天津大學化工原理答案(第二版)完整-wenkub

　

【正文】 44 ???????????????????????? ?? ??? （ 2）密度 基本物理量的換算關系為 1 kgf= N， 1 N=1 kg?m/s2 則 324 2 mkg13501N sm1kg1kg skg ??????? ????????????? ??? （ 3）從附錄二查出有關基本物理量的換算關系為 1 BTU= kJ， l b= kg oo51F C9? 則 ? ? F10. 4536k g1l b1B T T ????????? ???????????????????? ??pc （ 4）傳質系數 基本物理量的換算關系為 1 h=3600 s， 1 atm= kPa 則 ? ?kP asmkm . 33 kP a1a t m360 0sh1a t mhm km 252G ?????????????????????? ??? ?K （ 5）表面張力 基本物理量的換算關系為 1 dyn=110–5 N 1 m=100 cm 則 m1dyn N101cmdyn74 25 ?? ?????????????? ????????? （ 6）導熱系數 基本物理量的換算關系為 1 kcal=103 J， 1 h=3600 s 則 2 ? ? ? ? 1h1kc a l J104. 1868Chm kc a l l1 32 ??????????????????? ??????? ????? 2． 亂堆 25cm 拉西環的填料塔用于精餾操作時，等板高度可用下面經驗公式計算，即 ? ? ? ? ? ? L L310CB4E ???ZDGAH ??? 式中 HE—等板高度， ft； G—氣相質量速度， lb/(ft2?h)； D—塔徑， ft； Z0—每段（即兩層液體分布板之間）填料層高度， ft； α—相對揮發度，量綱為一； μL—液相黏度， cP； ρL—液相密度， lb/ft3 A、 B、 C 為常數，對 25 mm 的拉西環，其數值分別為 、 及 。具體換算過程如下： （ 1）從附錄查出或計算出經驗公式有關物理量新舊單位之間的關系為 ? ? ? ? ?smkg103 5 232 ???? ? （見 1） α量綱為一，不必換算 sPa101cp1 3 ??? ? 13lbft=1 33lb 1 k g 3 .2 8 0 3 f tf t 2 .2 0 4 6 lb 1 m? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?= kg/m2 (2) 將原符號加上“′”以代表新單位的符號，導出原符號的“數字”表達式。設混合油為理想溶液。若螺釘材料的工作壓力為 106 Pa，問至少需要幾個螺釘（大氣壓力為 103 Pa）？ 5 解：由流體靜力學方程，距罐底 1000 mm 處的流體壓力為 ? ? （絕壓）)( 33 ?????????? ghpp ? 作用在孔蓋上的總力為 )( 4233a ??????? ＝）－＝（AppF 每個螺釘所受力為 321 ??????F 因此 ? ? （個） 341 ?????? FFn 5．如本題附圖所示，流化床反應器上裝有兩個 U 管壓差計。 解：（ 1） A 點的壓力 ? ? （表）Pa101 . 1 6 3 6 0 0 0 0 42汞3水A ?????????? gRgRp ?? （ 2） B 點的壓力 ? ?（表）Pa107. 83 44 1汞AB ??????? ?? gRpp ? 6．如本題附圖所示，水在管道內流動。 解：設管路中心處流體的壓力為 p 根據流體靜力學基本方程式， AApp?? 習題 5 附圖 習題 4 附圖 習題 6 附圖 6 則 a++p gh gR p?? ?汞水 ? ? 80. 132kP 3 ????????? ??? gRghpp a 汞水 ?? 7．某工廠為了控制乙炔發生爐內的壓力不 超過 kPa（表壓），在爐外裝一安全液封管（又稱水封）裝置，如本題附圖所示。 s)]。 解 ：（ 1）用 SI 單位計算 查附錄 70%醋酸在 20 ℃時， 33 ???? ??? ， 0 .0 1 5 ??d ? ? 0 6 2b ?????u ? ? 3b ?????? ?? ?duRe 故為湍流。已知水流經系統的能量損失可按 ∑ hf=，其中 u為水在管內的平均流速（ m/s）。截面處水的平均流速 在高位槽水面與管路出口截面之間列機械能衡算方程 ,得 22121 b 1 2 b 2 f1122ppg z u g z u h??? ? ? ? ? ? ? （ 1） 式中 z1=7 m， ub1～ 0， p1=0（表壓） z2= m， p2=0（表壓）， ub2 = u2 代入式（ 1）得 22b 2 b 219 .8 1 7 9 .8 1 1 .5 5 .52 uu? ? ? ? ? ?u （ 2）水的流量（以 m3/h 計） ? ? 332b2s ???????? AuV 8 12． 20 ℃的水以 m/s 的平均流速流經 φ 38 mm mm 的水平管，此管以錐形管與另一 φ 53 mm 3 mm 的水平管相連。已知儲罐內液面維持恒定，其上方壓力為? 105 Pa。 解：在截面 AA? 和截面 BB? 之間列柏努利方程式，得 221 1 2 21 e 2 fp u p ug Z W g Z h??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?sm9 6 0 0 6 3 6 0 0204πkgJ700 1 3 222f1125251????????????????dVAVuhuZZpp；；；； ? ?222 1 2 1e 2 1 f2p p u uW g Z Z h???? ? ? ? ? ? 習題 11 附圖 習題 12 附圖 習題 13 附圖 9 ? ?? ?7 6 8 . 9 WW1738003 6 0 020 100 1 3 ese25???????????????? ???????WwNW e14．本題附圖所示的貯槽內徑D=2 m，槽底與內徑 d0為 32 mm 的鋼管相連，槽內無液體補充，其初始液面高度 h1 為 2 m（以管子中心線為基準）。設管道寬度為 b，高度2y0，且 by0，流道長度為 L，兩端壓力降為 p? ，試根據力的衡算導出（ 1）剪應力 τ 隨高 習題 14 附圖 10 度 y（自中心至任 意一點的距離）變化的關系式；（ 2）通道截面上的速度分布方程；（ 3）平均流速與最大流速的關系。 解： 17RRz m a x2202212 π d 1 2 π dπ π ru u r r u r rR R R??? ? ??????? 令 R 1 11 7 2 1 7 8 7z m a x m a x m a x220 0 01 ( 1 )11 2 π d2 π ( 1 ) d 2 ( ) d 0. 81 7π πr y r R yRu u r r y u R y y u y y y uRR? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?， 則 18．某液體以一定的質量流量在水平直圓管內作湍流流動。反應器內液面與管路出口的距離為 17 m。） 解：在反應器液面 11， 與管路出口內側截面 22， 間列機械能衡算方程，以截面 11， 為基準水平面，得 22b 1 b 2121 e 2 fuuppg z W g z h??? ? ? ? ? ? ? ? （ 1） 式中 z1=0， z2=17 m， ub1≈ 0 1 0 7 30 6 8 6 0 0 1024 242b2???? ??? ?? dwu p1= 103 Pa (表 )， p2=0 (表 ) 將以上數據代入式（ 1），并整理得 2b2 21e 2 1 f() 2u ppW g z z h??? ? ? ? ? ? = 17+ 2431 2. + 3?+fh?=+fh? 其中 fh?=（ ? + eLLd?? +?? ） 2b22u ?Rebdu??= 68 3 3 10????= 105 ?de 根據 Re 與 e/d 值，查得 λ=，并由教材可查得各管件、閥門的當量長度分別為 閘閥（全開）： 2 m = m 標 準彎頭： 5 m