丁玉兴主编化工原理习题解答.doc

丁玉兴编《化工原理》习题解答第一章 流体流动与输送1. 40%糖液的比重为1.18，试求其密度解：由2、将以下压力单位换算为，且各用表压和绝对压表示1）0.4kgf/cm解：∵1kgf=9.81N∴ 3. 某果汁浓缩锅的加热蒸汽绝对压力为1.4kgf/cm2，锅内的绝对压力为400mmHg，设当地大气压为1at，试分别以SI制表示蒸汽的表压力和锅内的真空度解：4、当地大气压为750mmHg时，问位于水面下20m深处的绝对压是多少Pa和atm?解：由题意可得：5. 用U形管压差计测定管路两点的压差管路中气体的密度是2kg/m3指示液是水，读数为500mm计算压力差，用Pa表示解：6、管子的内经是100mm，当277K的流速是2m/s时，求体积流量V时和质量流量解：由题意可得：7. 比重为1.2的糖液，在293K时以1m/s的流速和18.5t/h的质量流量流过一不锈钢管试确定该钢管的直径解：由得，得：8、相对密度为0.91的椰子油沿内径是156mm的钢管输送，如果质量流量是50t/h，求体积流量和流速解：由题意可得：9. 选择一水管，已知质量流量是320t/h，要求管内流速小于3m/s若仓库中库存有内径为150、175、200、250mm四种规格的铸铁管，试问选用何种管子较为适宜？又问选定管径后管内流速是多大？如出口改用一节内径为175mm的水管，此时管内流速是多大？解：由得：得：则选用直径为200mm管子为宜。

则如出口改用一节内径为175mm的水管，由于连续流动，所以流体质量流量相等，10、相对密度为0.9的料液从高位槽自动流入精馏塔中，塔内表压为410 Pa,为了保持管内流速为2m/s试求高位槽内液面距塔进口的垂直距离已知损失能量为24.5J/㎏，当地大气压是1010Pa）解：由题意可得：取高位槽液面为截面1-1，精馏塔液面为截面2-2，取截面2-2为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程11. 一水平放置的锥形管，水入口处的内径为150mm，流速为8m/s，绝对压强为1.47105Pa水出口处的内径为250mm试求水出口处的流速和绝对压强12、浓度为的糖液（黏度、密度为）,从加压容器经内径6mm的短管出问当液面高于流出口1.8m时，糖液流出的体积流量为多少？假定无摩擦损失，液面上的压力为（表压），出口为 (一个大气压)解：取加压容器口为截面1-1，高位槽液面为截面2-2.取截面1-1为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程13. 用泵从河中抽水作为喷洒冷却器用水泵的吸入管内径为120mm，压出管内径为80mm水的流量是45m3/h水出口处比河面高6m大气压为105Pa损失能量为98.1J/kg。

求泵有效功率14、已知水的流量是每秒15L，温度为277K，在钢管内流动，试确定水的流动形态解：从本书附录中查得水在277K时15. 牛奶以2.25L/s的流量流过内径为27mm的不锈钢管牛奶的黏度为2.12cP，相对密度为1.03，试问该流动为层流或是湍流？16、从水塔引水至车间，采用10.16cm水管，其管路的计算总长度（包括直管和管件阀门的当量长度）为150m，设水塔内水面维持恒定，且高于排水管口12m，水温为12℃，试求此管路中水的流量解：设水塔截面H，排水管口截面2-2，并以截面2-2为基准面，列出两截面间伯努利方程查得水在12℃时，17. 某离心清水泵的性能表上标明允许吸上真空高度为5.5如泵运转地区的大气压力为80kPa，输送40℃的水求该泵的安装高度18、某车间排出的冷却水温度为65℃，以德流量注入一贮水池中，同时用一有水泵连续地将此冷却水送到一凉水池上方的喷头中冷却水从喷头喷出，然后落到凉水池中，以达到冷却的目的已知水在进入喷头前要保持50kPa（表压）的压力，喷头入口比贮水池水面高2m，吸入管路和压出管路的损失压头分别为0.5m和1m，试计算下列各项：（1）选择一台合适的离心泵，并计算泵的轴功率。

2）确定泵的安装高度（以本地区大气压计，管内动压头可忽略不计）解：已知℃水的对该系统列伯努利方程，得在泵附录中查得符合要求，其主要性能如下：流量………………60 轴功率………………2.61kW 扬程………………11.8m 转速………………1450 效率…………………74% 汽蚀余量………………2.5m轴功率： 第二章 流体与粒子间的相对运动过程1、 计算直径d为80，密度的固体颗粒，分别在20℃空气和水中的自由沉降速度解：（1）在20℃水中：设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律得：核算： （2）在20℃空气中的黏度为 设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律算出： 核算： 所以假设不成立，再假设在过渡区，由斯托克斯定律得： 2、 一种测定黏度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液体，记录钢球下落一定距离的时间今测得刚球的直径为6mm，在糖浆下落距离为200mm所用时间是6.36s已知钢球密度为7800，糖浆密度为1400，试计算糖浆的黏度。

