化工原理上册课后习题答案陈敏恒版.doc

化工原理习题及解答（华南理工大学化工原理教研组编）

2004年6月

流体力学与传热

第一章 流体流动

1.1 解：混合气体的平均分子量Mn 为

Mn=M 2co y 2co + M 2o y 2o + M 2N y 2N + M O H 2y O H 2

=44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08

=28.86kg/kmol

该混合气体在500℃，1atm 时的密度为

ρ=po T p To Mm **4.22**=4.2286.28×273

273=0.455kg/m ³ 1.2 解：设备上真空表的绝对压强为

绝对压强=大气压―真空度

=740―100

=640mmHg

=640×760100133.15⨯=8.53×104N/m²

设备内的表压强为 表压强=―真空度

=―100mmHg =―（100×760

100133.15

⨯）=―1.33×104N/m² 或表压强=―（100×1.33×102）=―1.33×104N/m²

1.3 解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ，则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。 根据流体静力学基本方程知

p=p a +ρg h

作用在孔盖外侧的是大气压强p a ，故孔盖内外两侧所受压强差为

Δp =p ―p a = p a +ρgh ―=a p ρgh

Δp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×104N/m²

作用在孔盖上的静压力为 =p Δp ×24d π

=8.29×104241076.376.04⨯=⨯⨯π

N

每个螺钉能承受的力为

N 321004.6014.04807.9400⨯=⨯⨯⨯π

螺钉的个数=3.76×10

341004.6⨯=6.23个

1.4 解：U 管压差计连接管中是气体。若以Hg O H g ρρρ,,2分别表示气体，水和水银的密度，因为g

ρ《Hg ρ，故由气体高度所产生 的压强差可以忽略。由此可认为D

B c A p p p p ≈≈及 由静力学基本方程式知

c A p p ≈=222gR gR Hg O H ρρ+

=1000×9.81×0.05+13600×9.81×0.05

=7161N/m²

1gR p p p Hg A D B ρ+=≈=7161+13600×9.81×0.4=6.05×104N/m(表压)

1.5 解：1）1，2，3三处压强不相等，因为这三处虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的 同一种流体。

2）4，5，6三处压强相等，因为这三处是静止的，连通这的同一种流体内，并在同一水平面上。

3）54p p =

即 112222)(gh h h g p gh p p Hg O H B O H A ρρ+-+=+ 12)(gh p p O H Hg A B ρρ--=∴

=101330―（13600―1000）×9.81×0.1

=88970N/m² 或 B p =12360N/m ²（真空度）

又由于64p p =

即 222gh p gh p Hg C O H A ρρ+=+

所以=c p 22)(gh p O H Hg A ρρ--

=101330―（13600―1000）×9.81×0.2

=76610N/m ²

或

=c p 24720N/m ²（真空度）

1.6 解：在串联U 管的界面上选2，3，4为基准面，利用流体静力学基本原理从基准面2开始，写出各基

准面压强的计算式，将所得的各式联解，即可求出锅炉上方水蒸气的压强0p 。

)(2122h h g p p p Hg a -+='=ρ 或 )(212h h g p p Hg a -=-ρ

)(23233h h g p p p O H a --='=ρ 或 )(23223h h g p p O H --=-ρ

)(4344h h g p p p Hg a -+='=ρ

或 )(4334h h g p p Hg -=-ρ )(45240h h g p p O H --=ρ 或 )(45240h h g p p o H --=-ρ

将以上右式各式相加，并整理得

)]()[()]()[(4523243210h h h h g h h h h g p p O H Hg a -+---+-+=ρρ

将已知值代入上式得

7607450=

p ×101330+13600×9.81[（2.3―1.2）+（2.5―1.4）] ―1000×9.81[（2.5―1.2）+（3―1.4）]

=364400N/m ²

或0p =364400/9.807×104=3.72kgf/cm ²

1.7 解：当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室的液面平齐。则两扩大室液面差Δh 与微差压差计读数R 的关系为

R d h D 2244π

π

=∆

当压差计读数R=300mm 时，两扩大室液面差为

Δh=R m D d 003.0)60

6(3.0)(22== 以21,ρρ分别表示水与油的密度，根据流体静力学基本原理推导出

h g gR p p a ∆+-=-221)(ρρρ

即管路中气体中的表压强p 为

p=（998―920）×9.81×0.3+920×9.81×0.003=257N/m ²（表压）

1.8 解：1）空气的质量流量

从本教材附录三查得标准状况下空气的密度为1.293kg/m ³。

操作压强5451095.210807.92100133.1760

740⨯=⨯⨯+⨯⨯=p N/m ² 操作条件下空气的密度为

ρ=ρ'=''p T p T 1.293×355/18.3100133.1)50273(1095.2273m kg =⨯+⨯⨯

空气的质量流量为 s kg uA w s /09.118.302.0412192=⨯⨯⨯⨯==π

ρ