柴诚敬版化工原理化工原理课后题答案.doc

PAGE PAGE 流体的重要性质 第一章 流体流动 某气柜的容积为 6 000 m3，若气柜内的表压力为 5.5 kPa，温度为 40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H2 40%、 N2 20%、CO 32%、CO2 7%、CH4 1%，大气压力为 101.3 kPa，试计算气柜满载时各组分的质量。 解：气柜满载时各气体的总摩尔数 n ? pV t RT ? ?101.3 ? 5.5??1000.0 ? 6000 mol ? 246245.4mol 8.314 ? 313 各组分的质量： 2 2mH ? 40%nt ? M H ? 40% ? 246245.4 ? 2kg ? 2 2 2 2mN ? 20%nt ? M N ? 20% ? 246245.4 ? 28kg ? 2 2 mCO ? 32%nt ? M CO ? 32% ? 246245.4 ? 28kg ? 2206.36kg 2 2mCO ? 7%nt ? M CO ? 7% ? 246245.4 ? 44kg ? 2 2 4 4mCH ? 1%nt ? M CH ? 1% ? 246245.4 ?16kg ? 4 4 若将密度为 830 kg/ m3 的油与密度为 710 kg/ m3 的油各 60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。 解： mt ? m1 m2 ? ?60 ? 60?kg ? 120kg m1 m2 ? 60 60 ? 3 3 Vt ? V1 ? V2 ? ? ??1 2 ? ? ? ? ? 8301 ?m 710 ? ? 0.157m m? ? mt Vt m ? 120 kg 0.157 m3 ? 764.33 kg m3 流体静力学 已知甲地区的平均大气压力为 85.3 kPa，乙地区的平均大气压力为 101.33 kPa，在甲 地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为 20 kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ?85.3 ?103 ? 20 ?103 ?Pa ? 65.3kPa （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压= ?101.33 ?103 ? 65.3 ?103 ?Pa ? 36.03kPa 某储油罐中盛有密度为 960 kg/m3 的重油（如附图所示），油面最高时离罐底 9.5 m， 油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的孔，其中心距罐底 1000 mm，孔 盖用 14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为 39.5×106 Pa，问至少需要几个螺钉（大 气压力为 101.3×103 Pa）？ 解：由流体静力学方程，距罐底 1000 mm 处的流体压力为 p ? p ? ?gh ? ?101.3 ?103 ? 960 ? 9.81? (9.5 ? 1.0)?Pa ? 1.813 ?103 Pa（绝压） 作用在孔盖上的总力为 F ? ( p ? p ) A＝（1.813 ?103－101.3?103）? π ? 0.762 N＝3.627 ?104 N a 4 每个螺钉所受力为 F ? 39.5?10 ? π ? 0.0142 N ? 6.093?103 N 1 4 因此 1n ? F F ? 3.627 ?104 ?6.093?103 ?N ? 5.95 ? 6（个） 1 习题 4 附图 习题 5 附图 如本题附图所示，流化床反应器上装有两个 U 管压差计。读数分别为 R1=500 mm，R2=80 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的 U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度 R3=100 mm。试求 A、B 两点的表压力。 解：（1）A 点的压力 A 3 2汞水p ? ? gR ? ? gR ? ?1000 ? 9.81? 0.1 ? 13600 ? 9.81? 0.08?Pa ?1.165 ?104 A 3 2汞水 （2）B 点的压力 pB ? pA ? ?汞 gR1 ? ?1.165?104 ?13600? 9.81? 0.5?Pa ? 7.836?104 Pa（表） 如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力， 在管道某截面处连接 U 管压差计，指示液为水银，读数 R=100 mm，h=800 mm。为防止水银扩散至空气中，在水银面上方充入少量水，其高度可以忽略不计。已知当地大气压力为 101.3 kPa， 试求管路中心处流体的压力。 解：设管路中心处流体的压力为 p 习题 6 附图 根据流体静力