化工原理钟理答案

1、化工原理钟理答案【篇一：化工原理 (钟理 )02551 习题解答第一章流体流动习题及解答 (上册 )】1 1 已知甲城市的大气压为760mmhg ，乙城市的大气压为750mmhg 。某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为 600mmhg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmhg 和 pa 表示。解： p （甲绝对） =760-600=160mmhg1 2 用水银压强计如图测量容器内水面上方压力p0 ，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与u 形管内水银界面的垂直距离为0.3m水银压强计的读数r 300mm ，试求（1）容器内压强p0 为

2、多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数r 为多少？习题 12 附图，解：1. 根据静压强分布规律 pa p0 ?gh， pb ?gr因等高面就是等压面，故 pa pb2. 设 p0 加倍后，压差计的读数增为 r r r，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为 h h ， ?r 。同理， 2?r 2p0?gr?gh?gr?g?r?gh?gp0 ，（ ? ， gr ?gh ）p0 ， p03.51?104?r 0.254m ? ， g? ，g 13600?9.81 222r ， r?r0.3 0.254 0.554m113单杯式水银压强计如图的液杯直径d100mm，细管直径d 8mm 。

3、用此压强计测量容器内水面上方的压强 p0 ，测压点位于水面以下 h 0.5m 处，试求（ 1）当压强计读数为 r 300mm ，杯内水银界面测压点 a 与细管的垂直距离 a 0.4m ，容器内压强 p0 等于多少？（2）表压p0增加一倍并忽略杯内界面高度的变化，读数r 为多少？（3）表压p0增加一倍并考虑杯内界面位置的变化，读数r 为多少？习题 13 附图解：1. 因 a、b 两点位于同一平面， pa=pb ，p0 ?gr ?g （h a）， 2. 表压加倍后，设压强计读数为 r 。若忽略杯内水银界面的变化，则 ，p0 ，?g （ h?a ） r? ， g,?2?3.12?10?1000?9.

4、81（0.5?0.4 ）?0.534m13600?9.8143. 与（ 1）相比，表压加倍后杯内水银面下降了?h1 ，管内水银面上升?h2 ，压强计读数的增加量为?r?h1?h2d2?h1?2?h2 d由以上两式可得2?h1?r d21?2d根据等高面即等压面的原理p0 ，? （ gh?a?h1）? ， g （r?r ） d2?rp?gr?g（h?a） ?g?r?g2 d?d2，0，p0 ，?p03.12?104?r?0.23422d0.008?，g?g13600?9.81?1000?9.81d?d0.1?0.008r， ?r?r?0.3?0.234?0.534此结果表明，使用单杯压强计，因?

5、h1?h2 ，完全可以忽略杯内界面高度的变化，既方便又准确。1 4 水从倾斜直管中流过，在断面a 和断面 b 接一空气压差计，其读数 r10 ，两测压点垂直距离a0.3m ，试求（1） a、 b 两点的压差等于多少？（ 2）若采用密度为830kg?m3的煤油作指示液，压差计读数为多少？（ 3）管路水平放置而流量不变，压差计读数及两点的压差有何变化？习题 14 附图(1)3.04kpa ； (2)58.8mm ； (3)98.1pa解：首先推导计算公式。因空气是静止的，故p1 p2 ，即（ pa?gh1 ） =pb?g （h2?r ） ?1gr pa-?gh1 = pb-?gh2 + gr(?-

6、?1)在等式两端加上 ?gh ， 3pa?g （ h?ha ）=pb?g （h?hb ） ?gr （ ?1 ）（ pa?gza ）-（pb?gzb ）=gr （ ?1 ） ?a?b?gr （ ?1 ）1. 若忽略空气柱的重量pa?pb? （?a?b ） -?g （ za?zb ）=98.1+1000?9.81?0.3=3.04?10n/m2. 若采用煤油作为指示液 32r ?a ?b98.1 5.88?10?2m 58.8mm g （? ?1 ） 9.81（ 1000 830 ）3. 管路流量不变， ?a ?b 不变，压差计读数 r 亦不多变。管路水平放置， za-zb 0，故pa?pb ?a

