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制药工程-课本习题解答
绪论
2.解:
∴
∴
以J·mol-1·K-1表示R的值
R =0.08206×1.01325×102 J﹒mol-1﹒K-1
=8.315 J﹒mol-1﹒K-1
第一章 流体流动
表压=-真空度=-4.8×104Pa
绝压=5.3×104 Pa
2.解:设右侧水面到B′点高为h3,根据流体静力学基本方程可知PB=PB′
则ρ油gh2=ρ水gh3
h=h1+h3=892mm
3.解:正U型管水银压差计
由图可知 PA=P1+(x+R1)ρ水g
PB=P2+xρ水g
∵P1-P2=2.472kPa
∴PA-PB=2.472kPA+ρ水gR1
又有PA =PC PC= PB+ρHggR1
∴ρHggR1=2.472kPa+ρ水gR1
∴
倒U型压差计 设右侧管内水银高度为M
∵指示流体为空气∴PC=PD
P1=PC+ρ水g(R2+M) P2=PD+ρ水gM
∴
4.(1)PB=-845.9Pa(表)
(2)R′=0.178m
7.解:由公式可得
Vs=uA=uπd2/4=0.8×π×(57-3.5×2)2×10-6/4=1.57×10-3m3/s
Ws=Vsρ=1.57×10-3×1840=2.89kg/s
8.解:由题可知:
1—1′截面:P1=1.013×105Pa u=0
以2—2′截面为基准水平面∴z1=3m
2—2′截面:设管内流速为u z2=0
3—3′截面:u, z3=3m
4—4′截面:u, z4=3+0.5=3.5m
5—5′截面:u, z5=3m
6—6′截面:u, z6=2m, P6=1.013×105Pa
根据伯努利方程:We=0, ∑hf=0
有
∵P1=P6 ∴u2/2=g(z1-z6)=9.8
有
9.8×3+1.013×105/1000=9.8+P2/1000
∴P2=1.209×105Pa
1.013×105/1000=9.8+P3/1000
∴P3=0.915×105Pa
9.8×3+1.013×105/1000=9.8×3.5+9.8+P4/1000
∴P4=0.866×105Pa
∴P5=0.915×105Pa
9. (1)u=1.547m/s Vh=10.9m3/h
(2)Δz=2.82m
11.解:
Ne=We﹒Ws
取釜内液面为1—1′截面,高位槽内液面为2—2′截面
根据伯努利方程:
1—1′截面:z1=0, P1=-2.5×104(表压), u1=0
2—2′截面:z2=15m, P2=0(表压),
A=πd2/4=0.25×π×[(76-4×2)×10-3]2=3.63×10-3m2
∴
>4000 湍流
又ε/d=0.3×10-3/68×10-3=4.41×10-3
查图得λ=0.029
查表1—3得,ξ全开闸阀=0.17 ξ半开截止阀=9.5 ξ90°标准弯头=0.75 ξ进=0.5 ξ出=1
∴hf′=(0.17+9.5+3×0.75+0.5)×1.462/2=14.2J/kg
∴∑hf=22.7+14.2=36.9J/kg
We=208.87J/kg
Ne=208.87×2×104/3600=1.16kW
N=1.16/0.7=1.66kW
12.解:1—1′:高位槽液面 2—2′:出口管内侧
列伯努利方程
z2=0, z1=4m, P1=P2=0(表), u1=0, We=0
∴∑hf+u22/2=4g
∑hf= hf+hf′
查表1—3得,ξ半开截止阀=9.5 ξ90°标准弯头=0.75
hf′=∑ξ﹒u22/2=(9.5+0.75+0.5) ×u22/2=10.75×u22/2
∴
化简得(400λ+11.75)×u22/2=39.2
20℃时μ水=1.005×10-3
λ=f(Re)=f(u2) 需试差
假设 u0 Re λ → u0
1.5 76630 0.039 1.66
1.6 79600 0.039 1.66
1.66 82588 0.0388 1.66
∴截止阀半开时该输水系统的u0=1.66m/s
Vs=uA=1.66×0.25π×0.052=0.00326m3/s
∴Vs=11.73m3/h
第二章 流体输送设备
1、解:分别取离心泵的进、出口截面为1-1′截面和2-2′截面,由伯努力方程得:
其中,
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