化工原理第1章答案 流体流动

第一章 流体流动习题答案

第一章 流体流动 1．若将90kg相对密度为0.83的油品与60kg相对密度为0.71的油品混合，试求混合油的密度。 解：?m?90?60?777(kg/m3)

9060?8307102．试计算空气在-40℃和41kPa(真空度)下的密度和重度，大气压力为1.013×105Pa。

pM(1.013?105?41?103)?29解：????0.902kg/m3 RT8314?(273.15?40) ??0.902?9.81?8.85N/m3?0.902kgf/m3 3．燃烧重油所得的燃料气，经分析测知其中含生8.5%CO2，7.5％02，76％N2，8%H20(均系体积百分率)。试求温度为500℃，压力为1.013×105Pa时，该混合气体的密度。 解：?CO2?pM101300?44??0.693kg/m3 RT8314?(273.15?500)pM101300?32??0.504kg/m3 RT8314?(273.15?500)pM101300?28??0.441kg/m3 RT8314?(273.15?500)pM101300?18??0.284kg/m3 RT8314?(273.15?500)?O?2?N?2?HO?2?m???ixV?0.455kg/m3

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4．烟道气的组成约为含13％CO2，11％H20，76％N2(均系体积％),计算400℃时常压烟道气的粘度。 解：

?yi?iMi1/2?m??yiMi1/20.13?30.0?10?6?441/2?0.11?23.0?10?6?181/2?0.76?31.0?10?6?281/2?0.13?441/2?0.11?181/2?0.76?281/2?30.1?10?6cp5．液体混合物的组成为乙烷40％和丙烯60％(均为摩尔百分率)，计算此液体混合物在-100℃时的粘度。乙烷和丙烯在-100℃时的粘度分别为0.19mPa·s和0.26mPa·s。

解：lg?m??xilg?i?0.4?lg0.19?0.6?lg0.26??0.6395

?m?0.229mPa?S

6．某流化床反应器上装有两个U形管压差计，如本题附图所示。测得R1＝400mm，R2＝50mm指示液为汞。为防止汞蒸气向空间扩散，在右侧的U形管与大气连通的玻璃管内装入一段水，其高度R3＝50mm。试求A、B两处的表压力。 解：pA??H2OgR3??HggR2?1000?9.81?0.05?13600?9.81?0.05

?7.16?103Pa?7.16kPa?53.7mmHg

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7．如本题附图所示的汽液直接接触混合式冷凝器，水蒸气被水冷凝后的凝液和水一起沿气压管流入敞口水池并连续排至地沟。冷凝器上真空表的读数为80kPa，大气压力为98kPa。为了防止水池中的水倒流到冷凝器，试问气压管内的液柱高度H应不小于多少m。(气压管及其出口的阻力损失可忽略不计)。 解：容器中的压力为：p1?98?80?18kPa 由静力学方程：p1??H2OgH?pa pa?p1?98?18??103?H???8.15m ?H2Og1000?9.818．用一多U形管压差计测定水流管路中A、B两点的压差，压差计的指示液为汞，两段汞柱之间充满水，如本题附图所示。今测得hl＝1200mm，h2＝1300mm，Rl＝900 mm， R2＝950mm，试向A、B两点问的压差?p为多少Pa?

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解：由静力学方程：

pA??H2Ogh1??HggR1?pB??H2Og?h2?R2???HggR2??H2Og?h2?h1?R1? ??p?pA?pB??Hgg?R1?R2???H2Og?R1?R2???Hg??H2Og?R1?R2?

????9.81??0.9?0.95??2.29?105Pa ??13600?10009．用一如图1-13所示的双液体微差压差计来测量输送甲烷管路中某一段的压差，压差计读数为200mm，压差计中的双指示液为四氯化碳和水，相对密度分别为1.6和1.0，U型管内径为6mm，扩大室直径为60mm，试求该段压差?p为多少mmH20。 (1)忽略扩大室中液面变化； (2)考虑扩大室中液面变化；

(3)两种情况下的测量误差为多少?

解：⑴如忽略扩大室中液面的变化，则可按如下公式计算：

??9.81?1.18?103Pa?120.0mmH2O ?p?R??A??B?g?0.2??1600?10004 第 页

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⑵如考虑扩大室中液面的变化，则：

22?????d??6??p?R???A??B?????B?g?0.2???1600?1000?????1000??9.81

?D??60??????????1.20?103Pa?122.0mmH2O ⑶二者误差为：

122.0?120?100%?1.64%

122.0l0．在如本题附图所示的贮油罐中装有密度为960kg/m3的油品，油面距罐底的高度为9.6m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760mm的人孔，其中心距罐底800mm，人孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23Mpa，问至少需要几个螺钉?

解：人孔中心处压力为：

pA??gH?960?9.81??9.6?0.8??8.29?104Pa

则人孔平均受力为：

1FA?pAAA?8.29?104?3.14??0.762?3.76?104N

4每个螺钉可以承受的力为：

12FB?39.23?106??3.14??0.014??6.04?103N

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