化工原理课堂习题讲义.doc

第一章 1. 密闭容器内盛有密度ρo为800kg/m3的油与密度ρH2O为1000kg/m3的水。已知油层高度h=0.3m， 容器下面装有开口水银压差计，用以测量油面上方压强，压差计上的度数R=0.4m，与大气相通的指示剂液面上灌有R’=0.02m的水层。水银指示剂高侧液面与容器内液面间的垂直距离H=0.4m。试求容器内油面上压强pA。（4.63(104Pa（表压）） 2. 如图所示，在两个压强不同的密闭容器内，充满了密度为ρ的液体，两容器的顶部及底部分别与两支规格不同的水银压差计相连，试推导两压差计上的度数R与H的关系。 3. 合成氨工业的碳化工段，在如附图所示的喷射泵中用稀氨水连续吸收氨气以制备浓氨水。稀氨水进口管直径为φ57(3mm，其上压强表度数为1.5(105Pa。喷嘴内径为13mm，每小时处理的稀氨水为10000kg，其密度与清水接近，可取为1000kg/m3。稀氨水进口至喷嘴内侧的流动阻力可以忽略不计，试求稀氨水在喷嘴内侧的压强p2。（6.81(104Pa 真空度） 4. 水在定态条件下以4m/s的速度进入直径由100mm逐渐扩大至200mm的渐扩管，于管道的1-1’与2-2’截面上各连一段开口玻璃管，水在玻璃管内分别升高h1及h2，若h1=100mm，试求h2为多少，设两测压口间的流动阻力可以忽略不计。（0.864m） 5. 用离心泵将密度为1170kg/m3的水溶液从开口储槽送至密闭高位槽中高位槽顶部的压强表度数为1.1(105Pa。两槽液面恒定，其间垂直距离为20m。已知流动系统中总摩擦阻力为180J/kg。试求泵应对每kg液体提供的轴功，泵的效率为0.65。（723.4J/kg） 6. 某离心泵安装在高于井内水面5.5m的地面上，吸水量为40 m3/h。吸水管的尺寸为φ114(4mm，包括管路入口阻力的吸水管路上总能量损失为4.5J/kg。试求泵吸入口处的真空度。当地大气压为1.0133(105Pa。 （5.92(104Pa） 7. 直径D为2.8m的开口储水设备底部与直径do为φ57(3mm的垂直管相连，设备内水面高于管子出口10m，若将管路上阀门打开，试求1小时内能放若干m3的水。水在流动过程中不包括管子出口阻力的全部摩擦阻力可用经验公式∑hf = 2(10-5G2计算，G为质量流量，（kg/m2.s）取水的密度为1000kg/m3。 （15.03m3） 8. 每小时有2400m3的空气流入φ273(6.5mm无缝钢管内，气体进入管子的状态为：温度50 oC、绝对压强1.2(105Pa 。空气的平均分子量为29kg/kmol, 试求空气在关内流动时的Re数值及流型。（Re =2.16(105，湍流） 9. 套管换热器是用管件将两根不同直径的管子连成同心圆套管，冷、热两流体分别在内管内和环隙通道内流过而进行热量交换，已知外管为φ57(3mm，内管为φ32(2.5mm的无缝钢管组成，每小时有1500kg的油品在环隙内流过与内管内的流体进行换热。已知油品的平均密度为850kg/m3、平均粘度为5(10-3Pa.s。试求油品在环隙通道中的流速及雷诺准数值。（0.396m/s，Re =1279） 10. 用泵将开口储槽内密度为1060 kg/m3、粘度为1.1(10-3Pa.s的溶液在定态条件下送到蒸发器内，蒸发器内的真空表度数40kPa。溶液输送量为18m3/h。进蒸发器水平管中心线高于储槽液面20m，管路直径为φ57(3mm，不包括管路进、出口损失的直观与管件当量长度之和为50m。取管路粗糙度为0.02mm。试求泵的轴功率，泵的效率为65%。 （2.024kW） 11. 用泵自开口储槽将槽内溶液输送至塔顶经喷头喷洒至填料层上方。已知溶液输送量为97m3/h，操作条件下溶液的平均物性常数为：密度ρ =996 kg/m3、粘度μ=0.8(10-3Pa.s。输送管路与喷头连接处的表压至少为2(104Pa才能将溶液压出喷头均匀喷洒在填料层上。管路与喷头连接处的高于储槽液面20m。输送管路直径为φ140(4.5mm，直管总长度为150m，其上装有标准弯头6个、全开闸阀1个、当量长度与全开阀相当的流量计1个、le/d=70的摇板式单向阀1个。取管壁粗糙度为0.3mm。泵的效率为0.65，试求泵的轴功率。（12.08kW） 12. 每小时将10m3常温的水用泵从开口储槽送至高位槽。管路的直径为φ57(3mm，全系统直管长度100m，其上装一个全开闸阀、一个全开截止阀、三个标准弯头、两个阻力可以忽略不计的活接头。两槽液面恒定，其间垂直距离为20m。取管壁粗糙度为0.25mm、水的密度为1000kg/m3、粘度为1(10-3Pa.s。试求： （1）