化工基礎(chǔ)（第四版）課后答案-福建師范編

1流體流動和輸送

7_P現(xiàn)R_13600x0.2

22-----------------------=2.21m

1、液體高度：Q次限=陽g1200器底所受的力:

乂嗚】警

229=22W

F=HApg=2.27wx0.785xlwxl

壓強(qiáng):

F2W—

A07只5x12孫2指示液為CCI4,其讀數(shù):

舄=空13600x0.2

=1.7.四氯化碳柱

P1600

2、人孔面積：力=07*5x06'=02*3"?壓力:

^=^=880x9,81(4-0.8)x0.283=7,8^槽壁面積:

A==314x3x4=377次？槽壁所受壓力:

4

F=880xgx2x37,7=650913-7818=643,U2/

,,H00.5x800…20x800

H=—=----------=0.4W=16m

3、10004、1000

衛(wèi)=。。。=]22M

H12

阻1000x9.81

力=閥四，=38x0.785x0.0220.0124

6,(1)求空氣的體積流量流通截面：4體積流量:

qv=vA=10x0,012=0.12^—

'X(2)求質(zhì)量流量表壓:

101.3

p=250mmHg=250x-373kPa

760絕壓：P=1013+33.3=134.6^

空氣的平均分子量：必=21%X32+79%X28=29當(dāng)時(shí)溫度：7=力+50=七次

P必134.6x29kg

p=----=---------=1.4J---

空氣密度：RT2314x22?見3質(zhì)量流量:

0.12x1.45=0.174^

g林=卷/

y=c7^=0.62x、/2*9,81><0.5=1.942竺

7**、對容器A孔口流速：W體積流量:

2-4

qv=v,4=l.942x0.785x0.025=9.53xl0—

R流出的總體積:

,=0.785xI2(1.5-0.5)=0.785w3液體降至o.5m處所需時(shí)間:

_V_0,785

=8245

9.53X10-4

剩余部分為非穩(wěn)定流動，所需時(shí)間:

2A屈2xO.785xl2xTo3門…

ca?0.62x0.785X0,0252X72X9.81

對于容

v=c72g^=0.62x72x9.81x1,5=3.36-

B8

Cy0.785

…=3.36x0.785x0.。25065*吟'=「^^=4768

2x0,785xI2

=—^=x(尼—血=x0.225=262S

caj2g0.62x0.785x0.0252x廬菊

由于B下端有短管，管內(nèi)流體在流動中有下拉液體的作用，故需時(shí)間短。

8、以水平管中心線為基準(zhǔn)面，在1-1,,2-2,間列柏式，

Vvm

1.Pl_2,Plqv1800=1

2g以2g承1A3600x07X5x0學(xué)&

1800一二

v2=--------------------------16

3600x07R5x02-7外=我怨=002x1000x9.81=20x9.81尸a

MpT^16(101325+20x9.81)x273…/g

P=----------=-------------------------=U.oo/--

在操作條件下，甲烷的密度：22.4為722.4x101325x293m

1622712

力=旦=反+互_4=.+.°g_一=13.05+30-2.57=40.47wCC/4

立2g夜222x9,810.667g2x9.81

Vig_40,47x0.667_

h=-------=-----10--00-----=27O

水柱壓差計(jì)讀數(shù)：阻

0_Qa_12972"_1]g依

Q一〒一1297標(biāo)-口8蕨R=IOOO?Q=1.18

9,

2gK(Qi-Q)2x9.81x0,4x1000.…布

v=CJ-----------=0.61J-----------------=49.75—

0oVPV1.18s

q*=4JVOP=0.785X0.022x49.75x1.18=0,0184^=66.24^

Xh

Vq=[產(chǎn)Si)