7、?b 98.1n/m21 5 在图示管路中水槽液面高度维持不变，管路中的流水视为理想流体，试求（ 1）管路出口流速；（ 2）管路中 a、 b 、c 各点的压强（分别以 n/ 和 m h2o 表示）；（ 3）讨论流体在流动过程中不同能量之间的转换。习题 15 附图(1)9.9m?s-1； (2)pa=-39.24kpa=-4mh2o, pb=9.81kpa=1mh2o,pc=-29.43kpa=-3mh2o ；(3) 略 解：1. 以大气压为压强基准，以出口断面为位能基准，在断面1-1 和 2-2间列机械能守恒式可得4u2?9.9m/s2. 相对于所取基准，水槽内每 kg 水的总机械能为 whg

8、 5gj/kg 。理想流体的总机械能守恒，管路中各点的总机械能皆为w ，因此，a 点压强paua2?w?gza?5g?4g?5g?4g ?2b 点的压强ub2pb? （w?gzb? ） ?10005g? （ ?1g ）?5g 2 ?1000?9.81?1?9810n/m2(1m h2o)c 点压强uc2pc? （ w?gzc? ）?10005g?3g?2g 2 ?1000?3?9.81?2.943?104n/m2(-3m h2o)由于管内流速在（ 1）中已经求出，从断面 1-1 至 a、 b 、c 各断面分别列机械能守恒式，亦可求出各点的压强。3. 相对于所取的基准，水槽内的总势能为 5gj/

9、kg ，水槽从断面 1-1 流至断面 2-2 ，将全部势能转化为动能。ua2?5 （gj/kg ）水从断面 1-1 流至断面 a-a ，获得动能。但因受管壁约束，流体从断面 12流至断面 a，所能提供的位能只有 g （z1 za） 1g （j/kg ），所差部分须由压强能补充，故 a 点产生 4m h2o 的真空度。水从断面 a 流至断面 b ，总势能不变。但同样因受管壁的约束，必有 g（ za zb ） 5g 的位能转化为压强能，使b 点的压强升至1mh2o。同理，水从断面b 流至断面 c，总势能不变，但位能增加了g （zczb ） 4gj/kg ，压强能必减少同样的数值，故c 点产生了 3

10、m h2o的真空度。最后，流体从断面 c 流至出口，有 g （ zc z2 ） 3g 的位能转化为压强能，流体以大气压强流出管道。1 6 用一虹吸管将水从池中吸出，水池液面与虹细管出口的垂直距离为 5m ，虹吸管出口流速及虹吸管最高点c 的压强各为多少？若将虹吸管延长，使池中水面与出口垂直距离增为8m 。出口流速有何变化？（水温为30，大气压强为760 hg 。水按理想流体处理）5【篇二：化工原理(上册 )答案】取 n min= 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 =400 mm ， r2 = 50 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸汽向

11、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 = 50 mm 。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， aa为等压面，对于左边的压差计， 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。3水银水水银gr133pb = 13.6104. 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。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，

12、管压差计的指示液为水银，两管间的连接管分析：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11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。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920 3 ,9981 截面处的压强为13,管中油水交接面高度差r = 300 ，两扩大室的内径d 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。试求： 空气的质量流量； 操作条件下，空气的体积流量；将的计算结果换算成标准状况下空气的体积流量。 aa 分析：此截面处水的流速；水的流量，以m3/h 计。题涉及的是流体动力

13、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。9.81 = 7u2 , u = 2.9m/s换算成体积流量所示，在锥形管两侧 a 、b 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经 a b 两截面的能量损失为 1.5j/ ，求两玻璃管的水面差（以计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。分析 : 根据水流过 a、b 两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解 解：设水 uaaa ub = 在 z1 + z1 = z2

14、即 两玻璃管的水面差为88.2mm流经两截面处的流速分别为ua 、 ub = ubab10. 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。管路的直径分析：此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。解：总能量损失 hf= hf+，1hf， 2 u1=u2=u=2u2+10u2=12u21附图所示的贮槽内径d 为 2，槽底与内径d0 为 33mm 的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高度h0 为 2m （以管子中心线为基准）。液体在本题

