化工原理(长理)习题课

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1、1.为了确定容器中石油产品的液面，采用如附图所示的装置。压缩空气用调节阀1调节流量，使其流量控制得很小，只要在鼓泡观察器2内有气泡缓慢逸出即可。因此，气体通过吹气管4的流动阻力可忽略不计。吹气管内压力用U管压差计3来测量。压差计读数R的大小，反映贮罐5内液面高度。指示液为汞。2021/12/271.分别由a管或由b管输送空气时，压差计读数分别为R1或R2，试推导R1、R2分别同Z1、Z2的关系。2.当（Z1－Z2）＝1.5m，R1＝0.15m，R2＝0.06m时，试求石油产品的密度ρ及Zio2021/12/27解（1）在本例附图所示的流程中，由

2、于空气通往石油产品时，鼓泡速度很慢，可以当作静止流体处理。因此可以从压差计读数R1，求出液面高度Z1，即（2）将式（a）减去式（b）并经整理得故（a）（b）2021/12/272.当20℃的甘油(ρ=1261kg.m-3,μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时,若流速为2.0m.s-1时,其雷诺准数Re为__________,其摩擦阻力系数λ为________.2021/12/273.如图所示，用内径d＝100mm的管道，从水箱中引水。如水箱中水面恒定，水面高出管道出口中心高度H＝4m，忽略水箱入管道的入口阻力损失。水在管内流动损失，

3、沿管长均匀发生，hfA-B＝3·ｕ2/（2ｇ）。求：（1）水在管内的流速ｕ及流量Q（2）管道中点处M的静压强PM。假设AB高度差为3m2021/12/27（1）列0－0与2－2截面柏努利方程：Z0＋P0/ρｇ＋ｕ00/2ｇ＝Z2＋P2/ρｇ＋ｕ22/2ｇ＋∑ｈf以2－2截面为基准面，Z2＝0，u0＝0，P0＝P2∴4＝ｕ22/2ｇ＋3ｕ22/2ｇ＝4×ｕ22/2g解得ｕ2＝4.43m.s-1∴V＝ｕA＝0.785×0.12×4.43＝0.0348m3.s-1＝125m3.h-1（2）列M点与出口截面的柏努利方程ZM＋PM/ρｇ＋ｕM2/2ｇ＝Z

4、2＋P2/ρｇ＋ｕ22/2ｇ＋∑ｈfM-21＋PM/ρｇ＋ｕM2/2ｇ＝ｕ22/2ｇ＋3/3×ｕ22/2ｇ∵ｕM＝ｕ2∴PM/ρｇ＝3/3×ｕ22/2ｇ－12021/12/27水在一倾斜管中流动，如附图所示，已知压差计读数为200mm，试问测量段的阻力为多少？2021/12/274.在内管为φ180×10mm的套管换热器中,将流量为3500kg.h-1的某液态烃从100℃冷却到60℃,其平均比热为2.38kJ.kg-1.K-1,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热为4.17kJ.kg-1K-1,基于传热外面积的总传热系数K0

5、=1800w.m-2K-1,设其值恒定,忽略热损失。试求：(1)冷却水用量；(2)分别计算两流体为逆流和并流情况下的平均温差及所需管长。2021/12/27冷却水用量ｗhCph(T1-T2)＝ｗcCpc(t2-t1)3500×2.38×(100-60)＝ｗc×4.17×(50-40)ｗc＝7990kg.h-1Δt逆＝(50-20)/ｌｎ(50/20)＝32.75℃Δt并＝(60-10)/ｌｎ(60/10)＝27.91℃Q＝KAΔtmQ＝7990×4.17×(50-40)=3.332×106kJ.h-1∴A＝3.332×105/[(1800/10

6、00)×32.75×3600]＝1.57(m2)πｄ0ｌ＝1.573.14×0.18×ｌ＝1.57∴ｌ逆＝2.77(m)A并＝3.332×106/[(1800/1000)×27.91×3600]＝1.84(m2)3.14×0.18×ｌ并＝1.84∴ｌ并＝3.26(m)2021/12/2720℃的空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，其下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略不计。当U管压差计读数R=25mm、h=0.5m时，试求此时空

7、气的流量为若干m3/h。当地大气压强为101.33×103Pa。2021/12/27解：文丘里管上游测压口处的压强为p1=ρHggR=13600×9.81×0.025=3335Pa(表压)喉颈处的压强为p2=－ρgh=－1000×9.81×0.5=－4905P（表压）空气流经截面1-1'与2-2'的压强变化为故可按不可压缩流体来处理。2021/12/27在截面1-1‘与2-2’之间列柏努利方程式，以管道中心线作基准水平面。两截面间无外功加入，即We=0；能量损失可忽略，即=0。据此，柏努利方程式可写为据连续性方程u1A1=u2A22021/12

8、/27用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为