10、對孔板流量計(jì)：°*P流量與流速度關(guān)系：春=嗎4,即場儀忘必

"=后=1.012

(1)當(dāng)讀數(shù)為80mmHg時(shí)，五'8°,即誤差=1.2%

"=后=1.049

(2)讀數(shù)為20mmHg時(shí)，五*20，即誤差=4.9%

\2gR\p'-p)A

外,L_區(qū)

外「倒函尸荷\RR

-----------A)

VP

(3)指示液為四氯化碳時(shí)，.?.流量的相對誤差與以上相同。

2齦…=0.62J2X9.81X05(13600-W=74^

pV865S

=心＜=

qy7.45x0.785x0.0165,=0.00159——

體積流量：S質(zhì)量流量:

q*=q、p=0.00159x865=1.375起

S導(dǎo)管中苯的流速:

2

v=v0（4）=7-45X（粵產(chǎn)=1863?

%+立+包=%+且+立

12、忽略阻力，2w敬2gDS.

、=

Hi=0HA.5mpy-150kPa-lOOkPa

_4_z^l\2_,300、2_9

V2=V1=（V1=V1=1

A^Wv1=1.7^

將數(shù)據(jù)代入，得s

2

q,=V14=1.7x0.785x0.3=433—

體積流量：益

H=±立=?!+立+以

13H\=V[=Q,Na=（]f：爾2M阻

2_2。＞1一巧）

pp=k阻

2x9.81x0.025x1000.A..w.2

-------------------=409（—）'v2=20,2-

12WW空氣流量:

心=*Q=0.635x1.2=0.76必

q=20,2x0.785x0.22=0,635—

vvS質(zhì)量流量：*

立=}1+五+耳="+2且

陽2RPR阻2R、阻R

2=兄，只+殂&R=P、，&P=pgKR=R-P、

2

v2=14,3—qv=V2A=14.3x0.785x0.2=0.45—

解得，S,體積流量：N

14%巴吉0d,-D-d-=0.05-0.025=0,025w

14、m里旦仕：

.黑

_____V=---1200x3600x00g—0g);F

燈=2Cp=0.002尸4s流速.B

0.025x0.85x1200

Re==128x1q4

0002湍流

0.021x1,5x1000

Re==31500

15、0001

￡=￡=%=o.ooo5

相對粗糙度：.21，查圖得2=0025

101.52

A-—=0.025=1.365冽

d2g0.0212x9.81

即=H，您=1.365x1000x9.81=13.4^a

y="=~r=2.2-

2

16、A07R5x0034S

0.034x2.2x1840

Re=5500E=-=-=0.0015

0025,a34,查圖得4=o029

H1=O,H2=10,vl=O,v2=2.2,P2=0

蜜H、+今+HH,=入盞

40222

1840x[10+（1+0,0039——）]=385kPa

100342x9

”姜=0.001

17、用試差法求流量，???A=f(Re),Re=f(v),難以直接求解。

由Re?入圖可見，對￡=0.001的無縫鋼管而言，Re在2x104?1x107之間，入值在0.02?0.028之間,

設(shè)入=0.025,Hl=5,H2=0,Pl=P2=0（表壓），vl=0

H、=二+H，=（i+^￡）2k

2腐f

2gHi2x9.81x5

v2

1+0.025^^-

1+4」飛

d0.028

Re="2"1步曾3724

065X1（T，查圖得入=0.0235,

苯的體積流量：qv=1.47x0.785x0.0282=0.91L/S

（若設(shè)入=0.024,qv=0.92L/S）

22

V50147

H,=l+^-P-2=1+0,0235±2—=4.13m

Id）2^{

校核:0.028J2x9.81基本相符。

10

V=----------------------T

18、強(qiáng)烈湍流時(shí)，人可看作常數(shù)。2600x07只5H

Hf=A-^=0.02——^—1.2764x10%屋

1d2Md2x9.81

旦=芻+以9=竺=1。

10=1.2764xl0-6/d5

d5=1.2764xl0-7,.\d=42mm

2

約

H6-42_2一

2且

/組

ALXX2

一-==

，1

耳

/164一

旦d_

9左

l

1

64

一2-ZA

N一1

/2％d絲2

XX2*g

一

一===

H-=72-

64一/

/1一

見d-Al

27

/五

HN-

/2￡

y-=-XX21￡

4/

/1-

d次

倍

增3

20,;1

2

%也4

%V1

-4Xv*2

一l

=2===一=

A4-

匕2V1

vlA

必

匕

匕

3匕

=一=

;