15、管内流动时的全部能量损失可按hf=20u2 公式来计算，式中u 为液体在管内的流速m s 。试求当槽内液面下降1m所需的时间。分析：此题看似一个普通的解柏努力方程的题，分析题中槽内无液体补充，则管内流速并不是一个定值而是一个关于液面高度的函数，抓住槽内和管内的体积流量相等列出一个微分方程，积分求解。解：在槽面处和出口管处取截面1-1 ，2-2 列柏努力方程h1g=u2/2+ hf =u2/2+20u2u=(0.48h)1/2=0.7h1/2槽面下降 dh ，管内流出ua2dt 的液体 adh=ua2dt=0.7h1/2a2dt dt=a1dh/ （a20.7h1/2 ） 对上式积 12. 本题

16、分： t=1. h分析：本题是一个循环系统，盐水由a 经两个换热器被冷却后又回到a 继续被冷却，很明显可以在a- 换热器 -b 和 b-a 两段列柏努利方程求解。解：（ 1）由 a 到 b 截面处作柏努利方程【篇三：第一章 +流体流动习题解答17 页】lass=txt>1. 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设备内的表压强为表压强 = 真空度2. 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作用在孔盖外侧的是大气压强 pa ，故孔盖内外两侧所受压强差为作用在孔盖上的静

17、压力为44n每个螺钉能承受的力为400?9.807?4?0.0142?6.04?103n6.04?103=6.23个3. 解： u 管压差计连接管中是气体。若以 ?g,?h2o,?hg 分别表示气体，水和水银的密度，因为 ?g ?hg ，故由气体高度所产生的压强差可以忽略。由此可认为 pa?pc 及 pb?pd由静力学基本方程式知pa?pc=?h2ogr2?hggr2=7161n/m21x?r?h?oilgh?hogx?oil?hogr?r?0224. 解：（ 1） 0.8?x?0?1m?x?0 800?oilgh?h2ogx?1?x?1000h?1m化简22?oilgh?hog?h?x?oi

18、lh?ho?h?x?800h?xh?0.1?0.8?1000hh ?h?0.5mx?0.1m? 化简5. 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p0 。 p?p?22?pa?hgg(h1?h2)或 p2?pa?hgg(h1?h2)p?3?p3?pa?h2og(h3?h2)或 p3?p2?h2og(h3?h2)p?4?p4?pa?hgg(h3?h4)或 p4?p3?hgg(h3?h4)p0?p4?h2og(h5?h4)或 p0?p4?h2og(h5?h4)将以上右式各

19、式相加，并整理得p0?pa?hgg(h1?h2)?(h3?h4)?h2og(h3?h2)?(h5?h4)将已知值代入上式得p745=364400n/m24d?h?4d2r当压差计读数r=300mm时，两扩大室液面差为d)2?0.3(660)2?0.003m以?1,?2 分别表示水与油的密度，根据流体静力学基本原理推导出 p?pa?(?1?2)gr?2g?h即管路中气体中的表压强 p 为7. 解： 1）空气的质量流量从本教材附录三 p332 查得标准状况下空气的密度为操作压强 p?7401.293kg/m3。760?1.0133?105?2?9.807?104?2.95?105n/m22操作条件

20、下空气的密度为以高位槽液面为上游截面 1 1，管路出口内侧为下游截面 2 2，并以地面为基准面。在两截面间列柏努利方程式，即2u12p1u2pgz1?gz2?2?hf2?2?8.解： 1）a a截面处水的流速式中 z1?8mu1?0p1?p2z2?2m?hf2?6.5u2?6.5u2将上列数值代入柏努利方程式，并解得u2?.81?6/7?2.9m/s由于输水管的直径相同，且水的密度可视为常数，所以 a a截面处的流速 ua2 ）水的流量?2.9m/s vh?3600au?3600?4?0.12?2.9?82m3/h9. 解：上游截面 a a，下游截面 b b，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22uapaubpgza?gzb?b?hf,ab 2?2?za?zb?0式中 ua?2.5m/sf,ab ?h?1.5j/kg根据连续性方程式，对于不可压缩流体，则ua?42da?ub?42db3所以ub?ua(dadb)2?2.5(3347)2?1.23m/s两截面的压强差为22ua?ubpb?pa?(?hf,ab)? 22.52?1.232?1.5)?1000?868.5n/m2 =（ 2即由于所以2u12p1u2pgz1?gz2?2?hf,1 2?2?10.解：水在管内流速与流量式中z1?0z2?1.