化工原理(郝晓刚、樊彩梅)课后答案VIP专享VIP免费

第一章流体流动1-1在大气压强为98.7×103Pa的地区，某真空精馏塔塔顶真空表的读数为13.3×103Pa，试计算精馏塔塔顶内的绝对压强与表压强。[绝对压强：8.54×103Pa；表压强：-13.3×103Pa]【解】由绝对压强=大气压强–真空度得到：精馏塔塔顶的绝对压强P绝=98.7×103Pa-13.3×103Pa=8.54×103Pa精馏塔塔顶的表压强P表=-真空度=-13.3×103Pa1-2某流化床反应器上装有两个U型管压差计，指示液为水银，为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，如本题附图所示。测得R1=400mm,R2=50mm，R3=50mm。试求A、B两处的表压强。[A：7.16×103Pa；B：6.05×103Pa]【解】设空气的密度为ρg，其他数据如图所示a–a′处：PA+ρggh1=ρ水gR3+ρ水银gR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：PA=1.0×103×9.81×0.05+13.6×103×9.81×0.05=7.16×103Pab-b′处：PB+ρggh3=PA+ρggh2+ρ水银gR1即：PB=13.6×103×9.81×0.4+7.16×103=6.05×103Pa1-3用一复式Ｕ形管压差计测定水流过管道上A、B两点的压差，压差计的指示液为水银，两段水银之间是水，今若测得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m，R2=0.95m，试求管道中A、B两点间的压差ΔPAB为多少mmHg？（先推导关系式，再进行数字运算）[1716mmHg]【解】如附图所示，取水平面1-1'、2-2'和3-3'，则其均为等压面，即，，根据静力学方程，有因为，故由上两式可得即(a)设2'与3之间的高度差为h，再根据静力学方程，有因为，故由上两式可得(b)其中(c)将式(c)代入式(b)整理得(d)因为，故由式(a)和式(d)得即=(13600-1000)×9.81×(0.9+0.95)=228.7kPa或1716mmHg1-4测量气罐中的压强可用附图所示的微差压差计。微差压差计上部杯中充填有密度为的指示液，下部U管中装有密度为的指示液，管与杯的直径之比为。试证气罐中的压强可用下式计算：分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解【解】由静力学基本原则，选取1－1‘为等压面，对于Ｕ管左边ｐ表+ρCg(h1+R)=Ｐ1对于Ｕ管右边Ｐ2=ρAgR+ρCgh2ｐ表=ρAgR+ρCgh2–ρCg(h1+R)=ρAgR–ρCgR+ρCg（h2-h1）当ｐ表=0时，扩大室液面平齐即π(D/2)2(h2-h1)=π(d/2)2R则可得1-5硫酸流经由大小管组成的串联管路，硫酸密度为1830kg/m3，体积流量为2.5×10-3m3/s，大小管尺寸分别为Φ76mm×4mm和Φ57mm×3.5mm，试分别计算硫酸在大、小管中的质量流量、平均流速及质量流速。[质量流量：4.575kg/s；平均流速：u小=1.27m/s；u大=0.69m/s；质量流速：G小=2324kg/m2•s；G大=1263kg/m2•s]【解】质量流量在大小管中是相等的，即ms小=ms大=Vsρ=2.5×10-3×1830=4.575kg/su小=u大=G小=ρu小=1830×1.27=2324kg/m2•sG大=ρu大=1830×0.69=1263kg/m2•s1-620℃水以2.5m/s的流速流经Φ38×2.5mm的水平管，此管以锥形管和另一φ53mm×3mm的水平管相连。如本题附图所示，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mm计）。【解】1-7用压缩空气将密度为1100kg/m3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液位恒定。管路直径均为ф60×3.5mm，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为∑hf，2AB=∑hf，CD=u，∑hf，BC=1.18u2。两压差计中的指示液均为水银。试求当R1=45mm，h=200mm时：（1）压缩空气的压强P1为若干？（2）U管差压计读数R2为多少？[压缩空气的压强P1：1.23×105Pa；压计读数R2：609.7mm]【解】对上下两槽取截面列柏努力方程，并取低截面为基准水平面0+0+P1/ρ=Zg+0+P2/ρ+∑hf∴P1=Zgρ+0+P2+ρ∑hf=10×9.81×1100+1100(2u2+1.18u2)=107.91×103+3498u2在压强管的B，C处取截面，由流体静力学方程得PB+ρg（x+R1）=Pc+ρg（hBC+x）+ρ水银R1gPB+1100×9.81×(0.045+x)=Pc+1100×9.81×(5+x)+13.6×10³×9.81×0.045PB-PC=5.95×104Pa在B，C处取截面列柏努力方程，并取低截面为基准水平面0+uB²/2+PB/ρ=Zg+uc2/2+PC/ρ+∑ｈf,BC 管径不变，∴ub=ucPB-PC=ρ（Zg+∑hf，BC）=1100×(1.18u2+5×9.81）=5.95×104Pau=4.27m/s压缩槽内...