外

21,，

匕

a=-加1

=6-P1=

蜘_

40.250.25

v_(約臼)_佟

物久」空1%Pa2當(dāng)2]=1

%

tQQJEQJ

凸環(huán)_臼（匕）2_,3匕］=3

2￥一3自（6）2一？［匕＞1

她=-A?i

皿=的pV^nRT,嗡匕=137匕

⑵、

273

2=臼而=0萬2凸，K=[72停%=218⑷

\0.25

A?2%Q2HV\P\k

色色、=1.45

購4PyVyI匕避〃1)Pij

25小二片彩"5。

V=-----------------------------------r

2

22、3600x07R5x0075

5=e2=0"4=0.0053

查圖，入=0.034,a75

1201572

H.=0.034—--^-―(1+0,25)=7.8w

00752x9幻1/Pi=P2=0,H1=O,動壓頭可忽略

Afe=^+77,=25+7,8=32.8W__

21有效功率：T

岫=Gg以=2521200x981x32.8=2.68及印"=^￡1=4,47先取

2600軸功率：06

V="72007

2

23、900x3600x0.785x0,062

0.062x0.74x90064

Re==1652^=—^-=0.039

00251652

H1=O,vl=O,H2=15,v2=0.74,Pl=P2=0(表壓)

40n742

==15+(1+0.039X—12—+15)X=16,15w

2g?0.0622x9.81理論功率:

7200

Pe=Hepgqv=16.15x900x9.81x317印

3600x900軸功率:

P_317

PtL—e=0.8次

T)0.4

3

V2

24、3600x0785*005中

oin

0.02—v?=0.03-^—x0.382匕=2胃

030063主管中水的流量:

3/

=2.5x0.785x0.32=0,177—=--=0.0008—.

口支管中流量:?v‘223600W

25、支路管道

26、40mm水柱=0.4kPa(表壓)，絕對壓：101.3+0.4=101.4kPa50℃空氣密度:

二二2^也7.”

224273+501013

2X981(10011)04

V0=0.62J°-=52.3-

vI」S空氣在導(dǎo)管中流速:

v=vom=52.3M=13.1-

)(106)S

2

qy=v04)=52,3x0.785x0.053=0,115—

W

Re=0.106xl3.1xl.l=76000”絲=o.oO2

200000106,查圖A=0.026

15013.1

Hf=0.026322m

01062x9R1

2

此=二+」31+〃=368m

出2x981輸送功率:

冬=^2=457%

Pf=Hepgqv=368x1,1x9.81x0.115=457^效率；巳I。。。

n1450劃3

=-0v2x20=10—

27、(1)、更換后，輸出量為：?2900卜揚(yáng)程:

2

n'y21450

H'=H=x25=6,3m

2900(2)、兩臺并聯(lián)

兩臺并聯(lián)后輸出水量最多能達(dá)到20m3/h,但是在6.3m的揚(yáng)程下，而不是25m。實(shí)際并聯(lián)兩臺的輸出水量

總小于20m3/h。兩臺串聯(lián)的水泵揚(yáng)程最多為12.5m,但是在流量為10m3/h時(shí)，實(shí)際串聯(lián)兩臺的揚(yáng)程總

小于12.5m。

424

4.24^=—^-xl0.33=0,4粉/。

28、3(rc時(shí)水的蒸汽壓：1012當(dāng)?shù)卮髿鈮海?/p>

90

9&Fa=—^―x10.33=9.18雨/0

101?允許安裝高度：

Tfe=6.5-(10.33-9.18)-3-0.43=1.92w現(xiàn)安裝在水源上3m處，不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

