化学工程基础答案

1 化学工程基础习题 第二章．P69 1.解解解解：：：： o vacP P P= − 绝 3 313.3 10 98.7 10 oPa P P − −× = × = − 绝 即 385.4 10P Pa−⇒ = × 绝 o aP P P= − 3 3 3 85.4 10 98.7 10 13.3 10 Pa Pa Pa − − − = × − × = − × 2.2.2.2.解解解解：：：： 2 2 1 2 1 2 1 2 4 44 ( ) 70 d d de d d d d pi pi pi pi − = × = − = + 3.3.3.3.解解解解：：：：对于稳定流态的流体通过圆形管道对于稳定流态的流体通过圆形管道对于稳定流态的流体通过圆形管道对于稳定流态的流体通过圆形管道，，，，有有有有 2 2 1 2 1 2 d d u u = 若将直径减小一半若将直径减小一半若将直径减小一半若将直径减小一半，，，，即即即即 1 2 d 2d = 2 1 4u u ⇒ = 即液体的流速为原流速的即液体的流速为原流速的即液体的流速为原流速的即液体的流速为原流速的4444 倍倍倍倍.... 2 4.4.4.4.解解解解：：：： g u d LH f 2 2 ⋅⋅= λ 2 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 f f L uH d g L uH d g λ λ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ 2 2 2 2 2 2 2 1 11 1 1 2 1 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 11 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 21 2 1 2 2 2 2 1 2 1 2 2 6464 Re 4 , , 2 64 2 64 2 64 2 1( )64 4 1 2 22 4 1 161 1 1 1 2 162 4 16 f f f f f f f f f f L u H d g L uH d g du u u L L d d L u H d u d g L uH d u d g L u H d u d g H uL d gd u H H H H λ λ µλ ρ µ ρ µ ρ µ ρ µ ρ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = = = = = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = = ⋅ ⋅ × = 即产生的即产生的即产生的即产生的能能能能量损失为原来的量损失为原来的量损失为原来的量损失为原来的16161616 倍倍倍倍。。。。 3 6.6.6.6.解解解解：：：：1111））））雷雷雷雷诺数诺数诺数诺数 µ ρud =Re 其中其中其中其中 31000kg mρ −= ⋅ ，，，， 11.0u m s−= ⋅ 325 25 10d mm m−= = × 31 10cp Ps sµ −= = ⋅ 故故故故 µ ρud =Re 3 3 1000 1.0 25 10 10 − − × × × = 25000= 故为故为故为故为湍湍湍湍流流流流。。。。 2222））））要使管中水层流要使管中水层流要使管中水层流要使管中水层流，，，，则则则则 2000Re ≤ 即即即即 3 3 1000 25 10Re 2000 10 m u− − × × ⋅ = ≤ 解得解得解得解得 10.08u m s−≤ ⋅ 7.7.7.7.解解解解：：：：取高位水槽液面为取高位水槽液面为取高位水槽液面为取高位水槽液面为1111----1111′′′′，，，， AAAA----AAAA′′′′截面为截面为截面为截面为2222----2222′′′′截面截面截面截面，，，，由伯努利方程由伯努利方程由伯努利方程由伯努利方程 1 2 2 2 1 1 1 2 u u H 2 2 f p p z z g g g gρ ρ + + = + + + 其中其中其中其中 1 210 , 2 ;z m z m= = 1 2 1; 0; f fp p u H g h = = = ∑ 则则则则 2 2 2 16.1510 2 2 9.8 9.8 u u = + + × 解得解得解得解得 1111））））AAAA----AAAA′′′′截面处流量截面处流量截面处流量截面处流量 2u u= 12.17u m s−= ⋅ 4 2222））））q v Auρ= 其中其中其中其中 2 3 21 1 3.14 (100 10 ) 4 4 A dpi −= = × × × 3 27.85 10 m−= × 12.17u m s−= ⋅ 33q 7.85 10 2.17 3600 61.32v m h − = × × × = 8.8.8.8.