化工原理课后习题答案.docVIP

流体流动

1.某设备上真空表的读数为13.3×103Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103Pa。

解：由绝对压强=大气压强–真空度得到：

设备内的绝对压强P绝=98.7×103Pa-13.3×103Pa

=8.54×103Pa

设备内的表压强P表=-真空度=-13.3×103Pa

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6.9m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760mm的圆孔，其中心距罐底800mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106Pa，

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

150.307×103N

σ螺=39.03×103×3.14×0.0142×n

P油≤σ螺得n≥6.23

取nmin=7

至少需要7个螺钉

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

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=300ｍｍ，两扩大室的内径D均为60ｍｍ，Ｕ管内径ｄ为6ｍｍ。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=3mm

ｐ表=2.57×102Pa

8.高位槽内的水面高于地面8m，水从φ108×4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按∑ｈf=6.5u2计算，其中u为水在管道的流速。试计算：

⑴A—A截面处水的流速；

⑵水的流量，以m3/h计。

分析：此题涉及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒算问题，一般运用的是柏努力方程式。运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面，对于本题来说，合适的截面是高位槽1—1,和出管口2—2,,如图所示，选取地面为基准面。

解：设水在水管中的流速为u，在如图所示的1—1,，2—2,处列柏努力方程

Z1ｇ+0+Ｐ1/ρ=Z2ｇ+ｕ2／2+Ｐ2/ρ+∑ｈf

（Z1-Z2）g=u2/2+6.5u2代入数据

(8-2)×9.81=7u2,u=2.9m/s

换算成体积流量

VS=uA=2.9×π/4×0.12×3600

=82m3/h

10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm，在操作条件下，泵入口