29、允許安裝高度=允許吸上高度一當(dāng)?shù)卮髿鈮旱陀跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓折算的壓頭一水蒸氣壓高于20℃水蒸氣壓

折算的壓頭一阻力一動壓頭5(TC水蒸氣壓：12.23kPa,20℃為2.33kPa

蒸汽壓之差=12.23-2.33=9.9kPa=1.01mH2O

大氣壓之差=101.3—100=1.3kPa=0.13mH20

⑴、當(dāng)流量為20m3/h時(shí)

v=__________________=252--=心"=o32加40

3600x07R5x00532S,2g2x9.81

允許安裝高度：Hg=7.2-0.13-1.01-2-0.32=3.74m

(2)、流量為30m3/h

v=__________________=378--=3，于=0.7樂/2。

3600x07X5x005千口,2g2x9.81

允許安裝高度：Hg=5.7-0.13-1.01-2-0.73=1.83m

30、流動型態(tài)由Re決定，要使流動型態(tài)相似，則兩種情況下Re應(yīng)相等。設(shè)1為設(shè)備條件，2為模型條件

同匕臼=4%戶21x900Jx08=Q72^

4%氏0.1x100010S

pk=1.165+0.5(1.205-1.165)=1.185空

⑵、演,

—X8.314(273+25)3

四=且__________：_________：=038絲

p101.3x1000衣

112.63空

Ps~V~Q3R

(3)、

傳熱

700-60=960卬

7==QJ4+0J4蕨

乙A0.90.6

1、a,散熱速率:

①/A700-960

,2—。-09-=444℃

<5,0.24

交界面溫度:

0_Ar_700-60=360叩

=

7Qi4+_QJ_+Q24-正

b、乙丸0.90.090.6

①/、，①/ACM

—=a(/，t)t=t+----=700+=732℃

2、根據(jù)，4,爐氣溫度：a'

①/A5960

=6()—12℃

33

20

外界溫度：a2

s0.24…

=0.24

=￡L=6.6616

41.0240.152

3、各層磚的熱阻：

&0.24

A—__=_____=U.Zo/

340.9

tl-t._h-h

8\Si8i700-150150-60

+-----------------=----------

九A2否0.24+6.667d>20.267

八0久*7

0.24+6.667b=550~~=1.632

2900.21加

，?.?Si-

4、設(shè)交界面溫度為t

①=2(/-30)=-(80-30)t=^'x50+30=200x50+30=230℃

S\,825()

5,求散熱速率

2必r2x3.14x(120—30)

49-

V1,4+i-1.0.0481.0.0881.0.128m

>-In-JliL-In-------+------In--------+-------In--------

〃dn450.0420.150.0480.050.088

求界面溫度，設(shè)管外壁溫度仍=3（rc不變。

①]d49

t=t一In2=120-x2.97xl0-3?120℃

,I

■2M2&2%

/=「一①1d21%49-3

31—(—In_+—ln—)=120------(2.97xlO+4.04)=88.5℃

27rl兒d[4d227r求散熱速

率，(只包石棉40mm,管外壁溫度仍=30℃不變。)

O2"伍_〃)2x3.14x(120-30)

86.4-

I=?“=110.0481.0.128m

〉—In—In-------+------In--------

%,d450.0420.150.048

n求散熱速率，（只包軟木40mm,

管外壁溫度仍=30C不變）。

565.5=28.8皿

「m

2.97xlO-3+3

0.050.048

W

a=10000——

6、設(shè)飽和蒸汽的"?K,304kPa飽和蒸汽溫度=134℃

r_2424+21…

—2=—<2—=22.5mm

r21r

V'2不保溫時(shí):

