化工原理习题解答(中文).doc

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 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/m3 1.2 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=―（100×1.33×10）=―1.33×10N/m2 1.3 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+ρg h 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―ρgh Δp=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 24720N/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/cm2 1.7 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。在两接间列柏努利方程式，即 式中 根据连续性方