化工原理習(xí)題

精選文庫(kù)一 流體流動(dòng) 流體密度計(jì)算 1.1在討論流體物性時(shí)，工程制中常使用重度這個(gè)物理量，而在SI制中卻常用密度這個(gè)物理量,如水的重度為1000kgf/m3,則其密度為多少kg/m3?1.2燃燒重油所得的燃燒氣，經(jīng)分析測(cè)知，其中含8.5CO2,7.5O2,76N2,8水蒸氣（體積），試求溫度為500,壓強(qiáng)為1atm時(shí)該混合氣的密度。1.3已知汽油、輕油、柴油的密度分別為700kg/m3、760kg/m3和 900kg/m3 。試根據(jù)以下條件分別計(jì)算此三種油類混合物的密度（假設(shè)在混合過(guò)程中，總體積等于各組分體積之和）。 (1)汽油、輕油、柴油的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別是20、30和50；(2)汽油、輕油、柴油的體積百分?jǐn)?shù)分別是20、30和50。絕壓、表壓、真空度的計(jì)算1.4在大氣壓力為760mmHg的地區(qū),某設(shè)備真空度為738mmHg,若在大氣壓為655mmHg的地區(qū)使塔內(nèi)絕對(duì)壓力維持相同的數(shù)值, 則真空表讀數(shù)應(yīng)為多少？靜力學(xué)方程的應(yīng)用1.5如圖為垂直相距1.5m的兩個(gè)容器，兩容器中所盛液體為水，連接兩容器的U型壓差計(jì)讀數(shù)R為500mmHg,試求兩容器的壓差為多少？水銀13.6103kg/m31.6容器A.B分別盛有水和密度為900kg/m3的酒精,水銀壓差計(jì)讀數(shù)R為15mm,若將指示液換成四氯化碳（體積與水銀相同），壓差計(jì)讀數(shù)為若干？水銀13.6103kg/m3 四氯化碳密度ccl41.594103 kg/m3習(xí)題 5 附圖習(xí)題 6 附圖1.7用復(fù)式U管壓差計(jì)測(cè)定容器中的壓強(qiáng),U管指示液為水銀，兩U管間的連接管內(nèi)充滿水。已知圖中 h1=2.3m， h2=1.2m， h3=2.5m， h4=1.4m，h5=3m。大氣壓強(qiáng)0=745mmHg，試求容器中液面上方壓強(qiáng)PC=? 1.8如圖所示,水從傾斜管中流過(guò)，在斷面A和B間接一空氣壓差計(jì)，其讀數(shù)R=10mm，兩測(cè)壓點(diǎn)垂直距離a=0.3m，試求A,B兩點(diǎn)的壓差等于多少？流量、流速計(jì)算1.9密度=892Kg/m3的原油流過(guò)圖示的管線,進(jìn)入管段1的流量為V=1.410-3 m3/s。計(jì)算： (1)管段1和3中的質(zhì)量流量； (2)管段1和3中的平均流速； (3)管段1中的質(zhì)量流速。1.10某廠用1254mm的鋼管輸送壓強(qiáng)P=20at(絕壓)、溫度t=20的空氣，已知流量為6300Nm3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積流量)。試求此空氣在管道中的流速、質(zhì)量流量和質(zhì)量流速。 (注：at為工程大氣壓，atm為物理大氣壓)。1.11壓強(qiáng)為1atm的某氣體在763mm的管內(nèi)流動(dòng)，當(dāng)氣體壓強(qiáng)變?yōu)?atm時(shí)，若要求氣體以同樣的溫度、流速、質(zhì)量流量在管內(nèi)流動(dòng)，問(wèn)此時(shí)管內(nèi)徑應(yīng)為若干？1.12若鋼管的價(jià)格與其直徑的1.37次方成正比，問(wèn)將一定體積流量的流體輸送一定距離，采用兩根小管子與采用一根大管子相比，前者費(fèi)用為后者的幾倍？設(shè)兩種情況下管內(nèi)流速相同。理想流體柏努利方程應(yīng)用1.13在圖示的管路中，水槽液面高度維持不變，管路中的流水視為理想流體，試求： (1)管路中水的流速；(2)管路中A、B、C各點(diǎn)的壓強(qiáng)。