天大 化工原理(上册)答案.pdf

化工原理课后****题解答

(夏清、,2005.)

第一章流体流动

1. 某设备上真空表的读数为 ×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地
区大气压强为 ×103 Pa。
解:由绝对压强= 大气压强–真空度得到:
3 3
设备内的绝对压强 P 绝= ×10 Pa -×10 Pa
=×103 Pa
3
设备内的表压强 P 表= -真空度= - ×10 Pa

960 ㎏/㎥的油品,油面高于罐底 m,油面
上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔,其中心距罐底 800 mm,孔盖用
14mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为 ×106 Pa ,
问至少需要几个螺钉?
分析:罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应
力即
P 油≤ς螺
2
解:P 螺= ρgh×A = 960××(-) ××
×103 N
3 2
ς螺= ×10 ×× ×n
P 油≤ς螺得 n ≥
取 n min= 7
至少需要 7 个螺钉

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U管压差计,a–
a′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。
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ɡR2
由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记
3 3
即:PA = ×10 ×× + ×10 ××
= ×103 Pa
′
b-b 处 PB + ρggh3 = PA + ρggh2 + ρ水银 gR1
3 3
PB = ×10 ×× + ×10
=×103Pa

4. 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h。
分析:解此题应选取的合适的截面如图所示:忽略空气产生的压强,本题中 1-1´和 4-4´
为等压面,2-2´和 3-3´为等压面,且 1-1´和 2-2´的压强相等。根据静力学基本方程列
出一个方程组求解
解:设插入油层气管的管口距油面高Δh
在 1-1´与 2-2´截面之间
P1 = P2 + ρ水银 gR
∵P1 = P4 ,P2 = P3
且 P3 = ρ煤油 gΔh , P4 = ρ水 g(H-h)+ ρ煤油 g(Δh + h)
联立这几个方程得到
ρ水银 gR = ρ水 g(H-h)+ ρ煤油 g(Δh + h)-ρ煤油 gΔh 即
ρ水银 gR =ρ水 gH + ρ煤油 gh -ρ水 gh 带入数据
³×10³×1 - ×10³× = h(×10³-×10
³)
h=

,U管压差计的指示液为
水银,两U管间的连接管内充满水。以知水银面与基准面的垂直距离分别为:h1﹦,
h2=, h3=,h4=。锅中水面与基准面之间的垂直距离h5=3m。大气压强pa=
3
×10 pa。
试求锅炉上方水蒸气的压强P。
分析:首先选取合适的截面用以连接两个U管,本题应
选取如图所示的 1-1 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
解:设 1-1 截面处的压强为P1
对左边的U管取a-a等压面, 由静力学基本方程
P0 + ρ水 g(h5-h4) = P1 + ρ水银 g(h3-h4) 代入数据
3
P0