制药工程原理前三章答案

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1、第一章 流体流动习题答案1.试计算空气在真空度为41.3kPa及40oC时的密度。（79%的N2和21%的O2）解：绝压P大气压真空度101.33-41.3=60.03kPaM平=79%×28+21%×32=28.84kg/kmol2.某蒸汽压力表上的读数为167kPa,当地当时大气压计的读数为100kPa，试查出蒸汽的饱和温度.(查教材附录饱和水蒸气表)。解:蒸汽绝压=大气压+表压=167+100=267kPa 查饱和水蒸气表,蒸汽的温度约为1303.如本题附图所示,测压管分别与三个设备A,B,C相连通,连通管的下部是水银,其密度为13600kg/m3,上部是水,其密度为

2、1000kg/m3,三个设备内的水面在同一水平面上.问:(1)1、2、3三处压力是否相等？（2）4、5、6三处压力是否相等？（3）若h1100mm，h2200mm，且知设备A直接通大气（大气压力为101.33kPa）。求B、C两设备内水面上方的压力。解(1)，因1.2.3三点的截面之间不属于同一种连续的流体.(2) ,因4.5.6三点的截面之间处于属于同一种静止的,连通的,连续的流体.(3)若求,先找等压面.由(2)知, ,由此三点列静力学方程并设1、2、3三点到液面的距离为H。A点与大气相通，则推导出 4比压计中水银面的高度差h=0.36m,其它液体为水。A、B两容器高度位置差为1m，如图所

3、示，试求A、B两容器中心处压力差PA-PB.解：找等压面列静力学方程。由图示知等压面有：设A点到1点垂直距离为H；则 则 而 则 5.如图所示，用真空计测得封闭水箱液面上的真空度为0.98kN/m2,敞口油箱中油面比水箱水面低H=1.5m,水银比压计的读数为h1=5.61m，h2=0.2m。求油的密度。解： 找等压面列静力学方程:由图示知， 则6如图所示，密度为850kg/m3的料液从高位槽送入塔中,高位槽内的液面恒定,塔内表压力为9.807×103Pa,进料量为5m3/h,连接管为38×2.5mm的钢管，料液在连接管内流动的能量损失为30J/kg,问高位槽内的液面应比塔的

4、进料口高出多少米?解：以高位槽液面为1-1,以虹吸管出口内侧为2-2，并以2-2为基准水平面0-0。在1-1及2-2间列柏努利方程因：z2=0，Pm1=0(表压)；Pm2=9.807×103Pa(表压)；外加功We=0, um1=0则因此，高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37m，才可正常工作。7. 如图所示,用离心泵把20的水从储槽送至水洗塔的顶部,槽内水位维持恒定,个部分相对位置如图所示。管路的直径均为76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa。水流经吸入管和排出管(不包括喷头)的能量损失分别按hf12u2和hf112u2计算

5、，u为吸入管和排出管中流体的流速，排水管与喷头连接处的压力为98.07×103Pa(表压),试求泵的有效功率。解：列两次柏努利方程.现以水槽液面为1-1截面,以泵吸入口为2-2截面,液面为基准水平面列柏努利方程.再以水槽液面为1-1截面,以喷嘴前为2-2截面,液面为基准水平面列柏努利方程.8如图所示之文德利管，已知d1150mm，d2100mm，水银比压计h200mm，若不计流动阻力损失，求流量。解:在1点和2点之间列柏努利方程因由连续性方程知9一圆管输送10的水，流量为30cm3/s,若在L=15m的管路上测得水的压头损失hf=20mmH2O,设流动状态为层流,求管道直径。解：圆管