1.14在圖示管線中的A點(diǎn)接一U管壓強(qiáng)計(jì)，指示液為水，管內(nèi)流體密度=800kg/m3,管子內(nèi)徑為100mm。當(dāng)閥全關(guān)時(shí),R1為300mm,閥門(mén)開(kāi)啟后,讀數(shù)R2為100mm。若管內(nèi)流體視為理想流體，且貯槽中流體面維持恒定，管內(nèi)流速為多少？1.15水以60m3/h的流量在一傾斜管中流過(guò),此管的內(nèi)徑由100mm突然擴(kuò)大到200mm。如圖所示,A、B兩點(diǎn)的垂直距離為0.2m,在此兩點(diǎn)間連接一U管壓差計(jì)，指示液密度為1630kg/m3,若忽略阻力損失,試求: (1).管兩側(cè)指示液液面哪側(cè)高,R為多少？(2).若將上述管路水平放置 ,壓差計(jì)讀數(shù)有何變化？非定態(tài)流動(dòng)計(jì)算1.16本題附圖所示的貯槽內(nèi)徑D=2m,槽底與內(nèi)徑為32mm的鋼管相連,液面高度h1為2m,(以管中心線為基準(zhǔn)),該系統(tǒng)全部能量損失hf=20u2,(u為管內(nèi)流速m/s)試求當(dāng)槽內(nèi)液面下降1m時(shí)所需的時(shí)間。實(shí)際流體柏努方程的應(yīng)用1.17如圖所示,將密度為1200kg/m3的堿液從堿液池中用離心泵打入塔內(nèi),塔頂表壓為0.6kgf/cm2。流量為15m3/h,泵的吸入管阻力為2m堿液柱,排出管阻力( 包括出 入口等所有局部阻力)為5m堿液柱,試求: (1)泵的壓頭; (2)若吸入管內(nèi)的流速為1m/s,則泵真空表的讀數(shù)為多少毫米汞柱？1.18圖示一冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng),鹽水循環(huán)量為45(m3/h),流體經(jīng)管路的壓頭損失 從A 到B段為9m液柱,自B至A的一段為12m液柱,鹽水的密度為1100kg/ m3,求:(1)泵的實(shí)際功率 (軸功率)為多少kw？設(shè)泵的效率為0.65。(2)A 處壓強(qiáng)表讀數(shù)為1.5kgf/cm2,則B處壓強(qiáng)表讀數(shù)為多少kgf/cm2 ？1.19圖示為某泵的一段吸水管,內(nèi)徑為200mm,管下端浸入水池液面以下2m,管口處裝有帶濾網(wǎng)的底閥,其阻力損失相當(dāng)于10(u2/2),在吸水管距水面3m處裝有真空表, 其讀數(shù) 為350mmHg,若從A至B點(diǎn)的阻力損失為0.1(u2/2),試求: (1)吸水管內(nèi)的流量為若干?(2)A點(diǎn)的壓強(qiáng)為多少?雷諾準(zhǔn)數(shù).流型判斷1.20密度為850kg/m3、粘度為8cP的液體,在內(nèi)徑為14mm的鋼管內(nèi)流動(dòng),液體的流速為1m/s,試計(jì)算: (1)雷諾準(zhǔn)數(shù),并指出流動(dòng)屬于何種類型; (2)局部速度等于平均速度處與管軸的距離;及該處的剪應(yīng)力; (3)該管路為水平管,若上游壓強(qiáng)為1.5kgf/cm2,求流經(jīng)15m后壓強(qiáng)降至多少 kgf/cm2?1.21 90的水流過(guò)內(nèi)徑為20mm的管道,問(wèn)水的流速不超過(guò)那一數(shù)值則流動(dòng)為層流? 若管內(nèi)流動(dòng)為90的空氣,則此一數(shù)值應(yīng)為多少?1.22由一根內(nèi)管及外管組合的套管換熱器中，已知內(nèi)管為251.5mm，外管為452mm,套管環(huán)隙間通以冷卻鹽水,其質(zhì)量流速為838kg/m2.s粘度為1.2cP, 試判斷鹽水流型。因次分析1.23 實(shí)驗(yàn)初步得知,流體繞過(guò)單個(gè)球形物體流動(dòng),球體受到曳力(或球體對(duì)流體產(chǎn)生的 阻力)FD為以下諸量的函數(shù):小球直徑d;流體密度;流體粘度;流體速度。