化工原理课后习题及答案详解

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1、化工原理课后习题解答第一章流体流动31.某设备上真空表的读数为13.3×10Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区3大气压强为98.7×10Pa。解�由绝对压强=大气压强–真空度得到�33设备内的绝对压强P绝=98.7×10Pa-13.3×10Pa3=8.54×10Pa3设备内的表压强P表=-真空度=-13.3×10Pa2�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614mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×10Pa�问至少需

2、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2解�P螺=ρgh×A=960×9.81×(9.6-0.8)×3.14×0.763150.307×10N32σ螺=39.03×10×3.14×0.014×nP油≤σ螺得n≥6.23取nmin=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�如本题附图所示。测得R1=400mm�R2=50mm�指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散�于右侧的U型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水�其高度R3=50mm。试求A�B两处的表压强。分析�根据静力学基本原则�对于右边的�管压差计�a–′′a为等压面�对于左

3、边的压差计�b–b为另一等压面�分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。解�设空气的密度为ρg�其他数据如图所示′a–a处PA+ρggh1=ρ水gR3+ρ水银ɡR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记33即�PA=1.0×10×9.81×0.05+13.6×10×9.81×0.053=7.16×10Pa′b-b处PB+ρggh3=PA+ρggh2+ρ水银gR133PB=13.6×10×9.81×0.4+7.16×103=6.05×10Pa4.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

4、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�。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g

5、h-ρ水gh带入数据1.0³×10³×1-13.6×10³×0.068=h(1.0×10³-0.82×10³)�=0.418�5�用本题附图中串联�管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压��管压差计的指示液为水银�两�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��1�2.3m��2=1.2m,�3=2.5m,�4=1.4m。锅中水面与基准面之间的垂直距离�5=3m。大气压强�a=399.3×10��。试求锅炉上方水蒸气的压强�。分析�首先选取合适的截面用以连接两个�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

6、截面处的压强为�1对左边的�管取�-�等压面�由静力学基本方程�0+ρ水g(h5-h4)=�1+ρ水银g(h3-h4)代入数据3�0+1.0×10×9.81×(3-1.4)3=�1+13.6×10×9.81×(2.5-1.4)对右边的�管取�-�等压面�由静力学基本方程�1+ρ水g(h3-h2)=ρ水银g(h1-h2)+��代入数据333�1+1.0×10×9.81×�2.5-1.2�=13.6×10×9.81×�2.3-1.2�+99.3×10解着两个方程得5�0=3.64×10Pa6.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�。压差计中以油和33水为指

7、示液�其密度分别为920㎏��,998㎏��,�管中油�水交接面高度差R=300���两扩大室的内径D均为60����管内径�为6��。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�管左边�表+ρ油g(h1+R)=�1对于�管右边�2=ρ水gR+ρ油gh2�表=ρ水gR+ρ油gh2-ρ油g(h1+R)=ρ水gR-ρ油gR+ρ油g�h2-h1�22当�表=0时�扩大室