柴誠(chéng)敬版化工原理化工原理課后題答案

1、 1 第一章 第一章 流體流動(dòng) 流體流動(dòng) 流體的重要性質(zhì) 流體的重要性質(zhì) 1．某氣柜的容積為 6 000 m3，若氣柜內(nèi)的表壓力為 5.5 kPa，溫度為 40 ℃。已知各組分氣體的體積分?jǐn)?shù)為：H2 40%、 N2 20%、CO 32%、CO2 7%、CH4 1%，大氣壓力為 101.3 kPa，試計(jì)算氣柜滿載時(shí)各組分的質(zhì)量。 解：氣柜滿載時(shí)各氣體的總摩爾數(shù)( ) mol 4 . 246245 mol 313 314 . 86000

2、 0 . 1000 5 . 5 3 . 101t = ?? ? + = = RTpV n各組分的質(zhì)量： kg 197 kg 2 4 . 246245 % 40 % 402 2 H t H = ? ? = ? = M n mkg 97 . 1378 kg 28 4 . 246245 % 20 % 202 2 N t N = ? ? = ? = M n mkg 36 . 2206 kg 28 4 . 246245 % 32 % 32 CO

3、t CO = ? ? = ? = M n mkg 44 . 758 kg 44 4 . 246245 % 7 % 72 2 CO t CO = ? ? = ? = M n mkg 4 . 39 kg 16 4 . 246245 % 1 % 14 4 CH t CH = ? ? = ? = M n m2． 若將密度為 830 kg/ m3 的油與密度為 710 kg/ m3 的油各 60 kg 混在一起， 試求混合油的密度。設(shè)混合油為理想

4、溶液。 解： ( ) kg 120 kg 60 60 2 1 t = + = + = m m m3 31 22112 1 t m 157 . 0 m 7106083060 = ? ? ??? ? ?? + = + = + = ? ?m m V V V3 3ttm m kg 33 . 764 m kg 157 . 0120 = = = Vm ?流體靜力學(xué) 流體靜力學(xué) 3．已知甲地區(qū)的平均大氣壓力為 85.3 kPa，乙地區(qū)的平均大氣壓力

5、為 101.33 kPa，在甲地區(qū)的某真空設(shè)備上裝有一個(gè)真空表，其讀數(shù)為 20 kPa。若改在乙地區(qū)操作，真空表的讀數(shù)為多少才能維持該設(shè)備的的絕對(duì)壓力與甲地區(qū)操作時(shí)相同？ 解： （1）設(shè)備內(nèi)絕對(duì)壓力 絕壓=大氣壓-真空度= ( ) kPa 3 . 65 Pa 10 20 10 3 . 853 3 = ? ? ?（2）真空表讀數(shù) 真空度=大氣壓-絕壓=( ) kPa 03 . 36 Pa 10 3 . 65 10 33 . 1013 3

6、= ? ? ?4．某儲(chǔ)油罐中盛有密度為 960 kg/m3 的重油（如附圖所示） ，油面最高時(shí)離罐底 9.5 m，油面上方與大氣相通。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為 760 mm 的孔，其中心距罐底 1000 mm，孔蓋用 14 mm 的鋼制螺釘緊固。 若螺釘材料的工作壓力為 39.5×106 Pa， 問(wèn)至少需要幾個(gè)螺釘 （大3 根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式， A A p p ? =則 a + + p gh gR p ? ? = 汞

7、水( ) 80.132kPa Pa 1 . 0 8 . 9 13600 8 . 0 8 . 9 1000 10 3 . 1013 = ? ? ? ? ? ? ? =? ? = gR gh p p a 汞 水 ? ?7．某工廠為了控制乙炔發(fā)生爐內(nèi)的壓力不超過(guò)13.3 kPa（表壓） ，在爐外裝一安全液封管（又稱水封）裝置，如本題附圖所示。液封的作用是，當(dāng)爐內(nèi)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，氣體便從液封管排出。試求此爐的安全液封管應(yīng)插入槽內(nèi)水面下的深度

8、h。 解： 3 . 13 = gh 水 ?( ) ( ) m 36 . 1 m 8 . 9 1000 1000 3 . 13 3 . 13 = ? ? = = g h 水 ?流體流動(dòng)概述 流體流動(dòng)概述 8. 密度為 1800 kg/m3 的某液體經(jīng)一內(nèi)徑為 60 mm 的管道輸送到某處， 若其平均流速為 0.8 m/s，求該液體的體積流量（m3/h） 、質(zhì)量流量（kg/s）和質(zhì)量通量[kg/(m2·s)]。 解： h m 1

9、4 . 8 s m 3600 06 . 0 414 . 3 8 . 0 4π 3 3 2 2h = ? ? ? = = = d u uA Vs kg 26 . 2 s kg 1000 06 . 0 414 . 3 8 . 0 4π 2 2s = ? ? ? = = = ? ? d u uA w( ) ( ) s m kg 800 s m kg 1000 8 . 02 2 ? = ? ? = = ? u G9．在實(shí)驗(yàn)室中，用內(nèi)徑為 1.5

10、 cm 的玻璃管路輸送 20 ℃的 70%醋酸。已知質(zhì)量流量為10 kg/min。試分別用用 SI 和厘米克秒單位計(jì)算該流動(dòng)的雷諾數(shù)，并指出流動(dòng)型態(tài)。 解：（1）用 SI 單位計(jì)算 查附錄 70%醋酸在 20 ℃時(shí)， s Pa 10 50 . 2 m kg 10693 3 ? ? = =? ? ? ，0.015m cm 5 . 1 = = d( ) s m 882 . 0 s m 1069 015 . 0 4 π 60 102b = ?

11、 ? ? = u( ) 5657 10 5 . 2 1069 882 . 0 015 . 03 b = ? ? ? = =??? du Re故為湍流。 （2）用物理單位計(jì)算 ( ) s cm g 025 . 0 cm g 10693 ? = = ? ? ，cm 5 . 1 = d ， s m c 2 . 88 b == u5657 025 . 0 069 . 1 2 . 88 5 . 1 b = ? ? = = ?? du Re習(xí)題 7