化工原理第三版谭天恩课后答桉

第一章1-10.898kg⋅m−31-2633mmHg1-3Δz=1.78m1-4H=8.53m1-51720ABΔp=mmHg1-6318.2Pa;误差11.2℅1-7在大管中：1121111m=4.575kg⋅s−,u=0.689m⋅s−,G=1261kg⋅m−⋅s−在小管中：1121222m=4.575kg⋅s−,u=1.274m⋅s−,G=2331kg⋅m−⋅s−1-86.68m解取高位槽液面为1-1，喷头入口处截面为2-2面。根据机械能横算方程，有gz1+u12/2+p1/ρ=gz2+u22/2+p2/ρ+wf式中，u1=0，p2=0，u2=2.2m.s-1，p2=40*103Pa，wf=25J.kg-1，代入上式得Δz=u22/2g+p2–p1/ρg+wf/g=2.22/2*9.81+40*103-0/1050*9.81+25/9.81=6.68m1-943.2kW解对容器A液面1-1至塔内管出口截面2-2处列机械能衡算式2211221e2fgz+u+p+w=gz+u+p+w2ρ2ρ已知z1=2.1m，z2=36m,u1=0,的速度头已计入损失中，p1=0,p2=2.16*106Pa,2u=122J.kg-1,将这些数据代入上式得fw=(z2-z1)g+p2/ρ+ewfw=(36-2.1)*9.81+2.16*106/890+122=333+2417+122=2882J.kg-1泵的有效功率Ne=es=2882*15/1000=43.2kwwm1-10(1)4.36Kw；(2)0.227MPa1-11B处测压管水位高，水位相差172mm1-12H=5.4m，pa=36.2kPa解在截面1-1和2-2间列伯努利方程，得22112212gz+u+p=gz+u+p2ρ2ρ即(a)22122112pp()2−−+gz−z=uuρz1、z2可从任一个基准面算起（下面将抵消），取等压面a-a，由静力学方程得p1+ρg(z1-z2)+ρgR=p2+ρHggR即12(b)12PPg(zz)HggRρρρρ−−+−=×由式(a)和式(b)可得（c）2221311360010009.8180109.89.21000uuHggRJkgρρρ−−−−−=×=×××=又由连续性方程知u2=u1(d1/d2)2=u1×(125/100)2=1.252u1代入式（c）得（1.252u1）2-u12=2×9.89u1=3.70m.s-1于是u2=1.252×3.70=5.78m.s−1喷嘴处u3=u1（d1/d3）2=3.70×125/75）2=10.28m.s−1在截面0-0与3-3间列机械能衡算式H=u32/2g=10.282/2×9.81=5.39m在截面0-0与a-a间列伯努利方程H=u22/2g+pA/ρg故有pA=ρgH-ρ=1000*9.81*5.39-5.782/2*1000222u×=36.2×103Pa1-13d≤39mm1-14水0.0326m·s-1，空气2.21m·s-11-15(1)38.3kPa；(2)42.3%1-16不矛盾1-17答案略1-18(1)第一种方案的设备费用是第二种的1.24倍；(2)层流时，第一种方案所需功率是第二种的2倍；湍流时，第一种方案所需功率是第二种的1.54倍1-190.37kW1-202.08kW1-210.197m；不能使用解（1）求铸铁管直径取10℃氺的密度ρ=1000,查附录五知=1.305Pa.skg.m−1μ×10−3取湖面为1-1面，池面为2-2面，在面1-1与面2-2间列机械能衡算方程2221122fgzuuppwρ−−Δ++=因u1、u2、p1、p2皆为零，故gΔz=（a）fw式中，Δz=45m,代入式（a）得2222581000(300)5.62923600fwludddλλλπ×===9.81×45=55.629dλd5=0.01275λ(b)λ的范围约为0.02-0.03，现知VS很大，Re也大，故λ的初值可取小些。设λ=0.02，代入式（b）解得d=(0.01275×0.02)0.2=0.191m检验λ值：新铸铁管的绝对粗慥度ε=0.03mm，则ε/d=0.3/191=0.00157Re==4.26105ρudμ=(/4)sVdρπμ=31000300/3600(π/4)0.1911.30510−×××××λ′===0.023160.230.10068dRe⎛ε⎞⎜+⎜⎝⎠0.2350.1000.00157684.2610⎛+⎞⎜×⎜⎝⎠可见初设的λ偏小，故需进行迭代计算。再设λ=0.02316，代入（b）得d=0.1968m于是0.3=0.00152d196.8ε=Re=551000300/36004.1310(π/4)0.19681.30510−×=××××0.230.2350.100680.100(0.0015268)0.02302dRe4.1310ελ′′=⎛⎜+⎞⎜=×+=⎝⎠×λ′与λ′′数据相近，故迭代一次即可结束。对d取整为0.2m即200mm(2)ε=1mm时，核算是否能满足引水量为300m3⋅h−1的要求=1/200=0.005dεRe=31000300/3600(π/4)0.21.30510−××××=4.067×1050.2350.100(0.00568)0.02984.06710λ=×+=×代入式（b）得d=0.207m可见，d=0.2m的管子不能满足在ε=1mm时引水量不变的要求，为此应将管径取为210mm才行。1-2266.5L·min-11-23(1)0.54m·s-1；(2)R1=10.65cm，R2=17.65cm1-24输送能力变小，阀门前压力变大1-25u1=7.25m·s-1，u2=10.52m·s-1；风机出口压力p=65.2mmH2O解（1）求u1,u2根据并联管路的特点，知f1f2w=w即222112211222luluddλ=λ现，故上式化简为1212l=2l,d=d22（a）11222λu=λu又根据质量衡算可得2221122222112222212(/4)(/4)(/4)0.150.15100.2dududuudududuuπ+π=π+=+=×（b）12u+u=17.78由（a）（b）求u1，u2需试差。