天大版教材_化工原理(上册)习题答案.doc

化工原理课后习题解答
(夏清、,2005.)
流体流动
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:
设备内的绝对压强P绝= ×103 Pa -×103 Pa
=×103 Pa
设备内的表压强 P表= -真空度= - ×103 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。×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
解:P螺= ρgh×A = 960××(-)
××
×103 N
σ螺= ×103×××n
P油≤σ螺得 n ≥
取 n min= 7
至少需要7个螺钉

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
即:PA = ×103×× + ×103××
= ×103 Pa
b-b′处 PB + ρggh3 = PA + ρggh2 + ρ水银gR1
PB = ×103×× + ×103
=×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-×10³)
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= ×103pa。
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
P0 + ×103××(3-)
= P1 + ×103××(-)
对右边的U管取b-b等压面,由静力学基本方程P1 + ρ水g(h3-h2) = ρ水银g(h1-h2) + pa 代入数据
P1 + ×103××﹙-﹚= ×103××﹙-﹚+ ×103
解着两个方程得
P0 = ×105Pa
6.