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1、化工原理理课后习习题解答答（夏清、陈陈常贵主主编.化化工原理理.天津津大学出出版社,20005.）第一章 流体流动动1. 某设备上上真空表表的读数数为 113.3103 Pa,试计算算设备内内的绝对对压强与与表压强强。已知知该地区区大气压压强为998.77103 Paa。解：由绝绝对压强强 = 大气压压强真空度度得到：设备内的的绝对压压强P绝= 998.77103 Pa -133.3103 Pa =8.54103 Paa设备内的的表压强强 P表 = -真空空度 = - 13.3103 Paa 2在本本题附图图所示的的储油罐罐中盛有有密度为为 9660 /的油品品，油面面高于罐罐底 66.9 m
2、，油油面上方方为常压压。在罐罐侧壁的的下部有有一直径径为 7760 mm 的圆孔孔，其中中心距罐罐底 8800 mm，孔孔盖用114mmm的钢制制螺钉紧紧固。若若螺钉材材料的工工作应力力取为339.223106 Paa ，问至少需需要几个个螺钉？分析：罐罐底产生生的压力力不能超超过螺钉钉的工作作应力即即 PP油螺解：P螺螺 = ghA = 96609.881(9.6-00.8) 3.1140.7762 1550.3307103 N螺 = 399.0331033.1140.001422n P油螺得 n 6.23取 n minn= 77至少需要要7个螺钉钉 3某某流化床床反应器器上装有有两个UU型
3、管压压差计，如如本题附附图所示示。测得得R1 = 4000 mmm ， RR2 = 50 mm，指指示液为为水银。为为防止水水银蒸汽汽向空气气中扩散散，于右右侧的UU 型管管与大气气连通的的玻璃管管内灌入入一段水水，其高高度R3 = 50 mm。试试求AB两处的的表压强强。分析：根根据静力力学基本本原则，对对于右边边的管管压差计计，aa为等压压面，对对于左边边的压差差计，bbb为另一一等压面面，分别别列出两两个等压压面处的的静力学学基本方方程求解解。解：设空空气的密密度为g，其他他数据如如图所示示 aa处 PA + ggh1 = 水gR3 + 水银R2由于空气气的密度度相对于于水和水水银来说说
4、很小可可以忽略略不记即：PAA = 1.00 1039.8810.005 + 133.61039.8810.005 = 7.116103 Paa b-b处 PPB + ggh3 = PA + ggh2 + 水银gRR1 PBB = 13.61039.8810.44 + 7.116103=6.005103Pa4. 本题附附图为远远距离测测量控制制装置，用用以测定定分相槽槽内煤油油和水的的两相界界面位置置。已知知两吹气气管出口口的距离离H = 1mm，U管压差差计的指指示液为为水银，煤煤油的密密度为8820KKg。试求求当压差差计读数数R=668mmm时，相相界面与与油层的的吹气管管出口距距离。分
5、析：解解此题应应选取的的合适的的截面如如图所示示：忽略略空气产产生的压压强，本本题中111和44为等压压面，222和33为等压压面，且且111和22的压强强相等。根根据静力力学基本本方程列列出一个个方程组组求解解：设插插入油层层气管的的管口距距油面高高h 在11与22截面之之间P1 = P22 + 水银gRRP1 = P4 ，PP2 = P3且P3= 煤油gh ， P4 = 水g（HH-h）+ 煤油g（h + h）联立这几几个方程程得到水银ggR = 水g（HH-h）+ 煤油g（h + h）-煤油gh 即即水银ggR =水gH + 煤油ghh -水gh 带带入数据据1.01001 - 113.
