新版化工原理习题答案(01)第一章流体流动
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第一章 流体流动
流体的重要性质
1．某气柜的容积为6 000 m 3
，若气柜的表压力为5.5 kPa ，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 101.3 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。
解：气柜满载时各气体的总摩尔数
()mol 4.246245mol 313
314.86000
0.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==
RT pV n 各组分的质量：
kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n m
kg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m
2．若将密度为830 kg/ m 3
的油与密度为710 kg/ m 3
的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。
解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m
3
3122
1
1
21t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=+
=
+=ρρm m V V V 3
3t t m m kg 33.764m kg 157
.0120===
V m ρ 流体静力学
3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa ，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()
kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数
真空度=大气压-绝压=()
kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯
4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3
的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔
盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106
Pa ，问至少需要几个螺钉
（大气压力为101.3×103 Pa）？
解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm处的流体压力为
[]（绝压）
Pa
10
813
.1
Pa
)0.1
5.9(
81
.9
960
10
3.
1013
3⨯
=
-
⨯
⨯
+
⨯
=
+
=gh
p
pρ
作用在孔盖上的总力为
N
10
627
.3
N
76
.0
4
π
10
3.
101
10
813
.1
)
(4
2
3
3
a
⨯
⨯
⨯
⨯
⨯
-
=＝
）
－
＝（
A
p
p
F
每个螺钉所受力为
N
10
093
.6
N
014
.0
4
π
10
5.
393
2
1
⨯
=
÷
⨯
⨯
=
F
因此
()（个）
6
95
.5
N
10
093
.6
10
627
.33
4
1
≈
=
⨯
⨯
=
=F
F
n
5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U管压差计。读数分别为R1=500 mm，R2=80 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U管与大气连通的玻璃管灌入一
段水，其高度R3=100 mm。试求A、B两点的表压力。
解：（1）A点的压力
()（表）
Pa
10
1.165
Pa
08
.0
81
.9
13600
1.0
81
.9
10004
2
汞
3
水
A
⨯
=
⨯
⨯
+
⨯
⨯
=
+
=gR
gR
pρ
ρ
（2）B点的压力
()（表）
Pa
10
7.836
Pa
5.0
81
.9
13600
10
165
.14
4
1
汞
A
B
⨯
=
⨯
⨯
+
⨯
=
+
=gR
p
pρ
6．如本题附图所示，水在管道流动。为测量流体压力，在
管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100 mm，
h=800 mm。为防止水银扩散至空气中，在水银面上方充入少量水，
其高度可以忽略不计。已知当地大气压力为101.3 kPa，试求管
路中心处流体的压力。
解：设管路中心处流体的压力为p
根据流体静力学基本方程式，
A A
p p
'
=
习题5附图
习题4附图
习题6附图