化工原理典型习题解答

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 C 。

A．4倍 B．8倍 C．16倍 D．32倍 (2) 完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。

A．4倍 B．8倍 C．16倍 D．32倍

lu264lu232?lu解：(1) 由 hf???? ????du?d2d2?d2?得

hf2hf1?d1?u2d12?d1??d1?4???????????2?16 2??????u1d2?d2??d2??d2?2242lu2???lu(2) 由 hf???? ?f????d2dd2??得

hf2hf1ud1?d1???ud2??d22221?d1?d1?5??? d???d???2?32

2??2?452、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 。

A．1.155倍 B．1.165倍 C．1.175倍 D．1.185倍

2u12p2u2解：由 gz1???gz2????hf

?2?2p1得 ?hf1??hf2 所以 ?1??l?le?1d?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??V1u1?l?le?1?l?le?2?1?1.1547 0.753、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，水的密度为998.2kg/m3，水的粘度为1.005?10-3Pa?s，空气的密度为1.205kg/m3，空气的粘度为1.81?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 。

A．8.612 B．9.612 C．10.612 D．11.612

（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 。

A．10.593 B．11.593 C．12.593 D．13.593

d2??s???g解：(1) 由 ut?

18?得 d?18?ut

??s???gd所以 w?da??s??a??w??s??w??a??2500?1.205??1.005?10?3?2500?998.2??1.81?10?5?9.612

22d2??s???uTuT(2) 由 ur? ?，Kc?18?RgRd2??s???得 ur??gKc，d?18?d所以 w?da18?ur

??s???gKc?13.593

??s??a??wKca??s??w??aKcw??2500?1.205??1.005?10?3?2?2500?998.2??1.81?10?5?14、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

的密度为1.205kg/m3，空气的粘度为1.81?10-5Pa?s。则 (3) 在层流区沉降的最大颗粒直径为 B ?10-5m。

A．3.639 B．4.639 C．5.639 D．6.639 (4) 在湍流区沉降的最小颗粒直径为 C ?10-3m。

A．1.024 B．1.124 C．1.224 D．1.324

解：(1) 由 Re?dut??

2

得 ut??Re d?d2??s???g而 ut?

18?所以 d?3?518?2Re18?1.81?10?1?3?4.639?10?5m

???s???g1.205??5000?1.205??9.807??2(2) 由 ut?1.74d??s???g??

得 1.74d??s???g??Re d? 所以

d??s???g??2Re2 ?1.742d2?2?52???2Re2d1.81?10?1000??3?1.224?10?3m d?3221.74???s???g1.74?1.205??5000?1.205??9.80727. 水蒸汽在一外径为25mm、长为2.5m的水平管外冷凝。

（1） 若管外径增大一倍，则冷凝传热系数为原来的 C 。

A．0.641倍 B．0.741倍 C．0.841倍 D．0.941倍 （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 A 。

A．0.493倍 B．0.593倍 C．0.693倍 D．0.793倍

14?r?g??解：(1) 由 ??0.725??

???dt?t?osw?得

23?2?do1??1????????0.84 1???1?do2??2?23141414?r?g??(2) 由 ??1.13??

???Lt?tsw??得

?V1.13?do?1.13?25?10????????H0.725?L?0.725??2.514?3????0.493 ?148、 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90?C，出口温度为50?C，冷

水进口温度为15?C，出口温度为53?C，冷热水的流量相同，且假定冷热水

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