解解解解：：：：对对对对1111----1111′′′′截面和截面和截面和截面和2222----2222′′′′截面截面截面截面，，，，由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得 1 2 2 2 1 1 1 2 u u 2 2 p p z z g g g gρ ρ + + = + + 其中其中其中其中 21 2 1 1 , 1 H Oz z p m ghρ= = = 1 1 1 20.5 ,u m s p ghρ−= ⋅ = 2 2 11 2 12 2 0.2( ) 0.5 2.0 0.1 d u u m s d − = = × = ⋅ 2 20.5 2 0.19 2 9.8 2 9.8 h m∆ + = = × × 15.15.15.15.解解解解：：：：选选选选取贮槽液面取贮槽液面取贮槽液面取贮槽液面为为为为1111----1111′′′′截面截面截面截面，，，，高位槽液面为高位槽液面为高位槽液面为高位槽液面为2222----2222′′′′截面截面截面截面，，，， 由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得 1 2 2 2 1 1 1 2 u u 2 2e f p p z H z H g g g gρ ρ + + + = + + + 其中其中其中其中：：：： 1 2 1 22 , 10 ; 0z m z m u u= = = = 1 2 3 a p 100 13.6 10 9.8 0.1 13332.2p 0 vacp mmHg p = = − = − × × × = − = 13332.2 19.6 10002 10 ( 4 ) 9.8 980 19.6 13332.212.08 14.08 1.388 15.468 9.8 980 e e H g H g ρ − + + = + + × = + + = + = × 3 215.468 2 (53 10 ) 980 4 0.655kw 102 102 e VH qP pi ρ −× × × × × ⋅ ⋅ = = = 5 17.17.17.17.解解解解：：：：取水池液面为取水池液面为取水池液面为取水池液面为1111----1111′′′′截面截面截面截面，，，，高位截面为高位截面为高位截面为高位截面为2222----2222′′′′截面截面截面截面，，，， 由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得 1 2 2 2 1 1 1 2 u u 2 2e f p p z H z H g g g gρ ρ + + + = + + + 其中其中其中其中：：：： 1 1 1 2z 0,z 50 ; 0m p p= = − = 20 9.8fH = 2050 52.05 9.8e H = + = 52.05 36 1000 8.05kw 102 102 0.6 3600 e VH qP ρ η ⋅ ⋅ × × = = = × × 19.19.19.19.解解解解：：：：取贮槽液面为取贮槽液面为取贮槽液面为取贮槽液面为1111----1111′′′′截面截面截面截面，，，， 蒸发器内管路出口为蒸发器内管路出口为蒸发器内管路出口为蒸发器内管路出口为2222----2222′′′′截面截面截面截面，，，， 由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得 1 2 2 2 1 1 1 2 u u 2 2e f p p z H z H g g g gρ ρ + + + = + + + 其中其中其中其中，，，， 1 1z 0,z 15 ;m= = 1 3 3 2 a 0, 200 10 13.6 10 9.8 26656p 120 9.8f p p H − = = − × × × × = − = 120 2665615 24.97 9.8 9.8 1200e H = + − = × 24.97 20 1200 1.632kw 102 102 3600 e VH qP ρ⋅ ⋅ × ×= = = × 20.20.20.20.