江南大学化工原理习题.docx

江南大学化工原理习题.docx《化工原理****题集
第一章流体传递过程基本方程
2-1 一搅拌槽中原盛有浓度为60%(质量％，下同)的盐水2000kg。今以2kg/% 的盐水，。设槽中溶液充分混合。求槽中溶液浓 度降至1%时所需要的时间。(总质量衡算，分别按无化学反应和有化学反应考虑)
2-2在下述情况下简化连续性方程，并指出简化过程的依据。(连续)
不可压缩流体在重力作用下沿倾斜平板壁面作二维稳态流动；
不可压缩流体在水平园管中作轴对称的稳态流动(进口段与充分发展)；
不可压缩流体作球心对称的稳态流动；
不可压缩流体在两水平的平行平板间的稳态流动。
2-3下述不可压缩流体的运动可否存在。(连续)
u=xi+yj+zki
u =yzti+xztj+xytk；
ux=2x2+y, uy=2y2+Zf uz=-4(x+y)z+xy；
ux=-2x, uy=x+Zf uz=2(x+y)o
2-4—不可压缩流体的流动，兀方向的速度分量是ux=aj^+by, z方向的速度分量为零，求y方向的速度分 量®其中a与〃为常数。已知尸0时uy=0.(连续)
2-5加速度向量可表为Du/Dt,试写出直角坐标系中加速度分量的表达式，并指出何者为局部加速度项， 何者为对流加速度项。(随体)
2-。现有一设备需保持设备内绝对压 ，表上读数分别应为多少？
2-7用如附图所示的U型管压差计测定反应器内气体在A点处的压强以及通过催化剂层的压强降。在某 气速下测得&为750mmH2O,局为80mmH2g, &为40mmH2O,试求上述值。
2-8如附图所示，倾斜微压差计由直径为D的贮液器和直径为d的倾斜管组成。若被测流体密度为Q,指 示液密度为Qo,试导出用&表示的压强差计算式。如倾角a为30°时，若要忽略贮液器内的液面高 度力的变化，%时，试确定 M 比值至少应为多少？
2-9—水箱用如附图所示的锥阀封水，,,阀重50kg。， 要求阀启动泄水，问外配锤重w应为多少？2-10某流场可用下述速度向量式表达：u （x, y,乙,t） =xyzi+yj-3ztk0试求点（2, 1, 2, 1）处的加速度 向量。（随体）
2-11国际标准大气压取海平面为基准（沪0）。基准面上的物理量取为:to=288K, po=lO13OOPa, p0=。对流层中温度与高度的关系可用下式表示： T=T0-/3z,其中T°=288K, （3=。11公里以上认为是温度不变（）的同温层。试分 别求出对流层及同温层内压力、密度和高度的依赖关系。可认为重力加速度为一恒量。（静）
2-12不可压缩粘性流体在两无限大平行平板间作稳态层流，试推导其速度分布、截面上的平均流速、壁 面处的剪切力。（运动）
2-13不可压缩流体在两根同心的套管环隙间作轴对称的稳态层流，试导出其速度分布，截面上的平均流 速，体积流量，壁面处的剪切力。（运动）
2-14不可压缩粘性流体在重力作用下，沿内径为R的圆筒内壁面向下流动。设流动是定常的平行直线运 动，流体厚度为渎求流体速度分布、流量、平均流速、最大流速及作用在圆筒内壁面上的摩擦力（忽 略端效应）。（运动）
2-15具有等深度a的两层不相混合的不可压缩流体，在两个固定的水平板间作稳态层流，如图所示。上 层流体的粘度和密度为曲和下层流体的粘度和密度为“2和02。压强梯度为助/dx且与兀和Z无关。 求平板间的速度分布U=f（z）o （注意在交界面上速度的大小是单值的，而且切应力心也是单值的）。
（运动）
2-16温度为208C的水，以2kg/h的质量流率流过内径为10mm的水平园管，试求算流动充分发展以后：
（1） 流体在管截面中心处的流速和剪应力；
（2） 流体在壁面距中心半距离处的流速和剪应力；
（3） 壁面处的剪应力。
2-17 —虹吸管放于水桶中，其位置如图所示。如果水桶和虹吸管的截面积分别为A和B,且A»B,试 计算虹吸管的流量。水看作是不可压缩理想流体，且受重力作用，运动是定常的。（柏）
2-18有一大桶内装有液体，液面距底面高为力。问在桶侧壁什么位置处开出流小空，流体射柱的射程最远？2-19水以湍流形式流过•直径相等的908弯管，该管垂直放置。入口处的压力为刃、平均流速为"”岀 口压力为P