O_2萬億一心)______________2x3.14x(134-20)__________W

I10.00312m

-----d-------+-------------------------+=八八'

air,力;“a2r210000x0.02145x0.022515x0.024

蟲一2萬?-2)

I~~r5-?i

(X\r|4%42rm2a2r2

2x3.14x(134-20)，?-W

=1*=1u//

10.0030.03+——1——'m

保溫時(shí)：10000x0.02145x0.02250.15x0.03715x0-024

inkin90

小27dNO__3g=1.57

①=1r,

2In_

XrIni7|30,

7、⑴、i,IJ一?.①=0.63①

.2^/A/

①FT

A。a2r2

1InG+*11,901

①=2〃a2r2=0.153010x0.09=1.342

①'1]11,601

—In-d-----------------In-----1--

24air!,0.153010x0.06,?,①'=0.746①

8、（1）、設(shè)絕熱層外表面溫度為t

2加(300-1)_2加〃-20)

1.0.045=1

-----In

0.150.02512x0.045,解得t=ii(yc

2加(300-。2ML20)

1,0.0451,0.045+6—1

-----In--------+------In------------

⑵、0.150,0250.100.04512x(0.045+3)用試探法求得b=0,02m=20mm

△t_(300-25)-(200-175)_104r

,300-25

In—

200-175

9、（1）、并流

N=(200-25)-(300-175)=149c

”'一,200-25

In

⑵、逆流300-175

Re=0.022x1.2x850

10、用狄丟斯公式計(jì)算0002

pr=2.5x1000x0,002=417

012,符合應(yīng)用范圍<Re>10000,0.7<Pr<120)1?流體被加熱

4

a=0.023'Re08Pr04=0.023-^-xl122008x41.704=969.2

d0.022nr.K

_g尸—您=9.81x1.23x80()2xixl0-3(]50—KO)=

Gr14.5x1010

'(L5X10-3)2

Pr_C〃2.2x103x1.5x10-3

——=-------------------=22

A0.15

PrxGr=22x14.5x1()10=319x10'°>2xl07,為湍流

c1cuZ-w

a=0.135(GrPr)3=372.6——

...dnrK

釜壁溫度認(rèn)為=蒸汽溫度，主要是因?yàn)樾缕鞅诘膶?dǎo)熱系數(shù)很大，即鋼的導(dǎo)熱系數(shù)大。

20+80

=50℃

12、定性溫度：2,定性尺寸=0.02m

夕=988.1絲〃=0.549x10-3國

該溫度下的物性參數(shù):m.SPr=3.54

kJW「0.02x0.4x988.1.4八”

盤=4.175A=0.648——Re=------------；——=14400>4000

3

kg.Km.K0.549xlO-為湍流

a=0.023"648[44000.835404=2622卬

0.02nr.K

13、...PrxGr=IO'>2xl()7,屬于自然對流中的湍流傳熱。

1萬gPP。網(wǎng)

a=0.135_9廣Pr)3Gr=------；----

d,其中〃一，小管下標(biāo)為1,大管為2,則

Grg/,“2處〃〃2//Y(Gr，F(xiàn)=/2=4=ioP「2==1

=gpp2^t//j-=1h11'-Gf1-r-g-PT

因?yàn)闇囟群臀锵迪嗤?、d、C、4p、dAt均不變，因小管傳熱時(shí)PrxGr>2x10,則大管

72(Gr、Pr2y

一=~~I=10

7A

PrxGr?2X10I\【G/Pr",

也=區(qū)=10

?.?①=a4Ar,對單位面積而言，①?/

.?.e2=1081,即單位面積的熱損失不同，比值為io。

2兀12

①1+M+

14、囚八2勺a2r2

I0.01251

P\—+—In------------F-------------------------=0.05335

初始時(shí),令分母=P12000x0.011500.01115000x0.0125

積垢后，令分母=P2

11,r11-221

+_In_r■nIn+

air”Ar224Aa2r22

1L1=0.1532

----------4--In型+LnU+

2000x0.01010.010500.01115000x0.0125

1

＞彳=。°。落58%

P\

傳熱量為原來的34.8%

15、中=必A*,A=^//xn=3.14x0.0225x4x38=10.7W

50+40

45℃.a。

2%,=M|Px38

2

①=q,nCZ=vA}px38xCAr=0.5x0.785x0.02x38x1200x3000(90一60)

