天津大學版化工原理上下冊習題答案005夏清

1、1化工原理課后習題解答化工原理課后習題解答第一章第一章流體流動流體流動1.1.某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為某設(shè)備上真空表的讀數(shù)為13.3103Pa試計算設(shè)備內(nèi)的絕對壓強與表壓強。已知該地區(qū)試計算設(shè)備內(nèi)的絕對壓強與表壓強。已知該地區(qū)大氣壓強為大氣壓強為98.7103Pa。解：由解：由絕對壓強絕對壓強=大氣壓強大氣壓強–真空度真空度得到：得到：設(shè)備內(nèi)的絕對壓強設(shè)備內(nèi)的絕對壓強P絕=98.7103Pa13.3103Pa=8.54103Pa設(shè)備內(nèi)的表

2、壓強設(shè)備內(nèi)的表壓強P表=真空度真空度=13.3103Pa2在本題附圖所示的儲油罐中盛有密度為在本題附圖所示的儲油罐中盛有密度為960㎏?的油品，油面高于罐底的油品，油面高于罐底6.9m，油面，油面上方為常壓。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為上方為常壓。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760mm的圓孔，其中心距罐底的圓孔，其中心距罐底800mm，孔蓋，孔蓋用14mm的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應力取為的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應力取為39.23

3、106Pa，問至少需要幾個螺釘？問至少需要幾個螺釘？分析：罐底產(chǎn)生的壓力不能超過螺釘?shù)墓ぷ鲬Ψ治觯汗薜桩a(chǎn)生的壓力不能超過螺釘?shù)墓ぷ鲬碢油≤σ螺解：P螺=ρghA=9609.81(9.60.8)3.140.762150.307103Nσ螺=39.031033.140.0142nP油≤σ螺得n≥6.23取nmin=7至少需要至少需要7個螺釘個螺釘3某流化床反應器上裝有兩個某流化床反應器上裝有兩個U型管壓差計，如本題型管壓差計，如本題附

4、圖所示。測得附圖所示。測得R1=400mm，R2=50mm，指示液，指示液為水銀。為防止水銀蒸汽向空氣中擴散，于右側(cè)的為水銀。為防止水銀蒸汽向空氣中擴散，于右側(cè)的U型管型管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度R3=50mm。試求試求A﹑B兩處的表壓強。兩處的表壓強。分析：根據(jù)靜力學基本原則，對于右邊的Ｕ管壓差計，分析：根據(jù)靜力學基本原則，對于右邊的Ｕ管壓差計，a–a′為等壓為等壓面，對于左邊的壓差

5、計，面，對于左邊的壓差計，b–b′為另一等壓面，分別列出兩個等壓面為另一等壓面，分別列出兩個等壓面處的靜力學基本方程求解。處的靜力學基本方程求解。解：設(shè)空氣的密度為解：設(shè)空氣的密度為ρg，其他數(shù)據(jù)如圖所示，其他數(shù)據(jù)如圖所示a–a′處PAρggh1=ρ水gR3ρ水銀水銀ɡR23ｈ5=3m。大氣壓強ｐ。大氣壓強ｐa=99.3103ｐａ。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強Ｐ。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強Ｐ。分析：首先選取合適的截面用以連接兩個Ｕ管，本題分析

6、：首先選取合適的截面用以連接兩個Ｕ管，本題應選取如圖所示的應選取如圖所示的1－1截面，再選取等壓面，最后根截面，再選取等壓面，最后根據(jù)靜力學基本原理列出方程，求解據(jù)靜力學基本原理列出方程，求解解：設(shè)解：設(shè)1－1截面處的壓強為Ｐ截面處的壓強為Ｐ1對左邊的Ｕ管?。釋ψ筮叺模展苋。幔岬葔好妫岬葔好妫伸o力學基本方程由靜力學基本方程Ｐ0ρ水g(h5h4)=Ｐ1ρ水銀水銀g(h3h4)代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)Ｐ01.01039.81(31.4)=Ｐ11

7、3.61039.81(2.51.4)對右邊的Ｕ管?。鈱τ疫叺模展苋。猓獾葔好妫伸o力學基本方程Ｐｂ等壓面，由靜力學基本方程Ｐ1ρ水g(h3h2)=ρ水銀水銀g(h1h2)ｐａ代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)Ｐ11.01039.81﹙2.51.2﹚=13.61039.81﹙2.31.2﹚99.3103解著兩個方程解著兩個方程得Ｐ0=3.64105Pa6.根據(jù)本題附圖所示的微差壓差計的讀數(shù)，計算管路中氣體的表壓強ｐ。壓差計中以油和根據(jù)本題附圖所示的微差壓差

8、計的讀數(shù)，計算管路中氣體的表壓強ｐ。壓差計中以油和水為指示液，其密度分別為水為指示液，其密度分別為920㎏／ｍ／ｍ3998㎏／ｍ／ｍ3Ｕ管中油Ｕ管中油﹑水交接面高度差水交接面高度差R=300ｍｍ，兩擴大室的內(nèi)徑ｍｍ，兩擴大室的內(nèi)徑D均為均為60ｍｍ，Ｕ管內(nèi)徑ｄ為ｍｍ，Ｕ管內(nèi)徑ｄ為6ｍｍ。當管路內(nèi)氣體壓強等于大氣壓時，兩擴大室液面平ｍｍ。當管路內(nèi)氣體壓強等于大氣壓時，兩擴大室液面平齊。齊。分析：此題的關(guān)鍵是找準等壓面，根據(jù)擴大室一端與大氣

9、分析：此題的關(guān)鍵是找準等壓面，根據(jù)擴大室一端與大氣相通，另一端與管路相通，可以列出兩個方程，聯(lián)立求解相通，另一端與管路相通，可以列出兩個方程，聯(lián)立求解解：由靜力學基本原則，選取解：由靜力學基本原則，選取1－1‘為等壓面，為等壓面，對于對于Ｕ管左邊管左邊ｐ表ρ油g(h1R)=Ｐ1對于對于Ｕ管右邊管右邊Ｐ2=ρ水gRρ油gh2ｐ表=ρ水gRρ油gh2ρ油g(h1R)=ρ水gRρ油gRρ油g（h2h1）當ｐ表=0時，擴大室液面平齊擴大室液面平