試用因次 分析法導(dǎo)出曳力FD的準(zhǔn)數(shù)函數(shù)式。(注:包含F(xiàn)D的準(zhǔn)數(shù)為FD/22) 哈根泊謖葉方程、通用阻力方程的應(yīng)用 1.24 在水平直管內(nèi)輸送一定量流體所需的動(dòng)力費(fèi)與上、下游的壓強(qiáng)降成正比。試問(wèn)，將一定體積流量的流體輸送一定距離，采用兩根小直徑管子與用一根大直徑的管子相比較，前者所需的動(dòng)力費(fèi)為后者幾倍？取兩種情況下管內(nèi)的流速相同，分別按層流與湍流兩種流型比較。(層流用哈根泊謖葉方程,湍流用柏拉修斯公式計(jì)算)1.25 溫度為20的液苯從貯槽中用泵送到反應(yīng)器,要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)4m、572.5mm的鋼管,管路上有兩個(gè)90o彎頭,一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)閥(按1/2開(kāi)啟計(jì)算)。管路出口在貯槽的液面以上12m,貯槽與大氣相通，而反應(yīng)器是在500KN/m2(表)的壓力下操作,若要維持0.5l/s的體積流量，求泵所需的功率。(泵的效率取0.5，=0.03，已知20的液苯密度879kg/m3,粘度0.74cP)1.26 如圖所示,某氣體(其性質(zhì)與50的空氣 基本相同),用鼓風(fēng)機(jī)以3600m3/h的流量送至洗 滌塔,洗去有害物質(zhì)后排到大氣中。氣體入風(fēng)機(jī)前的管路上安裝一U管壓差計(jì)，其讀數(shù)為30mm水柱。輸氣管與放空管的內(nèi)徑均為250mm, 管長(zhǎng)與管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度之和為50m( 不包括進(jìn)、出口塔及管出口阻力)。放空口與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口的垂直距離為20m, 已估計(jì)氣體通過(guò)塔內(nèi)填料的壓強(qiáng)降為200mm水柱,管壁的絕對(duì)粗糙度可取為0.15mm,大氣壓強(qiáng)為1atm,求風(fēng)機(jī)的有效功率。1.27 地面上放置冷凍鹽水(25CaCl2)貯槽。鹽水溫度為 20,粘度為9.5cP,密度為1230kg/m3,現(xiàn)用離心泵送至高位槽中,兩槽液面差為16m，輸送管為322.5mm，管長(zhǎng)為80m，管路中包括6個(gè)90彎頭和4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球閥(全開(kāi))。若鹽水的流量為6m3/h,試求離心泵對(duì)單位重量的鹽水必須提供多少能量(壓頭)? 已知/d=0.003。1.28 由圖所示的輸水系統(tǒng),AB和CD段分別長(zhǎng)200m和10m(均包括各種局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度),BC段管長(zhǎng)為10m,各段管內(nèi)徑均為50mm,摩擦因素=0.03。實(shí)驗(yàn)得知：經(jīng)兩分鐘內(nèi)由管口流出的水量為0.329m3，B、C兩截面上玻璃管內(nèi)液面差h為0.629m。求： (1)槽內(nèi)水面維持恒定時(shí),水面到出口管垂直距離為多少米? (2)BC間90彎頭的局部阻力系數(shù)為多少?試差法求1.29 一酸貯槽通過(guò)管子向其下方的反應(yīng)器送酸,槽內(nèi)液面在管出口以上2.5m, 管路由382.5mm無(wú)縫鋼管組成,全長(zhǎng)(包括管件的當(dāng)量長(zhǎng)度)為25m,由于使用已久,粗糙度取0.15 mm,貯槽內(nèi)及反應(yīng)器內(nèi)均為大氣壓。求每分鐘可送酸多少m3 ? 酸的密度=1650kg/m3,粘度=12cp。