中南大学冶金传递过程原理习题解答.docx

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中南大学冶金传递过程原理习题解答

1-1-850kg密度为1600kg?

m的溶液与50kg25C的水混合，问混合后溶液的

密度为多少？

（设混合前后溶液的体积不变）。

解：

25°C时水的密度为996kg•m3。

由得，

%珥

10.50.57宣

=777X+7^7=0-000815kg=n?

Pn1600996

解得匚陀一帀加拥智强S即混合后溶液的密度为i恣软畑■肘衆

1-1-9如图所示为一平板在油面上作水平运动，已知运动速度u为0.8m?

s-1，平板与固定板之间的距离」—匸二一：

，油的粘度为1.253Pa?

s，由平板所带动的油运动速度呈现直线分布，问作用在平板单位面积上的粘性力为多少?

解：

单位面积上的粘性力即为T,则

叫=-1.253X空-=1D02.4Pa

dy0.001

即平板单位面积上的粘性力为1002.4N1-1-1025C水在内径为50mm勺管内流动，流速为2m?

s-1，试求其雷诺准数为若

干？

解：

25°C时水的密度为996kg•m3，粘度系数卩为89.5x10"5Pa-s。

贝U

dup

0,05X996X2

Re==

=一111284.9

895XMT®

所以其流动型态为层流。

（2）若油的流速增加5倍，其流动型态是否发生变化？

解：

若油的流速增加5倍，贝U

Re*=5Re=8.5<2300所以其流动型态没有发生变化。

1-1-12某输水管路，水温为20r，管内径为200mm试求：

（1）管中流量达到多大时，可使水由层流开始向湍流过渡？

解：

20°C时水的密度为998.2kg•m3，粘度系数卩为100.42x10-5Pa-s。

水由层流开始向湍流过渡时，Re=230Q则

dvp02XvX9982

_|1_100.42X10'5

解得v=0.01157m・s-1

H=tXA=AtllS7X0fxlH=3£xlrVJ

所以管中流量达到-■，---「-时，可使水由层流开始向湍流过渡。

（2）若管内改送运动粘度为0.14cm2?

s-1的某种液体，且保持层流流动，管中最

大平均流速为多少？

解:

麟删』R』旦浏

QV

2300X0.14X10"4彳

v==0.161m-s

02

所以保持层流流动，管中最大平均流速为彳■'°

UlDim'S1

1-2-3某地区大气压力为750mmH有一设备需在真空度为600mmH条件下工作,试求该设备的绝对压力，以mmH和Pa表示。

=13600如九用簣9.8口:

他风気0.15…

=19992Pa

1-2-4如附图所示，回收罐中盛有密度分别为1200kg?

m3和1600kg?

m3的两种液体，罐上方与大气相通，设大气压力为100kPa,其它数据如图所示，试求MN两点所受压力。

习题2-5附图

右边取u形管右端汞面为参考面有:

P沁+p臧

（2）

一==..：

：

?

<;二-二二二「二込］./=0.022m

1-2-6如附图所示，已知容器A中水面上的压力P°=2.5x104Pa,h=0.5m,hi=0.2m,h2=0.5m,h3=0.22m。

酒精密度为800kg?

m3，水银密度为13600kg?

n-3。

求空气室中的压力为多少？

解：

此题将h3改为0.02m

对于1-1面：

Po•匚gh「酒精gh，•'水银ghip0+

对于2-2面：

p*水银h3二亍酒精g（h，h?

）

结合上式整理得：

P=PoJ水gh「酒精gh2_（水银g①1%

=2.5x+1000X9.81x0.5+800x9.81x0.5-13600x9.81x（0.2+0.02）

=4477.48Pa

1-2-7如图所示为一真空测试装置。

当真空度为零时，杯中液面和测试管中的液面都位于0

标线处。

杯中装有水银，若杯内径为0.06m,测试管内径为6mmh=0.3m。

（1）试确定真空度的计算公式；

（2）求出在上述给定条件下真空度的数值。

（3）

解：

（1）设杯内页面上升高度为H

P真=Pa-F绝=:

■水银gh

⑵已知.水银=13600kgtm3h=0.3m,

d=0.006m,D=0.06m,Pa=101325Pa

1-2-8常温水在如附图所示的管道中流过，现用一复式U形压差计（即两个U形压差计串联

组成）测定a、b两点的压差。

指示液为汞，其余充满水。

水的密度为1000kg?

m3，汞的密

度为13600kg?

m3，现测得：

h1=1.2m,h2=0.8m,h3=1.3m,h4=0.6m。

试计算a、b两点间的压

差。

对于2-2面:

Pb^J水gh41水银gh3小=二水ghh3小

由以上两式得

Pa—'Fb（「水银g-『水g）（hi■h3—'h2-'h4）=135966.6Pa

1-2-9本题附图为远距离测量控制装置示意图，用以测定分相槽内煤油和水的相界面位置。

已知两吹气管出口的距离H=1mU型管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820kg?

m3。

试求当压差计读数R=68mm寸，相界面与油层的吹气管出口距离h。

解：

设整个煤油层的厚度为h',根据连通器原理，由

图可知：

Pt煤油g（hh'）沆也⑴—h）①

F2煤油gh_Po②

R'Pz-’HggR③

P'=R,P2'=巳

联立①、②、③、④整理得:

136000.068-10001

820—1000

答：

相界面与油层的吹气管出口距离h为0.42m。

1-2-10用本题附图中的串联U型管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U型管压差计

的指示液为水银，两U型管间的连接管内充满水。

已知水银面与基准面的垂直距离分别为

h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及h4=1.4m。

锅炉中水面与基准面间的垂直距离hs=3mt大气压

强pa=99.3x103Pa。

试求锅炉上方水蒸气的压力p。

。

解：

对于1-1面：

P0:

?

H2Og（h5~'h4^:

■Hgg（h3~■h4）•P?

对于3-3面：

:

H2Og（h3-h2）P2-Pa:

Hgg（h1_h2）

整理以上两式可得：

习题2-10附图

P）=-hh4-1%）：

、Hgg（hih3一①一0）F>

=10009.81（1.2-2.51.4-3）136009.81（2.32.5-1.2-1.4）99300=364366.2Pa

答：

锅炉上方水蒸气的压力为364366.2Pa。

1-2-11如图所示的测压管分别与三个设备相通，连通管的上部都是水，下部都是水银，三个设备是水面处于同一水平面上。

问：

（1）1、2、3处的压力是否相等？

（2）4、5、6处的压力是否相等？

（3）若h1=100mmh2=200mm且设备B直接与大气相通（大气压力为1.013X105Pa）,求AC两设备水面上的压力。

解：

（1）

习题2-11附图

1、2、3处的压力不相等。

（2）4、5、6处的压力相等。

（3）已知大气压力

:

:

也=13600kgm^/^.o=1000kgm”R=1.013X105Pa,h1=0.1m,h2=0.2m。

设A、C两设备水面上的压力分别为Pa,Pdo

根据4、5处的压力相等，可得

P^■：

?

H2Ogh^Pc;?

Hggh1①

根据5、6处的压力相等，可得

R「H2°g（h2THPc‘Hgg（h2-h1）②

将已知数据代入以上两式可解得：

PA=113660.6Pa

P=88939.4Pa

答：

A、C两设备上的压力分别为113660.6Pa和88939.4Pa。