天津大學化工原理答案(第二版)完整-免費閱讀

　　

【正文】 規定泵入口的真空度不能大于64 kPa。在某流量下泵入口真空表和出口壓力表的讀數分別為 60 kPa 和 220 kPa，兩測壓 口之間垂直距離為 m，泵的軸功率為 kW。 非牛頓型流體的流動 26．用泵將容器中的蜂蜜以 103 m3/s 流量送往高位槽中，管路長（包括局部阻力的當量長度）為 20 m，管徑為 m，蜂蜜的流動特性服從冪律 ????????? yuz?，密度 ρ=1250 kg /m3，求泵應提供的能量（ J /kg）。測量點處的溫度為20 ℃ ，真空度為 500 Pa，大氣壓力為 103 Pa。設水溫為 12 ℃，試求管路的輸水量（ m3/h）。問每小時從管中流出多少水（ m3）？ （ 2）當閘閥全開時， U 管壓差計測壓處的壓力為多少 Pa（表壓）。若泵的效率為 ，求泵的軸功率。 解：（ 1）由于 by0 ,可近似認為兩板無限寬，故有 yL pybpbL ??????? )2(2 1? （ 1） （ 2）將牛頓黏性定律代入（ 1）得 dduy???? ddupyyL? ?? 上式積分得 CyLpu ??? 22? （ 2） 邊界條件為 y=0， u=0，代入式（ 2）中，得 C= 202 yLpC ??? 因此 )(2 202 yyLpu ??? ? （ 3） （ 3）當 y=y0， u=umax 故有 20max 2 yLpu ???? 再將式（ 3）寫成 2max01 ( )yuu y???????? （ 4） 根據 ub 的定義，得 2b m a x m a x01 1 2d 1 ( ) d 3AAyu u A u A uA A y??? ? ? ??????? ?? 16．不可壓縮流體在水平圓管中作一維定態軸向層流流動，試證明（ 1）與主體流速 u相應的速度點出現在離管壁 ，其中 ri為管內半徑；（ 2）剪應力沿徑向為直線分布，且在管中心為零。流體密度為 800 kg/m3。設流動為穩態，試計算（ 1） AA39。 解： 3322h ??????? duuAV 22s ??????? ?? duuAw ? ? ? ? 22 ?????? ?uG 9．在實驗室中，用內徑為 cm 的玻璃管路輸送 20 ℃的 70%醋酸。為測量流體壓力，在管道某截面處連接 U 管壓差計，指示液為水銀，讀數 R=100 mm， h=800 mm。 解： ? ? kg1 2 0kg606021t ????? mmm 331221121t ????????? ?????? ?? mmVVV 33ttm 120 ??? Vm? 流體靜力學 3．已知甲地區的平均大氣壓力為 kPa，乙地區的平均大氣壓力為 kPa，在甲地區的某真空設備上裝有一個真空表，其讀數為 20 kPa。 試將上面經驗公式中各物理量的單位均換算為 SI 單位。s) （ 2）密度 ρ= kgf ?s2/m4 （ 3） 某物質的比熱容 CP= BTU/(lb已知各組分氣體的體積分數為： H2 40%、 N2 20%、 CO 32%、 CO2 7%、 CH4 1%，大氣壓力為 kPa，試計算氣柜滿載時各組分的質量。為防止水銀蒸氣向空間擴散，于右側的 U 管與大氣連通的玻璃管內灌入一段水，其高度 R3=100 mm。試求此爐的安全液封管應插入槽內水面下的深度 h?，F由槽底部的小孔向外排水。若水流經 A、 B 兩截面間的能量損失為 J/kg，求兩玻璃管的水面差（以 mm 計），并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對位置。試求當槽內液面下降 1 m 時所需的時間。反應器液面上方保持 103 Pa 的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。壓差計連接管內充滿了水，測壓點與管路出口端之間的直管長度為 20 m。 解：由于是直徑均一的水平圓管，故機械能衡算方程簡化為 12fpp h?? ?? 上式兩端同除以加速度 g，得 gpp? 21?=fh?/g=6 m（題給） 即 fh?= 2b2uLd? =6 J/kg = J/kg （ a） 2232sb 0 1 0 6 4π60105 0 04π?? ????? dddVu 將 ub代入式（ a），并簡化得 ?45 ???d （ b） λ與 Re 及 e/d 有關，采用試差法，設 λ= 代入式（ b），求出 d=。） 解：（ 1）當 BD 支管的閥門關閉時， BC 支管的最大排水量 在高位槽水面 11， 與 BC 支管出口內側截面 CC,間列機械能衡算方程， 并以截面 CC,為基準平面得 22b 1 b11fCCCu u ppg z g z h??? ? ? ? ? ? ? 式中 z1=11 m， zc=0， ub1≈ 0， p1=pc 故 2bf2Cu h??= 11=（ a） f f , f ,AB BCh h h? ? ? ? ? （ b） 2b,ef , c() 2ABAB uLLh d????? ? ? 2b, 2b,58( 0 . 0 3 0 . 5 ) 2 3 . 1 50 . 0 3 8 2AB ABu u? ? ? ? （ c） 2b, 2f , b ,1 2 . 5( 0 . 0 3 ) 5 . 8 60 . 0 3 2 2BCB C B Cuhu? ? ? ? （ d） 2 2 4 2 2b , b , b , b , b ,32( ) ( ) 0 . 538BCA B B C A B B C B CABdu u u u ud? ? ? ? （ e） 將式（ e）代入式（ b）得 22f , b , b ,2 3 .1 5 0 .5 1 1 .5 8A B B C B Ch u u? ? ? ? （ f） 將式（ f）、（ d）代入式（ b） ,得 2 2 2f b , b , b ,11 .5 8 5. 86 17 .4 4B C B C B Ch u u u? ? ? ? ubC=ub,BC，并以 ∑ hf值代入式（ a），解得 ub,BC= m/s 故 VBC=3600 π4 m3/h= m3/h （ 2）當所有閥門全開時，兩支管的排水量根據分支管路流動規律，有 22 b,bf , f ,22 DCC DC B C D B Duup pg z h g z h??? ? ? ? ? ? ? ? ? （ a） 兩支管出口均在同一水平面上，下游截面列于兩支管出口外側，于是上式可簡化為 習題 23 附圖 17 f, f,BC BDhh? ?? 2b,ef , c() 2BCB C D uLLh d????? ? ? 2b, 2b,1 2 .5( 0 .0 3 1 ) 6 .3 60 .0 3 2 2BC BCu u? ? ? ? 2b, 2f , b ,14( 1 ) ( 2 6 9 . 2 0 . 5 )0 . 0 2 6 2BDB D B Duhu??? ? ? ? ? 將 f, f,BC BDhh??、 值代入式（ a）中， 得 22b , b ,6 .3 6 ( 2 6 9 .2 0 .5 )B C B Duu??? （ b） 分支管路的主管與支管的流量關系為 VAB=VBC+VBD 2 2 2b , b , b ,A B A B B C B C B D B Dd u d u d u?? 2 2 2b , b , b ,0. 03 8 0. 03 2 0. 02 6A B B C B Du u u?? 上式經整理后得 b, b, b, BC BDu u u??