发布时间 : 星期六 文章化工原理课后习题答案 - 天津大学出版社主编夏清更新完毕开始阅读813ab40bb52acfc788ebc90d
化工原理课后习题解答
（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）
田志高
第一章 流体流动
1. 某设备上真空表的读数为 13.3×10Pa,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 98.7×10 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 = 98.7×10Pa -13.3×10Pa
=8.54×10 Pa
设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×10 Pa
2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/? 的油品，油面高于罐底 6.9 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39.23×10 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 ≤ ζ螺
解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.76 150.307×10 N
ζ螺 = 39.03×10×3.14×0.014×n
P油 ≤ ζ螺 得 n ≥ 6.23 取 n min= 7
至少需要7个螺钉
3．某流化床反应器上装有两个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′
′
3
2
3
2
6
3
3
3 3
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 即：PA = 1.0 ×10×9.81×0.05 + 13.6×10×9.81×0.05 = 7.16×10 Pa
33
3
b-b处 PB + ρggh3 = PA + ρggh2 + ρ
3
′
水银
gR1
3
PB = 13.6×10×9.81×0.4 + 7.16×10 =6.05×10Pa
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Γh 在1－1′与2－2′截面之间
P1 = P2 + ρ
水银
3
gR
∵P1 = P4 ，P2 = P3
且P3 = ρ
煤油
gΓh ， P4 = ρ
水
g（H-h）+ ρ
煤油
g（Γh + h）
联立这几个方程得到 ρρ
水银
gR = ρ
水
水
g（H-h）+ ρ
煤油
煤油
g（Γh + h）-ρgh 带入数据
煤油
gΓh 即
水银
gR =ρgH + ρgh -ρ
水
1.03×103×1 - 13.6×103×0.068 = h(1.0×103-0.82×103) ｈ= 0.418ｍ
5．用本题附图中串联Ｕ管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压，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﹦2.3m，ｈ2=1.2m, ｈ3=2.5m,ｈ4=1.4m。锅中水面与基准面之间的垂直距离ｈ5=3m。大气压强ｐa= 99.3×10ｐａ。
试求锅炉上方水蒸气的压强Ｐ。
3
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
水银
水
g(h5-h4) = Ｐ1 + ρ
g(h3-h4) 代入数据
Ｐ0 + 1.0×10×9.81×(3-1.4) = Ｐ1 + 13.6×10×9.81×(2.5-1.4)
对右边的Ｕ管取ｂ-ｂ等压面，由静力学基本方程Ｐ1 + ρ
水
3
3
g(h3-h2) = ρ
水银
g(h1-h2) + ｐ
ａ
代入数据
Ｐ1 + 1.0×10×9.81×﹙2.5-1.2﹚= 13.6×10×9.81×﹙2.3-1.2﹚ + 99.3×10 解着两个方程 得 Ｐ0 = 3.64×10Pa
53
3
3
6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920㎏／ｍ ,998㎏／ｍ,Ｕ管中油﹑水交接面高度差R = 300 ｍ
ｍ，两扩大室的内径D 均为60 ｍｍ，Ｕ管内径ｄ为6 ｍｍ。当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。 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 + ρ 对于Ｕ管右边 Ｐ2 = ρ
ｐ表 =ρ =ρ
水
油
‘
3
3
g(h1+R) = Ｐ1 gR + ρ
油
水
gh2
gR + ρgR - ρ
油
gh2 -ρgR +ρ
油
g(h1+R)
水油油
g（h2-h1）