天津大學(xué)版化工原理上下冊(cè)習(xí)題答案005夏清

1、1化工原理課后習(xí)題解答化工原理課后習(xí)題解答第一章第一章流體流動(dòng)流體流動(dòng)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(jì)算設(shè)備內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)與表壓強(qiáng)。已知該地區(qū)試計(jì)算設(shè)備內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)與表壓強(qiáng)。已知該地區(qū)大氣壓強(qiáng)為大氣壓強(qiáng)為98.7103Pa。解：由解：由絕對(duì)壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)=大氣壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)–真空度真空度得到：得到：設(shè)備內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)設(shè)備內(nèi)的絕對(duì)壓強(qiáng)P絕=98.7103Pa13.3103Pa=8.54103Pa設(shè)備內(nèi)的表

2、壓強(qiáng)設(shè)備內(nèi)的表壓強(qiáng)P表=真空度真空度=13.3103Pa2在本題附圖所示的儲(chǔ)油罐中盛有密度為在本題附圖所示的儲(chǔ)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(yīng)力取為的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應(yīng)力取為39.23

3、106Pa，問(wèn)至少需要幾個(gè)螺釘？問(wèn)至少需要幾個(gè)螺釘？分析：罐底產(chǎn)生的壓力不能超過(guò)螺釘?shù)墓ぷ鲬?yīng)力分析：罐底產(chǎn)生的壓力不能超過(guò)螺釘?shù)墓ぷ鲬?yīng)力即P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(gè)螺釘個(gè)螺釘3某流化床反應(yīng)器上裝有兩個(gè)某流化床反應(yīng)器上裝有兩個(gè)U型管壓差計(jì)，如本題型管壓差計(jì)，如本題附

4、圖所示。測(cè)得附圖所示。測(cè)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(kuò)散，于右側(cè)的為水銀。為防止水銀蒸汽向空氣中擴(kuò)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(qiáng)。兩處的表壓強(qiáng)。分析：根據(jù)靜力學(xué)基本原則，對(duì)于右邊的Ｕ管壓差計(jì)，分析：根據(jù)靜力學(xué)基本原則，對(duì)于右邊的Ｕ管壓差計(jì)，a–a′為等壓為等壓面，對(duì)于左邊的壓差

5、計(jì)，面，對(duì)于左邊的壓差計(jì)，b–b′為另一等壓面，分別列出兩個(gè)等壓面為另一等壓面，分別列出兩個(gè)等壓面處的靜力學(xué)基本方程求解。處的靜力學(xué)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(qiáng)ｐ。大氣壓強(qiáng)ｐa=99.3103ｐａ。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強(qiáng)Ｐ。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強(qiáng)Ｐ。分析：首先選取合適的截面用以連接兩個(gè)Ｕ管，本題分析

6、：首先選取合適的截面用以連接兩個(gè)Ｕ管，本題應(yīng)選取如圖所示的應(yīng)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(xué)基本原理列出方程，求解據(jù)靜力學(xué)基本原理列出方程，求解解：設(shè)解：設(shè)1－1截面處的壓強(qiáng)為Ｐ截面處的壓強(qiáng)為Ｐ1對(duì)左邊的Ｕ管?。釋?duì)左邊的Ｕ管取ａａ等壓面，ａ等壓面，由靜力學(xué)基本方程由靜力學(xué)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(duì)右邊的Ｕ管取ｂ對(duì)右邊的Ｕ管?。猓獾葔好?，由靜力學(xué)基本方程Ｐｂ等壓面，由靜力學(xué)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(gè)方程解著兩個(gè)方程得Ｐ0=3.64105Pa6.根據(jù)本題附圖所示的微差壓差計(jì)的讀數(shù)，計(jì)算管路中氣體的表壓強(qiáng)ｐ。壓差計(jì)中以油和根據(jù)本題附圖所示的微差壓差

8、計(jì)的讀數(shù)，計(jì)算管路中氣體的表壓強(qiáng)ｐ。壓差計(jì)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(kuò)大室的內(nèi)徑ｍｍ，兩擴(kuò)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(dāng)管路內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓時(shí)，兩擴(kuò)大室液面平ｍｍ。當(dāng)管路內(nèi)氣體壓強(qiáng)等于大氣壓時(shí)，兩擴(kuò)大室液面平齊。齊。分析：此題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)等壓面，根據(jù)擴(kuò)大室一端與大氣

9、分析：此題的關(guān)鍵是找準(zhǔn)等壓面，根據(jù)擴(kuò)大室一端與大氣相通，另一端與管路相通，可以列出兩個(gè)方程，聯(lián)立求解相通，另一端與管路相通，可以列出兩個(gè)方程，聯(lián)立求解解：由靜力學(xué)基本原則，選取解：由靜力學(xué)基本原則，選取1－1‘為等壓面，為等壓面，對(duì)于對(duì)于Ｕ管左邊管左邊ｐ表ρ油g(h1R)=Ｐ1對(duì)于對(duì)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(dāng)ｐ表=0時(shí)，擴(kuò)大室液面平齊擴(kuò)大室液面平