化工原理(第四版)(王志魁)习题详解

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pA p 3.21 g 29.4103 2.21250 9.81 56.4103 Pa
pB p 3.2 2 g 29.4103 1.21250 9.81 44.1103 Pa
流量与流速
【 1-12 】 有 密 度 为 1800kg / m3的 液 体 ， 在 内 径 为
60mm 的管中输送到某处。若其流速为 0．8m / s ，试求
化工原理(第四版)(王志魁)习 题详解
第一章 流体流动
流体的压力
【1-1】容器 A 中的气体表压为 60kPa，容器
B 中的气体真空度为 1.2104 Pa。试分别求出 A、B 二
容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大
气压力等于标准大气压力。
解 标准大气压力为 101.325kPa
容器 A 的绝对压力 pA 101.325+60 161.325 kPa 容器 B 的绝对压力 pB 101.32512 89.325 kPa 【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa
习题 1-15 附图
习题 1-16 附图
另一计算法
p1 u12 p2 u22 g 2g g 2g
h p1 p2 u22 u12 22 0.52 0.191m
g
2g 2 9.81
计算液柱高度时，用后一方法简便。
【1-19】如习题 1-19 附图所示，有一高位槽
输水系统，管径为 57mm3.5mm 。已知水在管路中流动
4
解
u1 0.5m / s
d1 0.2m, d2 0.1m
u2
u1
d1 d2
2
0.5
(2)2
2m
/
s
p1 u12 p2 u22 22
p1 p2 u22 u12 22 0.52 1.875
2
2
p p1 p2 1.875 1.8751000 1875Pa h p 1875 0.191m 191mm g 1000 9.81
高度分别为 2m 及 1m，容器上 部 空 间 的 压 力 （ 表 压 ）为
29.4kPa 。试求：(1) 压差计读数
（指示液密度为 1400kg / m3）；(2)A、
B 两个弹簧压力表的读数。
解 容器上部空间的压力 p 29. 4kP（a 表压）
液体密度 ，指示液密度 1250kg / m3
流体的密度
【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的 摩尔分数为 0.4，试求该混合液在 20℃下的密度。
解 正庚烷的摩尔质量为 100kg / kmol ，正辛烷的摩 尔质量为 。 114kg / kmol
1
将摩尔分数换算为质量分数
正庚烷的质量分数
1
0.4100 0.4100 0.6114
0.369
p绝 gh 大气压力 p绝 101200 1000 9.81 2 81580 P（a 绝对压力）
(2)管子上端空间的表压 p表
习题 1-6 附图
2
p表 p绝 - 大气压力=81580 101200 19620 Pa
(3)管子上端空间的真空度 p真
p真 =- p表 =- 19620 19620 Pa
的机械能损失为
hf
45 u2 2
(u 为管
内流速) 。试求水的流量为多少
m3 / h 。欲使水的流量增加 20%，应
习题 1-19 附图 5
正辛烷的质量分数
2 1 0.369 0.631
从附录四查得 20℃下正庚烷的密度 1 ， 684kg / m3
正辛烷的密度为 2 703kg / m3
混合液的密度
m
1 0.369
0.631
696kg
/
m3
684 703
流体静力学
【1-6】如习题 1-6 附图所示，有一端封闭的
管子，装入若干水后，倒插入常温
该液体的体积流量 (m3／h) 、质量流量 kg / s 与质量流速
。 kg / m2 s 解 (1) 体积流量 (2) 质量流量 (3) 质量流速
qV
d 2u 0．062 0．8 2.26103 m3 / s 8.14
4
4
m3／h
qm qV 2.26103 1800 4.07 kg / s
(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度 h'
h ' 水 h ccl4
常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为
ccl4 1594 kg / m3 h ' 1000 2 1.25 m 1594
【1-8】如习题 1-8 附图所示，容器内贮有密 度为 1250kg / m3的液体，液面高度为 3.2m。容器侧壁上 有两根测压管线，距容器底的
0 1400kg / m3
(1)压差计读数 R=?
在等压面 11'上p1 p '1
习题 1-8 附图
3
p1 p 3.21 h R g p '1 p 3.2 21 h g R0g p 2.2 h R g p 2.2 h g R0g
Rg 0 0
因g 0 0，故R 0
水槽
中，管中水柱较水槽液面高出 2m ，
当地
大气压力为 101.2kPa 。试求：(1) 管
子上
端空间的绝对压力；(2)管子上端空间
的表
压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将
水换
成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出
多少米？
解 管中水柱高出槽液面 2m，h=2m 水柱。
(1)管子上端空间的绝对压力 p绝 在水平面 11' 处的压力平衡，有
和 157kPa，当地大气压力为 101.3kPa。试求此设
备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为
多少帕。
解 进口绝对压力 p进 101.312 89.3 kPa
出口绝对压力
p出 101. 3157 258.3 kPa
进、出口的压力差
p 157（12） 15712 169kPa 或 p 258. 3 89. 3 169 kPa
= qm A
=
4.07 =1440 0.062
kg / (m2 s)
4
连续性方程与伯努利方程
【1-15】常温的水在如习题 1-15 附图所示的 管路中流动。在截面 1 处的流速为 0.5m / s ，管内径为 200mm，截面 2 处的管内径为 100mm。由于水的 压力，截面 1 处产生 1m 高的水柱。试计算在截 面 1 与 2 之间所产生的水柱高度差 h 为多少（忽 略从 1 到 2 处的压头损失）?