江南大学化工原理习题.doc

江南大学化工原理****题
《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)
(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=xi+yj+zk;
(2)u=yzti+xztj+xytk;
(3)ux=2x2+y,uy=2y2+z,uz=-4(x+y)z+xy;
(4)ux=-2x,uy=x+z,uz=2(x+y)。
2-4一不可压缩流体的流动,x方向的速度分量是ux=ax2+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=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-。。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ρ,指示液密度为ρ0,试导出用R1表示的压强差计算式。如倾角α为300时,若要忽略贮液器内的液面高度h的变化,%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,,,阀重50kg。,要求阀启动泄水,问外配锤重w应为多少?
2
3?2 向量。(随体****题2-8 附图****题2-9 附图 2-10某流场可用下述速度向量式表达:
u(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:t0=288K,p0=101300Pa,
?0=。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=T0-?z,其中T0=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?。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?1和?1,下层流体的粘度和密度为?2和?2。压强梯度为
?p/?x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h。问在桶侧壁什么位置处开