6、66100.0068 = hh(1.010-0.8210)= 00.41185用本本题附图图中串联联管压压差计测测量蒸汽汽锅炉水水面上方方的蒸气气压，管压差差计的指指示液为为水银，两两管间间的连接接管内充充满水。以以知水银银面与基基准面的的垂直距距离分别别为：12.33m，2=1.2m,3=2.5m,4=1.4m。锅锅中水面面与基准准面之间间的垂直直距离5=3mm。大气气压强a= 99.3103。试求锅炉炉上方水水蒸气的的压强。分析：首首先选取取合适的的截面用用以连接接两个管，本本题应选选取如图图所示的的111截面，再再选取等等压面，最最后根据据静力学学基本原原理列出出方程，求求解解：设111
7、截截面处的的压强为为1对左边的的管取取-等压面面， 由由静力学学基本方方程 0 + 水g(hh5-h4) = 11 + 水银g(h3-h4) 代代入数据据0 + 1.01039.881(3-1.44) = 11 + 13.61039.881(2.5-11.4)对右边的的管取取-等压面面，由静静力学基基本方程程1 + 水g(hh3-h2) = 水银g(h1-h2) + 代入入数据1 + 1.01039.8812.55-1.2= 113.661039.8812.33-1.2 + 99.3103解着两个个方程 得0 = 3.64105Pa6. 根根据本题题附图所所示的微微差压差差计的读读数，计计算管
8、路路中气体体的表压压强。压压差计中中以油和和水为指指示液，其其密度分分别为992033 ,999833,管管中油水交接接面高度度差R = 3300 ，两两扩大室室的内径径D 均均为600 ，管管内径为6 。当当管路内内气体压压强等于于大气压压时，两两扩大室室液面平平齐。分析：此此题的关关键是找找准等压压面，根根据扩大大室一端端与大气气相通，另另一端与与管路相相通，可可以列出出两个方方程，联联立求解解解：由静静力学基基本原则则，选取取11为等压压面，对于管管左边表 + 油g(hh1+R) = 1 对于管右边边 2 = 水gR + 油gh2 表 =水gR + 油gh2 -油g(hh1+R) =水g
9、R - 油gR +油g（hh2-h1） 当表表= 00时，扩扩大室液液面平齐齐 即即 （D/2）22（h2-h1）= （d/2）22Rh2-hh1 = 3 mmm 表表= 22.577102Pa7.列管管换热气气 的管管束由1121根根2.5mmm的钢管管组成。空空气以99m/ss速度在在列管内内流动。空空气在管管内的平平均温度度为500压强强为1996103Pa(表压)，当地地大气压压为988.7103Pa试求： 空气气的质量量流量； 操作作条件下下，空气气的体积积流量； 将的计算算结果换换算成标标准状况况下空气气的体积积流量。解：空气气的体积积流量 S = uA = 99/4 0.002
10、221211 = 0.3342 m3/s质量流量量 wss =S=S(MPP)/(RT)= 0.3422299(988.7+1966)/8.31553233=11.099/s换算成标标准状况况 VV1P1/V2P2 =TT1/T2S2 = PP1T2/P2T1S1 = (2294.72733)/(10113233) 0.3422 = 0.8843 m3/s8 .高高位槽内内的水面面高于地地面8mm，水从10884mm的管管道中流流出，管路出出口高于于地面22m。在本本题特定定条件下下，水流流经系统统的能量量损失可可按f = 6.55 u22 计算算，其中中u为水水在管道道的流速速。试计计算：
11、AA 截面面处水的的流速； 水的的流量，以以m3/h计计。分析：此此题涉及及的是流流体动力力学，有有关流体体动力学学主要是是能量恒恒算问题题，一般般运用的的是柏努努力方程程式。运运用柏努努力方程程式解题题的关键键是找准准截面和和基准面面，对于于本题来来说，合合适的截截面是高高位槽111,和出管管口 222,如图图所示，选选取地面面为基准准面。解：设水水在水管管中的流流速为uu ，在在如图所所示的111, ，222,处列柏柏努力方方程Z1 + 00 + 1/= ZZ2+ 22 + 2/ + f（Z1 - ZZ2）g = uu2/2 + 66.5uu2 代入数数据 (8-2)9.881 = 7uu
12、2 , u = 22.9mm/s换算成体体积流量量 VVS = uA= 2.9 /44 0.12 36600 = 822 m33/h 9. 220 水以以2.55m/ss的流速速流经382.55mm的的水平管管，此管管以锥形形管和另另一533m的的水平管管相连。如如本题附附图所示示，在锥锥形管两两侧A 、B处处各插入入一垂直直玻璃管管以观察察两截面面的压强强。若水水流经AA B两截截面的能能量损失失为1.5J/，求求两玻璃璃管的水水面差（以以计计），并并在本题题附图中中画出两两玻璃管管中水面面的相对对位置。分析:根根据水流流过A、BB两截面面的体积积流量相相同和此此两截面面处的伯伯努利方方程列
13、等等式求解解解：设水水流经两截截面处的的流速分分别为uuA、 uuB uuAAA = uBAB uBB = （AAA/AB ）uuA = （333/477）22.55 = 1.223m/s在两截面面处列柏柏努力方方程Z1 + 122 + 1/ = Z2+ 222 + 2/ + f Z11 = Z2 （1-2）/ = f +（12-22）22g（h11-h 22）= 11.5 + (11.2332-2.552) /2 h1-hh 2 = 0.08882 mm = 88.2 mmm即两玻璃璃管的水水面差为为88.2mmm10.用用离心泵泵把200的水从从贮槽送送至水洗洗塔顶部部，槽内内水位维维持恒定定，各部部分相对对位置如如本题附附图所示示。管路路的直径径均为762.55mm，在在操作条条件下，泵泵入口处处真空表表的读数数为244.66610Pa,水流经经吸入管管与排处处管（不不包括喷喷头）的的能量损损失可分分别按f,11=2uu，hf,22=100u2计算，由由于管径径不变
