化工原理第三版(谭天恩)答案.pdf

第一章 1-1 0.898 3��kg m 1-2 633mmHg 1-3 1.78zm� � 1-4 H =8.53m 1-5 1720ABpmmHg�� 1-6 318.2Pa ; 误差 11.2℅ 1-7 在大管中：1121 1114.575,0.689,1261�����������mkg sum sGkg ms 在小管中： 1121 2224.575,1.274,2331�����������mkg sum sGkg ms 1-8 6.68m 解 取高位槽液面为 1-1，喷头入口处截面为 2-2 面根据机械能横算方程，有 gz1 + u12/2 + p1/ρ=gz2+u22/2+p2/ρ+wf 式中，u1 =0，p2 =0，u2 =2.2 m .s-1，p2 = 40*103 Pa，wf =25J.kg-1，代入上式得 Δz =u22/2g+p2–p1/ρg+wf/g =2.22/2*9.81+40*103-0/1050*9.81+25/9.81 =6.68m 1-9 43.2kW 解 对容器 A 液面 1-1 至塔内管出口截面 2-2 处列机械能衡算式 22 1122 1e2fupupg z + + +w =gz +++w22��已知 z1=2.1m，z2 =36m , u1 =0, 2u的速度头已计入损失中，p1=0, p2=2.16*106 Pa, fw =122J.kg-1, 将这些数据代入上式得 ew= (z2-z1)g+p2/ρ+ fw=(36-2.1)*9.81+2.16*106/890+122 =333+2417+122=2882J.kg-1 泵的有效功率 Ne=esw m=2882*15/1000=43.2kw 1-10 (1) 4.36Kw；(2) 0.227MPa 1-11 B 处测压管水位高，水位相差 172mm 1-12 H=5.4m，pa=36.2kPa 解 在截面 1-1 和 2-2 间列伯努利方程，得 22 1122 12upupg z + + =gz ++22��即 22 1221 12pp()2�����uug zz�(a) z1、z2 可从任一个基准面算起（下面将抵消） ，取等压面 a-a ，由静力学方程得 p1+ρg(z1-z2)+ ρgR=p2+HggR� 即12 12()HgPPg zzgR�� �������� (b) 由式(a)和式(b)可得 22 312113600 10009.81 80 109.89 .21000HguugRJ kg��������������� （c） 又由连续性方程知 u2= u1(d1/d2)2= u1� (125/100)2=1.252 u1 代入式（c）得 （1.252 u1）2 - u12=2�9.89 u1=3.70m.s-1 于是 u2=1.252� 3.70=5.78 1.m s� 喷嘴处 u3= u1（d1/d3）2=3.70�125/75）2=10.281.m s� 在截面 0-0 与 3-3 间列机械能衡算式 H= u32/2g=10.282/2�9.81=5.39m 在截面 0-0 与 a-a 间列伯努利方程 H=u22/2g+ pA/ρg 故有 pA=ρgH-2 2 2u�ρ=1000*9.81*5.39-5.782/2 *1000 =36.2� 310Pa 1-13 d≤39mm 1-14 水 0.0326m·s-1，空气 2.21m·s-1 1-15 (1) 38.3kPa； (2) 42.3% 1-16 不矛盾 1-17 答案略 1-18 (1) 第一种方案的设备费用是第二种的 1.24 倍； (2) 层流时，第一种方案所需功率是第二种的 2 倍；湍流时，第一种方案所需功率是第二种的 1.54 倍 1-19 0.37kW 1-20 2.08kW 1-21 0.197m；不能使用 解 （1）求铸铁管直径 取 10℃氺的密度 ρ=10001.kg m�,查附录五知�=1.305 � 310�Pa.s 取湖面为 1-1 面，池面为 2-2 面，在面 1-1 与面 2-2 间列机械能衡算方程 22 21122fuuppgzw���� ��� 因 u1、u2、p1、p2皆为零，故g z�= fw（a） 式中，z� �45m , 2 2 22581000300()5.62923600fl uwddd��������代入式（a）得 9.81 � 45=55.629d�5d=0.01275� (b) �的范围约为 0.02-0.03， 现知 VS很大， Re 也大， 故�的初值可取小些。

设�=0.02，代入式（b）解得 d =(0.01275�0.02)0.2=0.191m 检验�值： 新铸铁管的绝对粗慥度�=0.03mm，则�/d=0.3/191=0.00157 Re=ud� ��(/4)sV d� ���31000 300/3600 ( /4) 0.191 1.305 10��� ���=4.26�105 ��=0.23680.100Red��������=0.235680.100 0.001574.26 10��������=0.02316 可见初设的�偏小，故需进行迭代计算再设�=0.02316，代入（b）得 d=0.1968m 于是 0 . 3 1 9 6 . 8d��=0.00152 Re=5 51000 300/36004.13 10( /4) 0.1968 1.305 10��������0.23 0.23 568680.1000.100 (0.00152)0.02302Re4.13 10d�������������������与���数据相近，故迭代一次即可结束对 d 取整为 0.2m 即 200mm (2) �=1mm 时，核算是否能满足引水量为 30031��mh的要求 d�=1/200=0.005 Re=31000 300/3600 (/4) 0.2 1.305 10��� ���54.067 10�� 0.23 5680.100 (0.005)0.02984.067 10������代入式（b）得 d=0.207m 可见，d=0.2m 的管子不能满足在�=1mm 时引水量不变的要求， 为此应将管径取为 210mm 才行。

