江南大学化工原理习题要点.doc

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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/s 的质量流率向槽中加入 % 的盐水，同时以 的质量流率由槽中排出混合后的溶液。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）
（1）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；
（2）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） ；
（3）不可压缩流体作球心对称的稳态流动；
（4）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）
（1） u=x i+y j +zk；
（2） u=yzt i+xzt j+xyt k；
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（ 3） ux=2x 2+y ， uy=2y 2+z，uz=-4（x+y）z+xy ；
（4） ux=-2x ，uy=x+z ，uz=2（x+y） 。
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2-4 一不可压缩流体的流动，x方向的速度分量是ux=ax +by , z方向的速度分量为零，求 y方向的速度分 量uy,其中a与b为常数。已知y=0时uy=o。（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）
2-6已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为 。现有一设备需保持设备内绝对压
。问这一设备若置于成都和拉萨两地，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 R1为750mmH2O，R2为80mmH2g，R3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p,指 示液密度为P0，试导出用R1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 h 的变化，而测量误差又不得超过 %时，试确定 D/d 比值至少应为多少？
2-9 一水箱用如附图所示的锥阀封水，锥阀底直径为 ,，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: 向量。（随体）
° jQu （x, y, z, t） =xyzi+yj-3ztk。试求点（2，1,2，1）处的加速度
2-11国际标准大气压取海平面为基准（ z=0 ）。基准面上的物理量取为： to=288K，po=1O13OOPa，
」o=。从海平面一直到11公里的高空是对流层。对流层中温度与高度的关系可用下式表示： T=To-2,其中To=288K， '=。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，试导岀其速度分布，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 4和：1,下层流体的粘度和密度为-2和：：2。压强梯度为且与X和z无关。 求平板间的速度分布 U=f（Z）。（注意在交界面上速度的大小是单值的，而且切应力 .zx也是单值的）。
（运动）
2-16温度为20 C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 一虹吸管放于水桶中，其位置如图所示。如果水桶和虹吸管的截