初设，则由（a）得12λ=λ21u=2u代入（b）得=7.361um⋅s−1于是=17.78-=17.78-7.36=10.422u1um⋅s−1检验以上数值的准确性：查附录六知30℃空气ρ=1.165kg..m-3,μ=1.86×10−5Pa.s，则11415Re1.1657.360.156.915101.8610ρudμ−××===××22425Re1.16510.420.159.790101.8610ρudμ−××===××120.050.000333dd150εε===0.230.231410.100(68)0.100(0.00033368)0.0217dRe16.91510ελ=+=×+=×0.230.232420.100(68)0.100(0.00033368)0.0205dRe29.79010ελ=+=×+=×与初设值稍有偏差，再将=0.0217，=0.0205迭代入（a）（b）得1λ2λ1112u=7.24m⋅s−,u=10.54m⋅s−检验：450.2314Re11.1657.240.156.802101.86100.100(0.00033368)0.02186.80210λ−××==××=+=×4250.2324Re1.16510.540.159.903101.86100.100(0.00033368)0.02059.90310−××==××=+=×λ与第一次迭代值很接近，故所得结果为1112u=7.24m⋅s−,u=10.54m⋅s−（2）求风机出口处压力设风机出口处压力为p。根据风机出口与管出口间的机械能衡算，有2211111ff22pppluludd=Δ+Δ=λρ+λρ支管总管807.24220301020.02181.1651.1650.1520.22355.014563λλ+=×××+××=+总管0.050.00025d200ε==53Re1.165100.21.253101.8610−××==××0.230.2350.100(68)0.100(0.0002568)0.0194dRe1.25310ελ=+=+=×于是p=355.0+14563×0.0194=638Pa1-2611.3m1-27(1)10.19m3⋅h−1；(2)方案二可行1-28当阀门k1关小时，，V减小，增加，增加1V2VAp1-29表压为492.3kPa1-307.08kg⋅s−11-31634kg⋅h−11-329.8倍第二章2-10.72-2(1)管路特性方程(2)绘制管路特性曲线图，可得2-3(1)对泵进、出口列机械能衡算方程，有(a)把H=he=15.04m代入式(a)可得Q=34.76m3.h-1(2)Q'=90%Q=31.28m3.h-1代入式(a)，可得he'=12.18m有效功率Ne=he'Q'ρg=1.04kW型号Q/m3.h-1H/mN/kWIS250-200-31567831.167.385%IS250-200-315A62727.857.083%百分率Q'/Q=D'/D=0.902-4(1)图(c)的安装方式无法将谁送上高位槽，而(a)、(b)可以，且流量相同；(2)泵所需的功率相同2-5(1)由公及查表及公式可得：he=77m查附录十七，可选IS100-65-250型泵，n=2900r.min-1(2)合适(3)不能，不合理2-6IH40-20-160，2.07kW2-7解：(1)齿轮泵或螺杆泵(2)离心泵(带开式或半开式叶轮)或齿轮泵；(3)若压力不大，选离心泵(带开式叶轮)，若压力大，选隔膜泵(4)双吸离心泵；(5)往复泵或螺杆泵；(6)计量泵2-8222mmH2O2-9不能，将转速提高至1500r.min-1即可2-10解：在汽缸中压缩、排除时：根据理想气体状态方程得压缩前体积压缩功在密闭筒中压缩时：第三章3-1水中uo=0.00314m·s-1，空气中uo=0.282m·s-1，解答：根据题意给定及查取附录，可得如下数据。石英颗粒：d=60×10-6m；ρs=2600kg·m-320℃水：ρ=1000kg·m-3；μ=1×10-3Pa·s20℃空气：ρ=1.205kg·m-3；μ=0.0181×10-3Pa·s(a)在20℃水中沉降，设斯托克斯定律适用，＝＝0.00314m·s-1验算＝＝0.188＜2故可用斯托克斯公式，uo结果正确。(b)在20℃空气中沉降=0.282m·s-1验算：=1.13＜23-24.74Pa·s3-3(1)64.7μm；(2)59.7%(1)先设沉降在斯托克斯区,则能被完全去除的最小颗粒直径查附录知常压、100℃空气kg·m-3又已知kg·m-3，Vs=2700/3600=0.75m3·s-1，A0=2×1.5==3m2代入上式得=64.7μm检验:=0.25m/s=0.72故以上计算有效(2)直径小于dmin的颗粒被除去的百分率等于其沉降距离h与降尘室高度H之比,而在降尘时间一定下h又与u0成正比,于是直径50μm的颗粒被除去的百分率==0.5973-4ur=3.94m·s-1，52.53-5dc=9.5μm，η理=100%，η实=77%；Δpf=1.975kPa3-60.58倍，0.76倍3-7(1)K=4.27×10-7m2·s-1，qe=0.004m3·m-2；(2)约900s；(3)6.1×1013m.kg-13-82.2h3-90.117m3·h-13-103.1r·min-13-11(1)8.73m3·h-1；(1)2.2cm解答：(1)Ve=2mm厚滤渣曾相应的滤液量==0.0261m3又n=0.5r·min-1或1/120r·s-1由恒压过滤方程得知V2+2VVe=KA2φ/nV2+2V×0.261=3.1×10