1.30 有一輸水管路如圖所示,液面1至截面3全長(zhǎng)30m(包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度),截面3至液面 2之間有一閘閥,其間的直管阻力可以忽略,輸水管內(nèi)徑為50mm,/d=0.004,試求閥全開(kāi)時(shí)的輸水量?？蓧嚎s流體1.31 欲將5000kg/h的煤氣輸送至100公里距離,管內(nèi)徑為300mm,管路末端壓強(qiáng)為1.5at(絕),試決定管路起點(diǎn)壓強(qiáng)需要多大?設(shè)煤氣溫度為20,=0.016,煤氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況 下密度為0.65kg/m3。(注:at為工程大氣壓)復(fù)雜管路計(jì)算1.32 有兩個(gè)液面高差為6m的貯槽,其底部用管道相連(如圖所示),BC段管內(nèi)徑為600mm，長(zhǎng)為3000m(包括各種當(dāng)量長(zhǎng)度),支路CD和CE段的長(zhǎng)度皆為2500m,管內(nèi)徑均為250mm,若已 知摩擦因數(shù)入均為0.04,試求A槽下流的流量為多少m3/h?1.33 水槽中的水經(jīng)管道C、D兩支管可以同時(shí)放出,水槽中液面維持恒定,AB段管長(zhǎng)為6m(忽略AB間的局部阻力),管內(nèi)徑為41mm；BD段管長(zhǎng)為9m,當(dāng)閥全開(kāi)時(shí)該段局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度為15m，BC段長(zhǎng)6m,當(dāng)閥全開(kāi)時(shí),該段局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度為9m;BC和BD管內(nèi)徑均為25mm,試求: (1)當(dāng)管路中D閥關(guān)閉而C閥全開(kāi)時(shí)的流量; (2)當(dāng)管路中C、D兩閥全開(kāi)時(shí)兩管流量之和。設(shè)各段管路中的摩擦因數(shù)均可取為 0.03。1.34 溫度為30的空氣從風(fēng)機(jī)送出后經(jīng)一段直徑為200mm,長(zhǎng)為20m的管道,然后分成兩股,兩 分支管路內(nèi)徑皆為150mm,一段長(zhǎng)40m,另一段長(zhǎng)80m,(均含當(dāng)量長(zhǎng)度)。然后兩支管又合攏, 流經(jīng)一段直徑為200mm長(zhǎng)為30m的管子,最后排到 大氣。若空氣在直徑為200mm管內(nèi)的流速為 10 m/s,求兩支管內(nèi)的流速為多少?又風(fēng)機(jī)出口處壓強(qiáng)為多少?(設(shè)兩并聯(lián)管路的相同,粗糙度e =0.05)1.35 用內(nèi)徑為300mm的鋼管輸送20水,為了測(cè)量管內(nèi)流量,采用如附圖所示的安排,在2m 長(zhǎng)的一段主管上并聯(lián)了一根直徑為603.5mm的支管,支管長(zhǎng)為10m(包括當(dāng)量長(zhǎng)度)。支管上裝有轉(zhuǎn)子流量計(jì),其讀數(shù)為2.72m3/h, 求水在主管中的流量及總流量。主管與支管中的摩擦因數(shù)分別為0.018及0.03。 流量計(jì)計(jì)算1.36 一皮托管伸入直徑為1m的空氣管道中心,其壓差讀數(shù)用雙液體壓差計(jì)顯示，指示液為氯苯(=1106kg/m3)與水(=1000kg/m3)。求壓差計(jì)讀數(shù)為48mm時(shí)的質(zhì)量流量?？諝鉁囟葹?0,壓力為101kN/m2。1.37 在382.5mm的管路上裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì),孔板的孔徑為16.4mm。管內(nèi)流體是20的甲苯?？