化工原理习题解答中文VIP

化工原理习题及解答（华南理工大学化工原理教研组编）2004 年 6 月流体力学与传热第一章 流体流动1.1 解：混合气体的平均分子量 Mn 为Mn=M y + M y + M y + M y2co2o2NOH2=440.085+320.075+280.76+180.08=28.86kg/kmol该混合气体在 500，1atm 时的密度为= = =0.455kg/mpoTMm*4.24.286731.2 解：设备上真空表的绝对压强为绝对压强=大气压真空度=740100=640mmHg=640 =8.5310 N/m76013.54设备内的表压强为表压强=真空度=100mmHg=（100 ） =1.3310 N/m76013.54或表压强=（1001.3310 ）=1.3310 N/m241.3 解：设通过孔盖中心的 00 水平面上液体的静压强为 p，则 p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。根据流体静力学基本方程知p=p +g ha作用在孔盖外侧的是大气压强 p ，故孔盖内外两侧所受压强差为ap=pp = p +gh ghaap=9609.81(9.60.8)=8.2910 N/m4作用在孔盖上的静压力为p =8.2910 Np24d4241076.3.0每个螺钉能承受的力为 3214.60.87.90螺钉的个数=3.7610 =6.23 个30.1.4 解：U 管压差计连接管中是气体。若以 分别表示气体，水和水银的密度，HgOg,2因为 ，故由气体高度所产生 的压强差可以忽略。由此可认为gH DBcApp及由静力学基本方程式知=cAp22gRHOH=10009.810.05+136009.810.05=7161N/m=7161+136009.810.4=6.0510 N/m(表压)1gRpHADB 41.5 解：1 ）1 ，2，3 三处压强不相等，因为这三处虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的 同一种流体。2）4 ， 5，6 三处压强相等，因为这三处是静止的，连通这的同一种流体内，并在同一水平面上。3） 54p即 1122)(ghhgghHOHBOHA 12)(B=101330（136001000）9.810.1=88970N/m或 =12360N/m（真空度）Bp又由于 64即 22ghghHCOHA所以 cp)(O=101330（136001000）9.810.2=76610N/m或 24720N/m（真空度）cp1.6 解：在串联 U 管的界面上选 2，3，4 为基准面，利用流体静力学基本原理从基准面 2开始，写出各基准面压强的计算式，将所得的各式联解，即可求出锅炉上方水蒸气的压强。0p或 )(212hgHa )(212hgpHa或 323O 33O或 )(44pHga )(44Hg或 520hO520hpo将以上右式各式相加，并整理得 )()()()( 4523243210 ggpOHHa 将已知值代入上式得101330+136009.81（2.31.2）+ （2.51.4 ）7604510009.81（2.51.2）+ （31.4）=364400N/m或 =364400/9.80710 =3.72kgf/cm0p41.7 解：当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐。则两扩大室液面差 h与微差压差计读数 R 的关系为RdhD224当压差计读数 R=300mm 时，两扩大室液面差为h=R m03.)6(3.0)(22以 分别表示水与油的密度，根据流体静力学基本原理推导出21,hgRpa221)(即管路中气体中的表压强 p 为p=（998920）9.810.3+9209.810.003=257N/m （表压）1.8 解： 1）空气的质量流量从本教材附录三查得标准状况下空气的密度为 1.293kg/m。操作压强 N/m545 109.2807.92103.764 p操作条件下空气的密度为= 1.293pT 35/18.013.)527( mkg空气的质量流量为 skguAws /9.8.0.41922）操作条件下空气的体积流量 smVs /3.8./3）标准状况下空气的体积流量为 sws /4.029.1/ 31.9 解：以下标 1 表示压强为 1atm 的情况，下标 2 表示压强为 5atm 的情况。在两种情况下 ssw21Tu21由于 21Auws21124PTpdA所以 212)(d即 mp031.57.2121.10 解：以高位槽液面为上游截面 11，连接管出口内侧为下游截面 22，并以截面11为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即 fhpugZpugZ22121式中 01 smAVups /62.103.4365/(21 表 压 ） 表 压 ）(/9871807.922 NpkgJhf/3将上列数值代入柏努利方程式，并解得 mZ37.481.9/)3085726.1(2 高位槽内的液面应比塔的进料口高 4.37m。1.11 解：1）A A截面处水的流速以高位槽液面为上游截面 11，管路出口内侧为下游截面 22，并以地面为基准面。在两截面间列柏努利方程式，即 fhpugZpugZ22121式中 m8122215.6.0uhpuf将上列数值代入柏努利方程式，并解得 smu/9.27/81.92由于输水管的直径相同，且水的密度可视为常数，所以 AA截面处的流速sA/.2）水的流量 233600.198/4hVumh1.12 解：上游截面 AA，下游截面 BB，通过管子中心线作基准水平面。在两接间列柏努利方程式，即 ABfBBAA hpugZpugZ,22式中 kgJhsmABf/5.120,根据连续性方程式，对于不可压缩流体，则 224BAdu所以 smBB /23.1)7(5.)(两截面的压强差为)2(,ABfBABhup=（ 22 /5.8610)5.3.15mN即 =868.5/9.798=88.6mmH2OABp两截面玻璃管的水面差为 88.6mm。由于 AB6.8所以 pB 处玻璃管的水面比 A 处玻璃管的水面高。1.13 解：水在管内流速与流量贮槽水面为截面 11,真空表连接处为截面 22，并以截面 11为基准水平面。在两截面间列柏努利方程，即 1,22121 fhpugZpugZ式中 01m5.20(221,uhpf表 压 ）表 压 ）(/1047.2103.768525mNp将上列数值代入柏努利方程式，并解得水在管内的流速为 smu/25.)18.91047.2( 水的流量为 skguAws /92.710.4222）泵的有效功率贮槽水面为上游截面 11，排水管与喷头连接处为下游截面 33，仍以截面11为基准水平面。在两截面间列柏努利方程，即 2,1,22121 ffe hpugZWpugZ式中（ 表 压 ）01pu 表 压 ）(/1087.9/2424mNpsu22, uhff 将上列数值代入柏努利方程式，并解得 kgJWe /4.285.1087.914.4泵的有效功率为 kWwNse 26.92.74852.14 解：本题属于不稳定流动，槽内液面下降 1m