6、直径为D, 10则流速 假设为层流由 D=1.87×10-2m=18.7mm 选管22×1.5mm无缝钢管,D=19mm核算假设层流成立选管：22×1.5mm10当流 体以15m3/h的流量在10m长,规格为89×4.5mm的水平无缝直圆管内稳定流动时,试计算其压头损失和压力损失,并判断流体的流动类型。（流体的密度800kg/m3;粘度0.002PaS;取0.03,g=9.81m/S2）。解：11如图所示两个敞口容器位置，输送20的二氯乙烷2m3/10min，试求泵所提供的有效压头。已知：二氯乙烷粘度8.3×104Pa.s，密度1250kg/m

7、3,z1=2m,z2=14m,管长共20m, 管子规格59×3mm，管路上装有900标准弯头10个,全开闸门2个,单向阀1个(取2.0),e取0.3mm.解：以储罐的液面为1-1´，以高位槽液面为2-2´，以1-1´为基准水平面。列柏努利方程 因Pm1=Pm2=Pa um1um20 Z2-Z1=12m 则He=( Z2-Z1)+Hf=12hf 阻力计算管长L=15m 管经：D=53mm 流速： 管件：全开闸阀2个，Le=2×0.35=0.7m 标准弯头10个, Le=10×1.6=16m 则Le=16.7m 单向阀 查表吸=0.032

8、 阻力损失： 则He=12+Hf=12+2.924=14.924m12一圆管输送未知粘度的液体，液体的密度为1050kg/m3，流量为0.15m3/h, 管子的规格为57×3.5mm.若在管长L=15m的管长上测得流体的压头损失20mm液柱,若假设流体的流动型态为滞流,试计算液体的粘度并验证流动型态.解： 流速 假设为层流由 核算假设层流成立13.用管道输送液体，输液直圆管为76×3mm新无缝钢管，输液量qV =25m3/h，所送液体的运动粘度 = 0.6×10-6m2/s，密度=820kg/m3。试求直圆管每米管长的压力降。(e取0.2mm)解：查表, 14 .

9、在20下将浓度95%乙醇从低位贮槽中用泵送至高位贮罐中，泵入口管路为57×3.5mm的无缝钢管1m，泵出口管路由38×3mm的无缝钢管9m、出口管路上装有一个全开的截止阀和一个90º标准弯头。管路入口在低位贮槽液面以下2m，低位贮槽内液体表面压力为大气压力，管路出口在低位贮槽液面以上5m，管路出口表压力为20kPa，若流量维持在10m3/h，求泵需提供的有效功率。（20浓度95%乙醇的密度=804kg/m3，=1.4×10-3Pa·s，e取0.2mm）。解：以储罐的液面为1-1´，以出口内侧为2-2´，以1-1´为

10、基准水平面。列柏努利方程 因Pm1=Pa;Pm2=Pa +20000Pa; um10 Z2-Z1=5m则 吸入管阻力计算管长L吸=1m; 进口 管经：D吸=50mm 而 查表吸=0.031 阻力损失： 排出管: 管长9m管32mm流速：m/s管件：1个全开截止阀11m1个标准弯头1mLe排=12m 查表排=0.034则 则hf=hf吸+ hf排=1.121+133.25=134.371J/kg则Pe=We·qV.=213.27×804×10/3600=476.3W 习题14图 15.若流体在等厚等直径垂直直圆管中稳定流动,试推导一下流动阻力的计算公式范宁公式。解：

11、一段等直垂直圆管，管径D，管长L，流速um，压力pm，壁面切应力w。设流体由上向下稳定流动，沿流体流动方向取两个截面，在1-1及2-2 截面间列柏努利因Z1=L，Z20， um1=um2, He=0,Hf为直管阻力；则 受力分析:推动力=（p1p2） A=P D2 (方向向下)流动阻力=F=w受力面积=wDL (方向向上)重力g.L.D2(方向向下)当:阻力=推动力+重力时达稳定流动 PD2+g.L.D2=wDL 则 上下同乘 则 令 则 叫摩擦因数或达西摩擦因子,无量纲.则范宁公式为 第二章 输送机械习题1、 有一台离心泵的扬程H为20m；流量为10.2L/s；轴功率N为2.5kw，试计算该