解解解解：：：：1111））））取贮取贮取贮取贮水池水池水池水池液面为液面为液面为液面为1111----1111′′′′截面截面截面截面，，，， 出口管出口管出口管出口管路路路路压力 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 压力表压力表压力表所在所在所在所在液面为液面为液面为液面为2222----2222′′′′截面截面截面截面，，，， 由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得 1 2 2 2 1 1 1 2 u u 2 2e f p p z H z H g g g gρ ρ + + + = + + + 其中其中其中其中，，，， 1 2z 0,z 5.0 ;m= = 6 2 1 2 5 a4 0, 2.5 . 2.5 9.8 2.45 10 p 0.01 p p kgf cm− − = = × = = × 忽略出水管路水泵至压力表之间的阻力损失忽略出水管路水泵至压力表之间的阻力损失忽略出水管路水泵至压力表之间的阻力损失忽略出水管路水泵至压力表之间的阻力损失，，，， 则则则则：：：：衡算系统的阻力损失主要为吸入管路的阻力损失衡算系统的阻力损失主要为吸入管路的阻力损失衡算系统的阻力损失主要为吸入管路的阻力损失衡算系统的阻力损失主要为吸入管路的阻力损失：：：： 0.2 9.8fH = 3 2 36 2.2 3600 (76 10 )4 u pi − = = × × 5 22.45 10 2.2 0.25.0 1000 9.8 2 9.8 9.8 5.0 25 0.25 0.02 30.27 eH × = + + + × × = + + + = 30.27 36 1000 3.0kw 102 102 3600 e VH qP ρ⋅ ⋅ × ×= = = × 2222）））） 3.0 4.3kw 102 0.7 e VH qP ρ η ⋅ ⋅ = = = 3333））））取取取取贮槽液面为贮槽液面为贮槽液面为贮槽液面为1111----1111′′′′截面截面截面截面，，，， 水泵吸入管路上真空表处液面为水泵吸入管路上真空表处液面为水泵吸入管路上真空表处液面为水泵吸入管路上真空表处液面为2222----2222′′′′截面截面截面截面，，，， 由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得 1 2 2 2 1 1 1 2 u u 2 2 f p p z z H g g g gρ ρ + + = + + + 其中其中其中其中：：：： 1 2z 0,z 4.8 ;m= = 1 20, ?p p= = 忽略进水管路水泵中真空表至水泵之间的阻力损失忽略进水管路水泵中真空表至水泵之间的阻力损失忽略进水管路水泵中真空表至水泵之间的阻力损失忽略进水管路水泵中真空表至水泵之间的阻力损失，，，， 则则则则：：：：衡算系统的阻力损失为吸入管路的阻力损失衡算系统的阻力损失为吸入管路的阻力损失衡算系统的阻力损失为吸入管路的阻力损失衡算系统的阻力损失为吸入管路的阻力损失：：：： 0.2 9.8fH = 7 2 2 2.2 0.2(4.8 ) 1000 9.8 49600pa 2 9.8 9.8 p = − + + × × = − × 得得得得真空表的读数为真空表的读数为真空表的读数为真空表的读数为 49600 vac PaP = 23.23.23.23.解解解解：：：：1111））））取低位槽液面为取低位槽液面为取低位槽液面为取低位槽液面为1111----1111′′′′截面截面截面截面 高位槽液面为高位槽液面为高位槽液面为高位槽液面为2222----2222′′′′截面截面截面截面 由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得由伯努利方程得 1 2 2 2 1 1 1 2 u u 2 2e f p p z H z H g g g gρ ρ + + + = + + + 其中其中其中其中，，，， 1 2z 0,z 20 ;m= = 1 20, 0p p= = 5, 20 5 25f eH H= = + = w 25 9.8 245J/kg e = × = 2222））））在管路在管路在管路在管路AAAA、、、、BBBB 截面间列截面间列截面间列截面间列伯努利方程得伯努利方程得伯努利方程得伯努利方程得：：：： 2 2 A B 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 u u 2 2 u 2 u 2 ( ) ( ) 6 ( ) 6 ( ) 6 2 ( 6) 0.052 0.504 2 6 0.02 A B A B A B A B f B A B A A B Hg H O H O Hg H O H OA B H O H O Hg H O H O H O p p z z H g g g g p p L z z g g d g p pdg z z L g g p p gR g Rp p g Rd u g L g ρ ρ λ ρ ρ λ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ λ ρ + + = + + + − = − + = × × − − + − = − × + × × − × + × − = − × + × = × × − = × × = × 1 .03m s−⋅ 8 3333）））） 225 2.03 0.05 1000 4 0.976 102 P kw pi × × × × = = 4444））））根据静力根据静力根据静力根据静力学基本方程式学基本方程式学基本方程式学基本方程式：：：： 2 0 0 2 2 2 2 2 2 0 2 2 2 0 2 2 (6 ) ' ' (6 ) 6 ( ) 6 ' (6 ) 6 ' ( ) [13.6 1.2 1 1 B H O Hg B Hg H O A H O B H O H O Hg A B H O H O Hg A Hg H O H O H O Hg A Hg H O Hg H O p g H gR p p gR p g H p gh p g g h R gR p p g gR gR p gR p g H g gR gR p p gR gH gR ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ + + = + ⇒ = + − + + = + + − + ⇒ = + − + ⇒ = + − + + − + ⇒ − = − + − = × − × 5 (13.6 1) 0.04] 9.8 1000 1.55 10 ap + − × × × = × 9 第三章 传热过程 p105 ex1 解： 2 3 3 2 2 1 1 41 1243 901.0 1120 0001.0714.0187.0 1120 45 006.0 14.0 1.0 07.1 2.0 301150 mW tt R tq == −− = ++ − = ++ − = ∑ ∆ = λ δ λ δ λ δ 12 0 0 73.3)( 1120300` −⋅⋅°=+∑⇒ +∑ == WmCRR RR q 12 0 83.2901.073.3 − ⋅⋅°=−= WmCR ex2 解： 1 4 1 4 1 4 1 4 1 1 1 1 ( ) ( ) 2 2 ( ) 2 ( ) ( )1 1 ( ) i i i m i i i i n i ii i i i n i T T T T A r L L T T L T T r r rl r r r rl r φ δ δ λ pi λ pi pi λ λ + + + + − − = = ∑ ∑ − − = = − ∑ ∑ − 196.138 168.10 1413 214.694.30139.0 1413 007.0 435.1 2.0 788.0 16 223.0 22514.32 55 85 07.0 1 25 55 2.0 1 20 25 16 1 )35260(2 − ⋅== ++ = ++ ×× = ++ − = mW lllL nnn piφ Ex4 解：空气的定性温度 220 180T 200 C 2 + = = ° 200℃时空气的物性参数为： 30.746 /Kg mρ = 10 2 1 13.91 10 W m Kλ − − −= × ⋅ ⋅ 52.6 10 aP sµ −= × ⋅ 11.034 CpC KJ Kg−= ⋅ ⋅° 115u m s−= ⋅ ， 4 5 0.0254 15 0.746 1.09 10 2.6 10e duR ρ µ − × × = = = × × 3 5 2 1.034 10 2.6 10 0.68 3.931 10 p r C P µ λ − − × × × = = = × 0.8 0.3 2 4 0.8 0.3 2 0.023 ( ) ( ) 3.931 100.023 (1.09 10 ) 0.68 0.0254 53.8 e rR Pd W m K λ α − = × = × × × × = ⋅ ex5 解：水的定性温度 C30 2 2040T °=+= 30℃时水的物性参数为： 3/7.995 mKg=ρ 116176.0 −− ⋅⋅= KmWλ sPa ⋅×= −51007.80µ 14.174pC KJ Kg C − = ⋅ ⋅° 4.08.0 )()(023.0 re PRd λ α = 当 11 −⋅= smu 时， 6.24868 1007.80 7.995102.0 5 =× ×× == −µ ρduRe 41.5 6176.0 1007.8010174.4 53 = ××× == − λ µp r C P KmW ⋅= ×××= 2 4.08.0 5.4583 )41.5()6.24868( 002.0 6176.0023.0α 当 0.3u = 时 11 58.7460⇒= µ ρduRe ，此时，2000