Xia Qing Jia Shaoyi在天津大学的第二版课后练习的化学原理.doc

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Xia Qing Jia Shaoyi在天津大学的第二版课后练习的化学原理

第一章 流体流动 2.在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/? 的油品,油面高于罐底 6.9 m,油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔,其中心距罐底 800 mm,孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa , 问至少需要几个螺钉? 分析:罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P油 ≤ σ螺 解:P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油 ≤ σ螺 得 n ≥ 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3.某流化床反应器上装有两个U 型管压差计,如本题附 4. 本题附图为远距离测量控制装置,用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H = 1m,U管压差计的指示液为水银,煤油的密度为820Kg/?。试求当压差计读数R=68mm时,相界面与油层的吹气管出口距离h。 分析:解此题应选取的合适的截面如图所示:忽略空气产生的压强,本题中1-1′和4-4′为等压面,2-2′和3-3′为等压面,且1-1′和2-2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解:设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1-1′与2-2′截面之间 P1 = P2 + ρ水银gR ∵P1 = P4 ,P2 = P3 且P3 = ρ煤油gΔh , P4 = ρ水g(H-h)+ ρ煤油g(Δh + h) 联立这几个方程得到 ρ水银gR = ρ水g(H-h)+ ρ煤油g(Δh + h)-ρ煤油gΔh 即 ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据 1.03×103×1 - 13.6×103×0.068 = h(1.0×103-0.82×103) h= 0.418m 5.用本题附图中串联U管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压,U管压差计的指示液为水银,两U管间的连接管内充满水。以知水银面与基准面的垂直距离分别为:h1﹦2.3m,h2=1.2m, h3=2.5m,h4=1.4m。锅中水面与基准面之间的垂直距离h5=3m。大气压强pa= 99.3×103pa。 试求锅炉上方水蒸气的压强P。 分析:首先选取合适的截面用以连接两个U管,本题应选取如图所示的1-1截面,再选取等压面,最后根据静力学基本原理列出方程,求解 解:设1-1截面处的压强为P1 对左边的U管取a-a等压面, 由静力学基本方程 P0 + ρ水g(h5-h4) = P1 + ρ水银g(h3-h4) 代入数据 P0 + 1.0×103×9.81×(3-1.4) = P1 + 13.6×103×9.81×(2.5-1.4) 对右边的U管取b-b等压面,由静力学基本方程P1 + ρ水g(h3-h2) = ρ水银g(h1-h2) + pa 代入数据 P1 + 1.0×103×9.81×﹙2.5-1.2﹚= 13.6×103×9.81×﹙2.3-1.2﹚ + 99.3×103 解着两个方程 得 P0 = 3.64×105Pa 6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数,计算管路中气体的表压强p。压差计中以油和水为指示液,其密度分别为920㎏/m3 ,998㎏/m3,U管中油﹑水交接面高度差R = 300 mm,两扩大室的内径D 均为60 mm,U管内径d为6 mm。当管路内气体压强等于大气压时,两扩大室液面平齐。 分析:此题的关键是找准等压面,根据扩大室一端与大气相通,另一端与管路相通,可以列出两个方程,联立求解 解:由静力学基本原则,选取1-1‘为等压面, 对于U管左边 p表 + ρ油g(h1+R) = P1 对于U管右边 P2 = ρ水gR + ρ油gh2 p表 =ρ水gR + ρ油gh2 -ρ油g(h1+R) =ρ水gR - ρ油gR +ρ油g(h2-h1) 当p表= 0时,扩大室液面平齐 即 π (D/2)2(h2-h1)= π(d/2)2R h2-h1 = 3 mm p表= 2.57×102Pa 7.列管换热气 的管束由121根φ×2.5mm的钢管组成。空气以9m/s速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃﹑压强为196×103Pa(表压),当地大气压为98.7×103Pa 试求:⑴ 空气的质量流

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