2025年江南大学化工原理习题 .pdfVIP

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

江南⼤学化⼯原理习题

化⼯原理》习题集

第⼀章流体传递过程基本⽅程

2-1。今以2kg/s的质量流率向槽中加⼊0.25%的盐⽔，同时以1.2kg/s的质量流率由槽中排出混合后的溶液。设槽

···········60%···%·······2025kg

中溶液充分混合。求槽中溶液浓度降⾄1%时所需要的时间。（总质量衡算，分别按⽆化学反应和有化学反应考虑）

2-2在下述情况下简化连续性⽅程，并指出简化过程的依据。（连续）

（1）不可压缩流体在重⼒作⽤下沿倾斜平板壁⾯作⼆维稳态流动；

（2）不可压缩流体在⽔平园管中作轴对称的稳态流动（进⼝段与充分发展）；

（3）不可压缩流体作球⼼对称的稳态流动；

（4）不可压缩流体在两⽔平的平⾏平板间的稳态流动。

2-3下述不可压缩流体的运动可否存在。（连续）

（1）u=xi+yj+zk；

（2）u=yzti+xztj+xytk；

（3）ux=2x2+y，uy=2y2+z，uz=-4（x+y）z+xy；

（4）ux=-2x，uy=x+z，uz=2（x+y）。

2-4⼀不可压缩流体的流动，x⽅向的速度分量是ux=ax2+by,z⽅向的速度分量为零，求y⽅向的速度分量Uy,其中a与b为常数。已知y=0时Uy=O。（连续）

2-5加速度向量可表为Du/Dt，试写出直⾓坐标系中加速度分量的表达式，并指出何者为局部加速度项，何者为对流加速度项。（随体）

2-6已知成都和拉萨两地的平均⼤⽓压强分别为0.095MPa和0.062MPa。现有⼀设备需保持设备内绝对压强为3.0kPa。问这⼀设备若置于成都和拉萨两地，表上读数分别应为多

少？

2-7⽤如附图所⽰的U型管压差计测定反应器内⽓体在A点处的压强以及通过催化剂层的压强降。在某⽓速下测得R1为750mmH2O，R2为80mmH2g，R3为40mmH2。，试求上

述值。

2-8如附图所⽰，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为p,指⽰液密度为p0，试导出⽤R1表⽰的压强差计算式。如倾⾓a为300时，若要忽略

贮液器内的液⾯⾼度h的变化，⽽测量误差⼜不得超过0.1%时，试确定D/d⽐值⾄少应为多少？

2-9⼀⽔箱⽤如附图所⽰的锥阀封⽔，锥阀底直径为0.5m,⾼为0.6m，阀重50kg。当⽔位达1.5m时，要求阀启动泄⽔，问外配锤重w应为多少？

z=0）。基准⾯上的物理量取为：to=288K，po=101300Pa，

o=1.225kg/m3

。从海平⾯⼀直到11公⾥的咼空是对流层T=T0-z,其中T0=288K,=0.0065度/⽶。11公⾥以上认为是温度不变（216.5K）的同温层。试分别求出对流层及同温层内压⼒、密度和

⾼度的依赖关系。可认为重⼒加速度为⼀恒量。（静）

2-12不可压缩粘性流体在两⽆限⼤平⾏平板间作稳态层流，试推导其速度分布、截⾯上的平均流速、壁⾯处的剪切

⼒。（运动）

2-13不可压缩流体在两根同⼼的套管环隙间作轴对称的稳态层流，试导岀其速度分布，截⾯上的平均流速，体积流

量，壁⾯处的剪切⼒。（运动）

2-14不可压缩粘性流体在重⼒作⽤下，沿内径为R的圆筒内壁⾯向下流动。设流动是定常的平⾏直线运

动，流体厚度为。求流体速度分布、流量、平均流速、最⼤流速及作⽤在圆筒内壁⾯上的摩擦⼒

（忽略端效应）。（运动）

2-15具有等深度a的两层不相混合的不可压缩流体，在两个固定的⽔平板间作稳态层流，如图所⽰。上

层流体的粘度和密度为1和1,下层流体的粘度和密度为2和2。压强梯度为

p/X且与X和z⽆关求平板间的速度分布U=f（Z）。（注意在交界⾯上速度的⼤⼩是单值的，⽽且切应⼒

zx也是单值的）

（运动）

2-16温度为20C的⽔，以2kg/h的质量流率流过内径为10mm的⽔平园管，试求算流动充分发展以后：

（1）流体在管截⾯中⼼处的流速和剪应⼒；

（2）流体在壁⾯距中⼼半距离处的流速和剪应⼒；

（3）壁⾯处的剪应⼒。

2-17⼀虹吸管放于⽔桶中，其位置如图所⽰。如果⽔桶和虹吸管的截⾯积分别为计算虹

吸管的流量。⽔看作是不可压缩理想流体，且受重⼒作⽤，运动是定常的

2-18有⼀⼤桶内装有液体，液⾯距底⾯⾼为h。问在桶侧壁什么位置处开出流⼩空,习题2-7附图2-10某流场可⽤下述速度向量式表达:

向量。