解：假设在层流区进行，由斯托克斯定律得： 3、 粒径为90，密度为3500的球形颗粒在20℃的水中作自由沉降，水在容器中的深度为0.6m，试求颗粒沉降至容器底部需要多长时间？解：假设在层流区进行，由题意查表得：在20℃水中，黏度为由斯托克斯定律得：4、 某颗粒直径为3.5mm，密度为1500，试求其在常温水中的沉降速度，如果将该物粒放在同样的水中，测得其沉降速度为，试求其粒径为多少？解：①常温水 假设在层流区进行，由斯托克斯定律得： ②由第一问可知0.2m/s接近0.279m/s，由艾仑公式得： 5、 密度为1800的固体颗粒在323K和293K水中按斯托克斯定律沉降时，沉降速度相差多少？如果微粒的直径增加一倍，在323K和293K水中沉降时，沉降速度又相差多少？解：查附录得：323K时 ；293K时 已知，由斯托克斯公式可得（1）则： （2）当微粒直径增加1倍时：或：（1）根据得：， （2）当微粒直径增加1倍6、对密度为1120,含有20%固相的悬浮液进行过滤，在过滤悬浮液15后，能获得湿滤渣的量是多少？已知滤渣内含水分25%解：由题意得7、 在实验室中用板框式压滤机对啤酒与硅藻土的混合液进行过滤。

滤框空处长与宽均为810mm，厚度为45mm，共有26个框，过滤面积为33，框内总容量为0.760过滤压力为2.5（表压），测得过滤常数为：，，滤渣体积与滤液体积之比试计算：（1）过滤进行到框内全部充满滤渣所需过滤时间；（2）过滤后用相当于滤液量1/10的清水进行横穿洗涤，求洗涤时间解：（1）已知，，由公式得 当框内全部充满滤渣时滤液体积为,过滤面积， 又由于，将以上数据代入上述公式，解得： （2）8、 在的恒压下过滤某种悬浮于水中的颗粒已知悬浮液中固相的质量分率为0.14，固相的密度为2200，滤饼的空隙率为0.51，过滤常数为，过滤面积为45过滤阻力忽略不计，欲得滤饼体积为0.5，则所需过滤时间为多少？ 9、 某叶滤机的过滤面积为，在的恒压差下过滤4h得到滤液，滤饼为不可压缩，且过滤介质阻力可忽略，试求：（1） 其他条件不变，将过滤面积增大1倍，过滤4h可得滤液多少？（2） 其他条件不变，过滤压差加倍，过滤4h可得滤液多少？（3） 在原条件下过滤4h，而后用清水洗涤滤饼，所需洗涤时间是多少？解：（1）已知 （2）过滤常数 （3）洗涤速率 洗涤时间11、用直径为600mm的标准式旋风分离器来收集药物粉尘，粉尘的密度为2200，入口空气的温度为473K，流量为3800，求临界直径。

解：由题意可得：代入上式得：12、密度为速溶咖啡粉，其直径为，用温度为250℃，的热空气代入旋风分离器中，进入时切线速度为，在分离器中旋转半径为0.5m，求其径向沉降速度将同样大小的咖啡粉粒放在同温度的静止空气中，其沉降速度又为多少？解：（1）250℃时， ，（2）250℃时 设粒子在层流区沉降，其最大沉降粒径为，层流区，的上限值 则代入斯托克斯得： <所以在层流区沉降 第三章 传热1、载热体流量为1500kg/h，试计算以下各过程中载热体放出或得到的热量1）100℃的饱和水蒸气冷凝成100℃的水；（2）比热容为3.77的NaOH溶液从290K加热到370K；（3）常压下20℃的空气加热到150℃；（4）压力为245kPa的饱和蒸气冷凝成40℃水解：（1）经查表已知水的汽化焓， （2） （3）经查表常压下， （4）（2719.7-167.5）1500=3.8282．将50 kg100℃的饱和水蒸汽通入温度为20℃的100kg水中，求混合后的温度解：当100kg的水由20℃变为100℃时需要的热量是 查表得100℃饱和水蒸气冷凝潜热为，∴只需的水蒸气就可使100kg的水由20℃变为100℃，水质量变为114.8kg， ∴混合后的温度为100℃。

3、普通砖平壁厚度为460mm，一侧壁面温度为200℃，另一侧壁面温度为30℃，已知砖的平均导热系数为℃，试求： （1）通过平壁的热传导通量，；（2）平壁内距离高温侧300mm处的温度解：（1）由导热热通量公式可得：（2）设以x表示沿壁方向上的距离，若在x处等温面上温度为t，则 ℃4．在三层平壁的热传导中，测得各层壁面温度t1、t2、t3和t4分别为500℃、400℃、200℃和100℃，试求各层热阻之比假设各层壁面间接触良好解：在定态热传导中，通过各层的热传导速率必相等，即 , ∴, , ∴，， ∴5、某燃烧炉的平壁由下列依次砌成： 耐火砖 导热系数 ℃ 绝热转 ℃ 普通砖 ℃ 若已知耐火砖内侧面温度为860℃，耐火砖与绝热转接触面温度为800℃，而绝热转与普通砖接触面温度为135℃，试求： （1）通过炉墙损失的热量，；（2）绝热砖层厚度，m；（3）普通砖外壁面温度，℃ 解：（1）由导热热通量公式，得 （2） （3）由℃6．规格为603mm的钢管用30mm厚的软木包扎，其外又用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。

现测得钢管外壁面温度为－110℃，绝热层外表面温度为10℃已知软木和保温灰的平均导热系数分别为0.043 W/（m℃）和0.07W/（m℃） ，试求每米管长的冷量损失量，w/m解：已知，，，，每米管长的冷量损失量为7、用钢管。