化工原理典型习题解答.doc

化工原理典型****题解答
一、选择题
1、某液体在一等径直管中稳态流动,若体积流量不变,管内径减小为原来的一
半,假定管内的相对粗糙度不变,则
(1) 层流时,流动阻力变为原来的

(2) 完全湍流(阻力平方区)时,流动阻力变为原来的

lu264lu232?lu解:(1) 由 hf???? ????dud2d2?d2
?
得 hf2
hf1?d1?u2d12?d1??d1?4???????????2?16 2??????u1d2?d2??d2??d2?224
2lu2???lu(2) 由 hf???? ?f????d2dd2??
得 hf2
hf1ud1?d1???ud2??d22221?d1?d1?5??? d???d???2?32
2??2?45
2、水由高位槽流入贮水池,若水管总长(包括局部阻力的当量长度在内)缩短
25%,而高位槽水面与贮水池水面的位差保持不变,假定流体完全湍
流流动(即流动在阻力平方区)不变,则水的流量变为原来的 A 。

2u12p2u2解:由 gz1???gz2????hf ?2?2p1
得?hf1??hf2
所以?1??l?le?1
d?l?le?2u22u12???2?? 2d2
又由完全湍流流动
???得??f?? ?d?
2所以?l?le?1?u12??l?le?2?u2
而 V?uA?u??
4d2
1
所以
V2u2??V1u1l?le1l?le2?1?
3、两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度为2500kg/m3,,?10-3Pa?s,,?10-5Pa?s。
(1)若在层流区重力沉降,则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 B 。
(2)若在层流区离心沉降,已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2,则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为
D 。

d2??s???g解:(1) 由 ut? 18?
得 d?18ut ?s??g
d所以 w?das?aw?s??w?a?2500???10?32500???10?5? 22d2??s???uTuT(2) 由 ur? ?,Kc?18?RgR
d2??s???得 ur??gKc,d?18?
d所以 w?da18ur ?s??gKc? ?s??a?wKca?s??w?aKcw?2500???10?3?22500???10?5?1
4、某一球形颗粒在空气中自由重力沉降。已知该颗粒的密度为5000kg/m3,空气
,?10-5Pa?s。则
(3) 在层流区沉降的最大颗粒直径为10-5m。

(4) 在湍流区沉降的最小颗粒直径为?10-3m。

解:(1) 由 Re?dut?
?
2
得 ut??Re d?
d2??s???g而 ut? 18?
所以 d??518?2Re18??10?1???10?5m ??s???5000??
(2) 由 ut??s??g
?
? 得 ?s??g
??Re d?
所以 d??s???g??2Re2 ??2
?52??10?1000????10?3m d???s????5000??
7. 水蒸汽在一外径为25mm、。
(1) 若管外径增大一倍,则冷凝传热系数为原来的。
(2) 若将原水平管竖直放置,且假定冷凝液层流流动,则冷凝传热系数
为原来的。