化工原理典型习题及解答

化工原理典型习题解答

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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?f????(2) 由 hf???? 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??gz2????hf 解：由 gz1??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?

1

2所以 ?l?le?1?u12??l?le?2?u2

而 V?uA?u?所以

V2u2??V1u1?4d2 ?1?1.1547 0.75?l?le?1?l?le?23． 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????gKc，d?得 ur?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

(1) 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 (2) 在湍流区沉降的最小颗粒直径为 C ?10-3m。

2

A．1.024 B．1.124 C．1.224 D．1.324

解：(1) 由 Re?dut??

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 d?3??3?1.224?10?3m 221.74???s???g1.74?1.205??5000?1.205??9.80725. 对不可压缩滤饼先进行恒速过滤后进行恒压过滤。

（1）恒速过滤时，已知过滤时间为100s时，过滤压力差为3?104Pa；过滤时间

为500s时，过滤压力差为9?104Pa。则过滤时间为300s时，过滤压力差为 C 。

A．4?104Pa B．5?104Pa C．6?104Pa D．7?104Pa

（2）若恒速过滤300s后改为恒压过滤，且已知恒速过滤结束时所得滤液体积为

0.75m3，过滤面积为1m2，恒压过滤常数为K=5?10-3m2/s，qe=0m3/m2(过滤介质的阻力可以忽略)。则再恒压过滤300s后，又得滤液体积为 D 。

A．0.386m3 B．0.486m3 C．0.586m3 D．0.686m3 解：(1) 由 ?p?a??b

得

3?104?100a?b9?10?500a?b44

6?104?150 两式相减，得 6?10?400a，a?400

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