槽内液面的距离需要多少米？ 解 已知，体积流量流速 从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利