1-22 66.5L·min-1 1-23 (1) 0.54m·s-1 ；(2) R1=10.65cm，R2=17.65cm 1-24 输送能力变小，阀门前压力变大 1-25 u1=7.25 m·s-1，u2=10.52 m·s-1；风机出口压力 p=65.2mmH2O 解 （1）求 u1,u2 根据并联管路的特点，知12ffww�即 222 1122 1 1222l ul u dd��� 现12122 ,ll dd��，故上式化简为 22 1 1222 uu��� （a） 又根据质量衡算可得 222 1122222 1122222 12(/4)( /4)(/4)0.150.1510 0.2d ud ud uu du duduu����������1217.78uu�� （b） 由（a） （b）求 u1，u2需试差 初设12���，则由（a）得 212uu� 代入（b）得 1u=7.36 1��m s 于是 2u=17.78- 1u=17.78-7.36=10.421��m s 检验以上数值的准确性： 查附录六知 30℃空气�=1.165kg..m-3, 51.86 10����Pa.s，则 411 151.165 7.36 0.15Re6.915 101.86 10u d� ���������422 251.165 10.42 0.15Re9.790 101.86 10u d� ���������120.050.000333150dd�����0.230.23 14 168680.100()0.100 (0.000333)0.0217Re16.915 10d���������0.230.23 24 268680.100()0.100 (0.000333)0.0205Re29.790 10d���������与初设值稍有偏差，再将1�=0.0217，2�=0.0205 迭代入（a） （b）得 11 127.24,10.54������um sum s 检验： 4 50 . 2 3 141 . 1 6 57 . 2 40 . 1 5R e 16 . 8 0 21 01 . 8 61 0 680.100(0.000333)0.02186.802 10������������4 250 . 2 3 241 . 1 6 51 0 . 5 40 . 1 5R e9 . 9 0 31 01 . 8 61 0 680.100(0.000333)0.02059.903 10������������与第一次迭代值很接近，故所得结果为11 127.24,10.54������um sum s （2）求风机出口处压力 设风机出口处压力为 p。

根据风机出口与管出口间的机械能衡算，有 22 11 11 122ffl uulpppdd����� �����支管总管22807.242030100.02181.1651.1650.1520.22 355.0 14563������������总管 0 . 0 50 . 0 0 0 2 52 0 0d��� 5 31 . 1 6 51 00 . 2R e1 . 2 5 31 01 . 8 61 0�������0.230.23 568680.100()0.100(0.00025)0.0194Re1.253 10d��������于是 3 5 5 . 01 4 5 6 30 . 0 1 9 46 3 8pP a���� 1-26 11.3m 1-27 (1) 10.1931��mh； (2) 方案二可行 1-28 当阀门 k1关小时，1V ，V 减小，2V增加，Ap增加 1-29 表压为 492.3kPa 1-30 7.08 1��kg s1-31 634 1��kg h1-32 9.8 倍 第二章 2-1 0.7 2-2 (1)管路特性方程 (2) 绘制管路特性曲线图，可得 型号 Q/m3.h-1 H/m N/kW IS250-200-315 678 31.1 67.3 85% IS250-200-315A 627 27.8 57.0 83% 2-3 (1)对泵进、出口列机械能衡算方程，有 (a) 把 H=he=15.04m 代入式(a)可得 Q=34.76m3.h-1 (2) Q'=90%Q=31.28m3.h-1 代入式(a)，可得 he'=12.18m 有效功率 Ne=he'Q'ρg=1.04kW 百分率 Q'/Q=D'/D=0.90 2-4 (1)图(c)的安装方式无法将谁送上高位槽，而(a)、(b)可以，且流量相同； (2)泵所需的功率相同 2-5 (1)由公及查表及公式可得：he=77m 查附录十七，可选 IS100-65-250型泵，n=2900r.min-1 (2)合适 (3)不能，不合理 2-6 IH40-20-160，2.07kW 2-7 解： (1)齿轮泵或螺杆泵 (2)离心泵(带开式或半开式叶轮)或齿轮泵； (3)若压力不大， 选离心泵(带开式叶轮)， 若压力大， 选隔膜泵(4)双吸离心泵； (5)往复泵或螺杆泵；(6)计量泵 2-8 222mmH2O2-9 不能，将转速提高至1500r.min。