化工原理习题解答.doc

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1、化工原理习题及解答（华南理工大学化工原理教研组编）2004年6月流体力学与传热第一章流体流动1.1解：混合气体的平均分子量Mn为Mn=My+My+My+My=44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08=28.86kg/kmol该混合气体在500℃，1atm时的密度为ρ==×=0.455kg/m³1.2解：设备上真空表的绝对压强为绝对压强=大气压―真空度=740―100=640mmHg=640×=8.53×10N/m²设备内的表压强为表压强=―真空度=―100mmHg=―（100×）=―1.33×10N/m²或表压强=―（100×1.3

2、3×10）=―1.33×10N/m²1.3解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p，则p便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。根据流体静力学基本方程知p=p+ρgh作用在孔盖外侧的是大气压强p，故孔盖内外两侧所受压强差为Δp=p―p=p+ρgh―ρghΔp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×10N/m²作用在孔盖上的静压力为Δp×=8.29×10N每个螺钉能承受的力为螺钉的个数=3.76×10=6.23个1.4解：U管压差计连接管中是气体。若以分别表示气体，水和水银的密度，因为《，故由气体高度所产生的压强差可以忽略。由此可认为由静力学基

3、本方程式知==1000×9.81×0.05+13600×9.81×0.05=7161N/m²=7161+13600×9.81×0.4=6.05×10N/m(表压)1.5解：1）1，2，3三处压强不相等，因为这三处虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体。2）4，5，6三处压强相等，因为这三处是静止的，连通这的同一种流体内，并在同一水平面上。3）即=101330―（13600―1000）×9.81×0.1=88970N/m²或=12360N/m²（真空度）又由于即所以=101330―（13600―1000）×9.81×0.2=76610N/m²或2

4、4720N/m²（真空度）1.6解：在串联U管的界面上选2，3，4为基准面，利用流体静力学基本原理从基准面2开始，写出各基准面压强的计算式，将所得的各式联解，即可求出锅炉上方水蒸气的压强。或或或或将以上右式各式相加，并整理得将已知值代入上式得×101330+13600×9.81[（2.3―1.2）+（2.5―1.4）]―1000×9.81[（2.5―1.2）+（3―1.4）]=364400N/m²或=364400/9.807×10=3.72kgf/cm²1.7解：当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐。则两扩大室液面差Δh与微差压差计读数R的关系

5、为当压差计读数R=300mm时，两扩大室液面差为Δh=R以分别表示水与油的密度，根据流体静力学基本原理推导出即管路中气体中的表压强p为p=（998―920）×9.81×0.3+920×9.81×0.003=257N/m²（表压）1.8解：1）空气的质量流量从本教材附录三查得标准状况下空气的密度为1.293kg/m³。操作压强N/m²操作条件下空气的密度为=1.293×空气的质量流量为2）操作条件下空气的体积流量]3）标准状况下空气的体积流量为1.9解：以下标1表示压强为1atm的情况，下标2表示压强为5atm的情况。在两种情况下由于所以即1.10解：以高位槽

6、液面为上游截面1—1’，连接管出口内侧为下游截面2—2’，并以截面1—1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即式中将上列数值代入柏努利方程式，并解得高位槽内的液面应比塔的进料口高4.37m。1.11解：1）A——A’截面处水的流速以高位槽液面为上游截面1——1’，管路出口内侧为下游截面2——2’，并以地面为基准面。在两截面间列柏努利方程式，即式中将上列数值代入柏努利方程式，并解得由于输水管的直径相同，且水的密度可视为常数，所以A——A’截面处的流速2）水的流量1.12解：上游截面A——A’，下游截面B——B’，通过管子中心线作基准水平面。在两接间列柏努

7、利方程式，即式中根据连续性方程式，对于不可压缩流体，则所以两截面的压强差为=（即=868.5/9.798=88.6mmH2O两截面玻璃管的水面差为88.6mm。由于所以B处玻璃管的水面比A处玻璃管的水面高。1.13解：水在管内流速与流量贮槽水面为截面1——1’,真空表连接处为截面2——2’，并以截面1——1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程，即式中将上列数值代入柏努利方程式，并解得水在管内的流速为水的流量为2）泵的有效功率贮槽水面为上游截面1——1’，排水管与喷头连接处为下游截面3——3’，仍以截面1——1’为基准水平面。在两截面间列柏努利方程，即式中将

8、上列数值代入柏努利方程式，并解得泵的有效功率为2.1