装辶髁坑?jì)采用U管壓差計(jì)測(cè)量孔板兩側(cè)的壓差,其讀數(shù)R=600mm汞柱,試求管中甲苯流量為多少kg/h?1.38 一文氏流量計(jì)喉部直徑為300mm,裝在內(nèi)直徑為600mm的管路上，測(cè)量20的氯氣Cl2流量,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01kN/m2。文氏計(jì)前Cl2壓強(qiáng)為6.77kN/m2(表壓),測(cè)出文氏計(jì)上游與喉部的壓差為180mmH2O,求每小時(shí)的質(zhì)量流量。排出系數(shù)CD 可近似取為0.99。1.39 有一測(cè)定空氣流量的轉(zhuǎn)子流量計(jì),其流量刻度范圍為400-4000l/h,轉(zhuǎn)子材料用 鋁制成,鋁=2670kg/m3,今用它測(cè)定常壓20的CO2流量,試問(wèn)能測(cè)得最大流量為若干l/h?又因某種需要,CO2的計(jì)量范圍擴(kuò)大70，有人提議將轉(zhuǎn)子材料改為不銹鋼,鋼=7920kg/m3,你認(rèn)為這建議可行否?用計(jì)算結(jié)果說(shuō)明。1.40 一轉(zhuǎn)子流量計(jì)的錐形玻璃管在最大和最小刻度處的直徑為d1=28mm和d2=26.5mm, 轉(zhuǎn)子的形狀如附圖,其最大截面直徑d=26mm,試求: (1)該轉(zhuǎn)子流量計(jì)的最大與最小可測(cè)流量之比;(2)轉(zhuǎn)子處于最大刻度和最小刻度位置, 流體 在環(huán)隙處的流速有何變化? 綜合計(jì)算題 1.41 粘度為30cP,密度為900Kg/m3的液體,自A經(jīng)內(nèi)徑為40mm的管路進(jìn)入B,兩容器均為敞口,液面視為不變。管路中有一閥門(mén),當(dāng)閥全關(guān)時(shí),閥前后壓力表讀數(shù)分別為0.9at和0.45at,現(xiàn)將閥門(mén)打至1/4開(kāi)度,閥門(mén)阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度為30m,閥前管長(zhǎng)50m,閥后管長(zhǎng)20m(均 包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度),試求: (1) 閥門(mén)1/4開(kāi)度時(shí)，管路的流量為多少m3/h?(2) 定性說(shuō)明閥門(mén)開(kāi)啟，閥前后壓力表讀數(shù)有何變化?1.42 用離心泵將密閉儲(chǔ)槽中20的水通過(guò)內(nèi)徑為100mm的管道送往敞口高位槽，兩儲(chǔ)槽液面高度差為10m,密閉槽液面上有一真空表P1讀數(shù)為600mmHg(真),泵進(jìn)口處真空表P2讀數(shù)為294mmHg(真),出口管路上裝有一孔板流量計(jì),其孔口直徑d0=70mm，流量系數(shù)=0.7,U形水銀壓差計(jì)讀數(shù)R=170mm。已知管路總能量損失為44J/Kg,試求:(1) 出口管路中水的流速;(2) 泵出口處壓力表P3(與圖對(duì)應(yīng))的指示值為多少?(已知P2與P3垂直相距0.1m) 1.43.如圖所示裝置,水以4m/s流速?gòu)腁段流向B段, 用四點(diǎn)法測(cè)量突然擴(kuò)大局部阻力系數(shù),假設(shè)hf1-2=h f2-0,hf0-3=hf3-4,A段管內(nèi)徑為25mm，B段管內(nèi)徑為50mm，測(cè)得 R1=200mm，R2=430mm，U形管壓差計(jì)指示液為汞，求突然擴(kuò)大局部阻力系數(shù)為多少?1.44 有兩個(gè)水庫(kù),水位差為8m,先由一內(nèi)徑為600mm,管長(zhǎng)為3000m的管道A將水自高位水庫(kù)引出,然后由兩根長(zhǎng)各為3000m,內(nèi)徑為400mm的B管及C管接到下游水庫(kù)。若管內(nèi)流動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)=0.03,試求總流量為多少m3/h?