644328

S

①

K=644328=]333

AA/,“10.74x45m2K

644328107

n——---------------------------=-1

C\t3000(40-20)

冷流體的質(zhì)量流量:

①=KAAt=KA'"

16、mm600x2x(121-t)=10x5(t-20)解得t=117℃

A(350-100)-(220-180),114.6r

350-100

n220-180

17、并流:

(350—180)—(220—100)…5

△*2--------~---------；=143.6C

350—180

n220-100

逆流:

A|_△1"2吧“25

①=KA-KA\t

2m24114.6

18、（1）、穩(wěn)定傳熱①|(zhì)=82,冷熱流體qm、p、C相等。

②=Z“pC(120-T2)=^2=qmPC(t2-20).①=KA\tm

??LZ.-JL"tUI￡.,

°w

K一《二=500^=250

a\+?21000iirK

①=250X20XZ—2。)+(120-2)=q,,「(;△/=0.001x100()x4000(120-72)

120-T_50004一20+120—/225位+100-(140-T2)

2—40002—,T~

240-2/=1.25(2/-40)=2.57；-50

，熱流體出口溫度：T2=64.4℃冷流體出口溫度：t2=140-T2=140-64.4=75.6，C

優(yōu)_⑵/“08…

08---------7T=2=1.74

(2)、冷、熱流體的流量都增大1倍丁，a產(chǎn)

K，=(L74X500『=756900_封上

"-

(1.74x500)x21740祖2K

q'pC(T-T')=0.002x100()x4000(12()-T')=435x20AZ|+%

m122

8000(120-r)=8700(%—20)+(120-6)

2~

由第一問知，4=140-T；,解得&=67.9C

t'2=140—方=72.1℃

優(yōu)=Mi=2o.8=?74K=19x50。x500=435000W

19、av0-81.74x500+5001370'm2K

q,nPCH-T')=q'C(t'-20)q'=2q,

mP2fmn

]60_弓，

120-77=2r；-50.2~2

q'mpC(t'2-20)=0.002xlOOOx4000(%-20)=8000《-20)

8000?-20)=/C4M=317.5x20x02。Y)-(72’,-20)

.120—

In-

17—20

,_160-A，

將42代入，設(shè)心'=49.2℃,整理

354

35.4=0.79375x——=35.4

.64.6

In----

29.2

方程兩邊相等，說明假設(shè)正確，，熱流體出口溫度=49.2℃。

20、

21、下標(biāo)1表示熱，2表示冷。

“"C=05

qC,(420-370)=qC(310-285).qC

mXm22，??m22

增長后：/￡(420-370)=一285)

q,n'C'(420-350)+285=t'

q,"2c22工=320長

(420-310)+(370-285)皿3

AA/...,=*'~=97.5K

原來的傳熱溫差:2

(420-320)+(350-285)

△t,m2=82.5K

管長增長后：2

下標(biāo)1為原來，2為增長后

①2=320-285“4①—a=L4x"

1.655

Rq^Ckt、310-285R必公加482.5

￡=1.655

?/4=2m7,乙，故增長65.5%

(2)、并流時(shí)

^^=0.5

"(420-370)=/2G(310-285)q”2c2

增長后：q”iG(420-350)=d”2c2?2-285),...t2=320K

=(420-285)-(370-310)

八一=92.5K

原來:370-310

(420-285)-(350-320)

=oy.oA

420-285

0350-320

增長后:

1.4x9_2L5=1.855

469.8

???并流時(shí)換熱器管長應(yīng)增加8