化学工程基础习题答案(武汉大学__第二版)

化学

第二章．P69 1.解：Pvac

Po P绝

即13.3 10 3Pa 98.7 10 3 Po P绝

P绝 85.4 10 3Pa Pa P Po

85.4 10 3Pa 98.7 10 3Pa 13.3 10 3

Pa

2.解：

d2

de 4 1

d22

dd (d1 d2) 70

1 2

3.解：对于稳定流态的流体通过圆形管道，有

u2

d 21

1

d 2

2

若将直径减小一半，即

d 1

d 2

2

u2

4

1

即液体的流速为原流速的4倍.

4.解：

HLu2f d 2g

L2

H1u1f1 1 d

12g

H L2u2

2f2

2d

22g

L2H 2u22

f2H

d22gf1

L2 1u11d 12g

64

du

u2 4u1,L1 L2,d1 2d2

64 L2u2

Hf2H d2u2

2d 22gf1

64 L2

1ud d 11u112g64 L2

2u2Hf2H

du 22 d22gf1

64

L(1u2)2

2d 1d u22g242 2Hf2H

1 16

f1

2 2 164Hf2 16Hf1

即产生的能量损失为原来的16倍。

6.解：1）雷诺数Re

ud

其中 1000kg m 3，u 1.0m s 1d 25mm 25 10 3m

1cp 10 3Ps s

故Re

ud

1000 1.0 25 10 3

10 3 25000

故为湍流。

2）要使管中水层流，则Re

2000

1000 25 10 3m u

2000 即Re 3

10

解得u

0.08m s 1

7.解：取高位水槽液面为1-1′， A-A′截面为2-2′截面，由伯努利方程

22

p1u1p2u1

z1 z2 Hf

g2g g2g

其中z1 10m,z2 2m;

p1 p2;u1 0;Hf

h

g

f

2

u216.15u2

则10 2

2 9.89.8

解得

1）A-A′截面处流量u

u2

u 2.17m s 1

2）q

v

Au

121

d 3.14 (100 10 3)2 44

其中A

7.85 10 3m2 u 2.17m s 1

qv 7.85 10 3 2.17 3600 61.32m

8.解：对1-1′截面和2-2′截面，由伯努利方程得

22p1u1p2u1

z1 z2

g2g g2g

3

其中z1

z2,p1 1mH2O gh1

u1 0.5m s 1,p1 gh2

d120.2

u2 2u1 ()2 0.5 2.0m s 1

d20.1

0.5222

h 0.19m

2 9.82 9.8

15.解：选取贮槽液面为1-1′截面，高位槽液面为2-2′截面，

由伯努利方程得

22

p1u1p2u1

z1 He z2 Hf

g2g g2g

其中：z1 2m,z2 10m;u1 u2 0

p1 pvac 100mmHg

13.6 103 9.8 0.1 13332.2pa p2 02

13332.219.61000

He 10 ( 4 ) g9.8980

19.613332.2

He 12.08 14.08 1.388 15.468

9.8980 g

P

He qV

102

15.468 2

(53 10 3)2 980102

0.655kw

17.解：取水池液面为1-1′截面，高位截面为2-2′截面，

由伯努利方程得

22

p1u1p2u1

z1 He z2 Hf

g2g g2g

其中：z1 0,z1 50m;p1 p2 0

Hf He 50

20

52.05 9.8

P

He qV 52.05 36 1000

8.05kw

102 102 0.6 3600

19.解：取贮槽液面为1-1′截面，

蒸发器内管路出口为2-2′截面， 由伯努利方程得

22

p1u1p2u1

z1 He z2 Hf

g2g g2g

其中，z1 0,z1 15m;

p1 0,

p2 200 10 3 13.6 103 9.8 26656paHf

12026656

He 15 24.97

9.89.8 1200

H q 24.97 20 1200P eV 1.632kw

102102 3600

20.解：1）取贮水池液面为1-1′截面，

出口管路压力表所在液面为2-2′截面， 由伯努利方程得

22p1u1p2u1

z1 He z2 Hf

g2g g2g

其中，z1 0,z2 5.0m;

p1 0,p2 2.5kgf.cm 2

2.5 9.8

2.45 105pa 40.01

忽略出水管路水泵至压力表之间的阻力损失， 则：衡算系统的阻力损失主要为吸入管路的阻力损失：

Hf u

36

3600 (76 10 3)2

2.2

2.45 1052.220.2

He 5.0

1000 9.82 9.89.8

5.0 25 0.25 0.02 30.27P

2）P

He qV 30.27 36 1000

3.0kw

102102 3600

He qV 3.0

4.3kw

102 0.7

3）取贮槽液面为1-1′截面，

水泵吸入管路上真空表处液面为2-2′截面， 由伯努利方程得

22

p1u1p2u1

z1 z2 Hf

g2g g2g

其中：z1 0,z2 4.8m;

p1 0,p2 ?

忽略进水管路水泵中真空表至水泵之间的阻力损失， 则：衡算系统的阻力损失为吸入管路的阻力损失：

Hf

2.220.2p2 (4.8 ) 1000 9.8 49600pa

2 9.89.8

得真空表的读数为

P

vac

49600Pa

23.解：1）取低位槽液面为1-1′截面

高位槽液面为2-2′截面 由伯努利方程得

22

p1u1p2u1

z1 He z2 Hf

g2g g2g

其中，z1 0,z2 20m;p1 0,p2 0

Hf 5,He 20 5 25 w e 25 9.8 245J/kg

2）在管路A、B截面间列伯努利方程得：

2

pAu2pBuBA

zA zB Hf

g2g g2g

pApBLu2 zB zA g gd2gu2 2g

ppd

(A B zB zA)L g g

pA pB ( Hg H2O) gR H2O g 6pA pB( Hg H2O) R H2O 6

H2Og H2O

u 2.03m s 1

25 2.03

3）P

102

0.052 1000

0.976kw

4）根据静力学基本方程式：

pB H2Og(6 H) HggR' p0 pB HggR' p0 H2Og(6 H)

pA H2Ogh pB H2Og6 H2Og(h R) HggR pA pB H2Og6 H2OgR HggR pA HggR' p0 H2Og(6 H) H2Og6 H2OgR HggR

pA p0 HggR' H2OgH ( Hg H2O)gR [13.6 1.2 1 1 (13.6 1) 0.04] 9.8 1000 1.55 105pa

第三章 传热过程

p105 ex1解：

q

tt1 t41150 30

R1 2 3

1 2 31.070.1445

11201120

1243Wm2

0.187 0.714 0.00010.901

q` 300

1120

R R0 3.73 C m2 W 1

(R R0)