第一章 流体流动与输送设备
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第一章 流体流动与输送设备
1. 燃烧重油所得的燃烧气,经分析知其中含CO 28.5%,O 27.5%,N 276%,H 2O8%(体积%),试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解:混合气体平均摩尔质量
mol
kg M y M i i m /1086.281808.02876.032075.044085.03-⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=∑=∴ 混合密度
33
3/455.0)
500273(31.81086.28103.101m kg RT pM m m =+⨯⨯⨯⨯==-ρ
2.已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50%(质量%)乙醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m 3,计算相对误差。
解:乙醇水溶液的混合密度
789
5
.02.9985.01
2
2
1
1
+=
+
=
ρρρa a m
3
/36.881m kg m =∴ρ
相对误差:
%74.5%10093536.8811%100=⨯⎪⎭⎫
⎝
⎛-=⨯-实实m m m ρρρ
3.在大气压力为101.3kPa 的地区,某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。若在大气压力为90 kPa 的地区,仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作,则此时真空表的读数应为多少?
解:'
'
真真绝p p p p p a a -=-=
∴kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)('
'=--=--=真真
4.如附图所示,密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ,又在液面下装一压力表,表中心线在测压口以上0.55m ,其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。
解:液面下测压口处压力
gh p z g p p ρρ+=∆+=10
m h g p p g p gh p z 36.255.081
.990010)4258(3
0101=+⨯⨯-=+-=-+=∆∴ρρρ
题4 附图
5. 如附图所示,敞口容器内盛有不互溶的油和水,油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。
(1)计算玻璃管内水柱的高度;
(2)判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。
解:(1)容器底部压力 gh p gh gh p p a a 水水油ρρρ+=++=21
m h h h h h 16.16.07.01000
8002121=+⨯=+=+=∴水油水水油ρρρρρ
(2)B A p p ≠ D C p p =
6.水平管道中两点间连接一U 形压差计,指示液为汞。已知压差计的读数为30mm ,
试分别计算管内流体为(1)水;(2)压力为101.3kPa 、温度为20℃的空气时压力差。
解:(1)Pa Rg p 2.370881.903.0)100013600()(0=⨯⨯-=-=∆ρρ (2)空气密度
33
3'
/206.1)
20273(31.81029103.101m kg RT pM =+⨯⨯⨯⨯==-ρ Pa Rg p 1.400281.903.0)206.113600()('
0'=⨯⨯-=-=∆ρρ ∵ 空气密度较小,∴Rg p 0'
ρ≈∆
7.用一复式U 形压差计测量水流过管路中A 、B 两点的压力差。指示液为汞,两U 形管之间充满水,已知h 1=1.2m ,h 2=0.4m ,h 4=1.4m ,h 3=0.25m ,试计算A 、B 两点的压力差。
解:图中1、2为等压面,即21p p =
11gh p p A ρ+= 1032gR p p ρ+=
1031gR p gh p A ρρ+=+∴
(1)
又 20365gR gh p p p B ρρ++== )(24543h h g p p p --==ρ
)(24203h h g gR gh p B --++=ρρρ (2) 将(2)代入(1)中:
B D
h 1 h 2
A
C 题5 附图
题7 附图
3
4
6
2 4
3 1
5
10242031)(gR h h g gR gh p gh p B A ρρρρρ+--++=+ B A AB p p p -=∆∴
11024203)(gh gR h h g gR gh ρρρρρ-+--+= )()(2104312R R g h h h h g ++-+-=ρρ g R R ))((021ρρ-+=
81.9)100013600()25.04.14.12.1(⨯-⨯-+-=∆∴AB p
kPa Pa 0.2417.241031≈=
8.根据附图所示的双液体U 管压差计的读数,计算设备中气体的压力,并注明是表压还是绝压。已知压差计中的两种指示液为油和水,其密度分别为920 kg/m 3和998 kg/m 3,压差计的读数R =300mm 。两扩大室的内径D 为60mm ,U 管的内径d 为6mm 。
解: 1. 2 为等压面, 21p p = 111gh p p ρ+=
[]g R g Z R h p p a 2112)(ρρ+∆+-+= g R g Z R h p gh p a 21111)(ρρρ+∆+-+=+∴ g Z Rg p p a 112)(ρρρ∆+-=- 又 224
4
D Z
d R
π
π
∆=
m R D
d Z 003.03.0)606(2
22=⨯=⨯=∆∴
81.9920003.0)920998(81.93.0⨯⨯+-⨯⨯=-∴a p p Pa 6.256= (表压)
9. 为了排出煤气管中的少量积水,用附图所示的水封装置,水由煤气管道中的垂直支管排出。已知煤气压力为10kPa (表压),试求水封管插入液面下的深度h 。
解: 煤气表压 gh p ρ=
m g p h 02.181
.910101033
=⨯⨯==
ρ 题8 附图
1 2
h 1
题9 附图