化工原理课后习题解析(第一章).docx

第1章 流体流动
1-1．容器A中气体的表压力为，容器B中的气体的真空度为。试分别求出A、B二容器中气体的绝对压力为若干。该处环境大气压等于标准大气压。（答：； ）
解：取标准大气压为，所以得到：
；
。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 和，当地大气压为，试求此设备进、出口的压力差为多少。 (答：)
解：。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为（表压）。问水封管插入液面下的深度最小应为若干？ （答：）
解：

习题1-3 附图
1-4．某一套管换热器，其内管为外管为。内管流过密度为，流量为的冷冻盐水。管隙间流着压力（绝压）为，平均温度为，流量为的气体。标准状态下气体密度为，试求气体和液体的流速分别为若干？
（ 答：； ）

习题1-4 附图
解：，；
对液体：；
对气体：，
，
。
1-5．水在内径为的管内流动，流速为。试求雷诺准数为若干？ （ 答： ）
解：。（下水的，查物性手册）
1-6．（1）设流量为，水温，管径为，试判断流动类型。（2）条件与上相同，但管中流过的是某种油类，油的运动黏度为，试判断流动类型。 （答：（1），湍流 ；(2) ，层流）
解：⑴，
，
查物性手册得下水的密度和粘度分别为：
，，

所以流体在管内的流动类型为湍流；
⑵
所以流体在管内的流动类型为层流。
1-7．密度为的某液体经一内径为的管道输送到某处，若其流速为，求该液体的体积流量，质量流量和质量流速。
（答：；；）
解：
，
，
。
1-8．有一输水管路，的水从主管向两支管流动，主管内水的流速为，支管1与支管2的水流量分别为与。支管为。试求：（1）主管的内径；（2）支管1内水的流速。
(答：（1）；（2）)

习题1-8 附图

解：⑴，
，
；
⑵，

。
1-9．已知水在管中流动。在截面1处的流速为。管内径为，由于水的压力产生水柱高为；在截面2处管内径为。试计算在截面1、2处产生水柱高度差为多少？（忽略水由1到2处的能量损失） （答：）

习题1-9 附图
解：，
对截面1与截面2列伯努利方程：

，
，
。

1-10．图示吸液装置中，吸入管尺寸为，管的下端位于水面下，并装有底阀及拦污网，该处的局部压头损失为 。若截面处的真空度为，由截面至截面的压头损失为 。求：（1）吸入管中水的流量，;（2）吸入口处的表压。 (答：（1） ；（2）)

习题1-10 附图
解：以水面为基准面，在基准面与截面间列伯努利方程：
，
,（表压），，，，
代入上式得：

……①
在截面与截面间列伯努利方程：
，
，，，（表压），，
代入上式得：
……②
由①与②解得：
，
；
由①式可以解得：
。

1-11．在图示装置中，出水管直径为 。当阀门全闭时，压力表读数为,而在阀门开启后，压力表读数降至，设总压头损失为（水柱），求水的流量为若干 ? ( 答： )

习题1-11附图
解：取水面为截面，压力表处为截面，以压力表管中心线为基准面。故，。
当阀门全关闭时：，
由流体静力学原理得：

，
当阀门打开后，在截面与截面间列伯努利方程：

式中，，，
，
。
1-12．在水平管道中，水的流量为,已知管内径,及。若忽略能量损失，问联接于该管收缩断面上的水管，可将水自容器内吸上高度为多少？ （ 答： ）

习题1-12 附图
解：，
，
以管中心线为基准面，取处为面，处为面，在 面与面间列伯努利方程：
，
又有
，
。
1-13．求常压下的空气以的流速流经长的水平通风管的能量损失，管道截面为长方形，高，宽。（） （答：气柱，这个答案与读图很有关系）
解：，
，
由，查图得，
。
1-14．如图所示，某一输油管路未装流量计，但在A与B点压力表读数分别为,。试估计管路中油之流量。已知管路尺寸为的无缝钢管，A、B两点间长度为，其间还有6个弯头，油的密度为，黏度为。（答：）

习题1-14 附图
解：取A点的水平面为基准面，在A与B间列伯努利方程：

式中：，，

……①，
……②，
①代入②得：

……③，
假设为层流，则：
……④，
将④代入③中得：
，
校核
与假设相符，
。
1-15．水从水塔用有缝钢管引至车间的低位水槽中，水槽与水塔的液位差为，管路长度为（包括管件的当量长度）。水温为，试求此管路输水量为若干（设）。 （答：）
解：由查得：，
取低位水槽水面为基准面，在低位水槽和水塔间列伯努利方程：

式中：，，

，
，
由查图并用试差法求得：
，，
。

1-16．在管径为的管道中心装一皮托管，以测定管道中流过的空气流量，空气温度为，压力为（绝压），用斜管压差计测量，其读数为。斜管压差计的倾斜角度为度。问这时空气质量流量为若干？　
（答：）

解：，
，
，
，
查图得：，
，
。
1-17．密度为的液体，以的流量流经一内径为的管道，该液体的黏度为 ,若流过孔板的压力降不超过,问孔板的孔径为若干? (答：)
解：
式中：，，

，
，
查图并用试差法得：，，
故，
验证：
（在直线段），
所以得到：。