習(xí)題44附圖習(xí)題45附圖1.45 如圖所示,水從槽底部沿內(nèi)徑為100mm的管子流出,槽中水位穩(wěn)定。閥門(mén)關(guān)閉時(shí)得 R=50cm,h=1.8m. 求: (1)閥門(mén)全開(kāi)時(shí)的流量(2)閥門(mén)全開(kāi)時(shí)B處的表壓(閥全開(kāi)時(shí)le/d=15,入、出口的阻力系數(shù)分別為0.5及1.0, 設(shè)摩擦系數(shù)=0.018)1.46 密度=900kg/m3的某液體由高位槽A經(jīng)內(nèi)徑為50mm的管道流入敞口貯槽B中。圖示K點(diǎn)的真空度為6KN/m2，K點(diǎn)至管路出口處之管長(zhǎng)為20m，有3個(gè)90彎頭和一個(gè)閥門(mén). 已知各阻力系數(shù)為:入口=0.5,出口=1.0,90彎頭=0.75,摩擦系數(shù)=0.025.試求閥門(mén)M之阻力系數(shù)為若干?大氣壓力Pa=101KN/m21.47 如圖所示,用離心泵將水從貯水池輸送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面離貯水池的水面高度保持為10m，輸送水量用孔板流量計(jì)測(cè)得，孔板安裝在離高位槽水面0.8m處，孔徑為20mm，孔流系數(shù)為0.61，管路為573.5mm的鋼管，直管長(zhǎng)度和局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度之和(包括孔板局部阻力及進(jìn)出口當(dāng)量長(zhǎng)度)為250m，其中貯水池至孔板前測(cè)壓點(diǎn)A的直管長(zhǎng)度和局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度之和為50m。水的密度為1000Kg/m3，水的粘度為1cP。摩擦系數(shù)近似為=0.3164/Re0.25，U形管中指示液均為水銀，其密度為13600Kg/m3。當(dāng)水的流量為6.86m3/h時(shí),試確定: (1) 水通過(guò)泵所得到的外加能量為多少? (2) 在孔板前測(cè)壓點(diǎn)A處安裝的U形管壓力計(jì)中指示液讀數(shù)R1為多少(已知左側(cè)壓差計(jì)右支管水銀面到管路中心距離x=500mm)? (3) 孔板流量計(jì)的U形管中指示液讀數(shù)R2為多少?1.48 如圖示常溫水由高位槽以1.5m/s流速流向低位槽,管路中裝有孔板流量計(jì)和一個(gè)截止閥，已知管道為573.5mm的鋼管，直管與局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度(不包括截止閥)總和為60m，截止閥在某一開(kāi)度時(shí)的局部阻力系數(shù)為7.5。設(shè)系統(tǒng)為穩(wěn)定湍流,管路摩擦系數(shù)為0.026。求: (1)管路中的質(zhì)量流量和兩槽液面的位差Z; (2)閥門(mén)前后的壓強(qiáng)差和汞柱壓差計(jì)的讀數(shù)R2。 若將閥門(mén)關(guān)小,使流速降為原來(lái)的0.8倍,設(shè)系統(tǒng)仍為穩(wěn)定湍流,近似不變。問(wèn): (3)孔板流量計(jì)的讀數(shù)R 1變?yōu)樵瓉?lái)多少倍?截止閥的阻力系數(shù)變?yōu)槎嗌?(4)閥門(mén)前的壓強(qiáng)Pa如何變化? 為什么? 1.49 如圖示,水以1m/s的流速穩(wěn)定流過(guò)內(nèi)徑為0.025m,長(zhǎng)為2m(AB段)的管,A、B兩端接 一U形液柱壓差計(jì),B端接一壓強(qiáng)計(jì),指示液密度均為1590Kg/m3。已知水的粘度為1cp, 管 路摩擦系數(shù)可以下式計(jì)算:=0.3164/Re0.25(當(dāng)2.5103ReR2; (b).R1=R2; (c).R1hfcd; (b).hfab=hfcd (c).hfabPcd(pc-pd); (b)