化工原理第一章习题课
化工原理课后习题答案
第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 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 98.7×103 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= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 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。
若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 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 = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉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1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³)ｈ= 0.418ｍ6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。
化工原理第一章习题课
局部阻力系数ζ （进口为0.5，出口为1） 当量长度le 4.非圆形管当量直径
4A de C
管内湍流 Re 2000
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
例：为了测出平直等径管AD上某泄漏点M的位置，采用 如图所示的方法，在A、B、C、D四处各安装一个压力表， 并使LAB=LCD 。现已知AD段、AB段管长及4个压力表读 数，且管内流体处于完全湍流区。试用上述已知量确定泄 漏点M的位置，并求泄漏量点总流量的百分数。
2.ρ——流体密度，kg/m3（平均值）
P1 P2 3.柏式应用于可压缩流体， P1 0.2 用平均压强来计算ρm代入
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
w f w f w f ——管路总阻力，J/kg
'
1.静止流体或理想流体 w f 0
( Hg ) g
Hf , ab；
( Hg ) g
Hf , cd ;
机械能衡算方程
u 2 P we gz wf 2
J/kg
P
Байду номын сангаас
——静压能（流动力），J/kg
1.△P——两截面上压强差，若两容器开口，△P=0 绝压，表压，真空度（负表压）的概念 流体静力学基方方程式
P Pa gh
U形管压差计测两截面（容器）总势能差
gz P R( A ) g
如图所示，贮槽内水位维持不变。管路直径100mm，管路 上装有一个闸阀，距管口入口端15m处安有以水银为指示 液的U形管压差计。测压点与管路出口端之间的直管长度为 20m。求1）当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm， 当闸阀部分开启时，测得R=400mm，h=1400mm。摩擦系 数可取0.025。问每小时流量？2）当闸阀全开时，U管压差 计的静压强为若干？闸阀全开时，le/d=15，摩擦系数不变。
化工原理第一章习题课(李鑫)
【例2-2】
• 解：（1）两槽液面的高度差H • 在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏 努利方程，以贮槽液面为基准水平面0-0´ ， • 得：
2 u32 p3 u 2 p2 gH2 gH h f , 23 2 2
H
• • • • •
3
3
【例2-5】 将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为 大气压。要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压头 损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔 入口处高出多少米？
用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽， 如附图所示。输送量为0.1m3/min，输送管路为φ 38×3mm的无缝钢 管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。 设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
流体能自动从高（机械能）能位 流向低（机械能）能位
2 4.32J / kg
6.92 2 9.81 1 14.13J / kg 2 2 u p (表) p 2 (表) 2 2
9.81
1
1
Et2<Et3
小管中的水自下而上流动。
1m 2 4
大气
2 2 2 4
1m
喉径
2 4
2
2
2
u4 2 9.81 1 4.43m / s 大气 u2=（d4/ d2）2 u4 =（1/ 0.8）2 4.43=6.92m/s 2 u2 p 2 ( 表 ) 4 1-1 与 2-2 间 gz 1 2
1m
p 2 (表)
化工原理课后习题解析(第一章)
第1章 流体流动1-1．容器A 中气体的表压力为60kPa ，容器B 中的气体的真空度为Pa 102.14⨯。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干Pa 。
该处环境大气压等于标准大气压。
（答：A,160kPa ；B,88kPa ）解：取标准大气压为kPa 100，所以得到：kPa 16010060=+=A P ；kPa 8812100=-=B P 。
1-2．某设备进、出口的表压分别为 12kPa -和157kPa ，当地大气压为101.3kPa ，试求此设备进、出口的压力差为多少Pa 。
(答：169kPa -) 解：kPa 16915712-=--=-=∆出进P P P 。
1-3．为了排除煤气管中的少量积水，用如图示水封设备，水由煤气管道上的垂直支管排出，已知煤气压力为10kPa （表压）。
问水封管插入液面下的深度h 最小应为若干？ （答：m 02.1）解：m 02.18.910101033=⨯⨯=∆=g P H ρ习题1-3 附图1-4．某一套管换热器，其内管为mm,25.3mm 5.33⨯φ外管为mm 5.3mm 60⨯φ。
内管流过密度为3m 1150kg -⋅，流量为1h 5000kg -⋅的冷冻盐水。
管隙间流着压力（绝压）为MPa 5.0，平均温度为C 00，流量为1h 160kg -⋅的气体。
标准状态下气体密度为3m 1.2kg -⋅，试求气体和液体的流速分别为若干1s m -⋅？（ 答：1L s m 11.2U -⋅=；1g s 5.69m U -⋅= ）习题1-4 附图解：mm 27225.35.33=⨯-=内d ，m m 5325.360=⨯-=外d ；对液体：122s m 11.2027.011503600/500044/-⋅=⨯⨯⨯===ππρ内d m A V u l l l l l ； 对气体：0101P P =ρρ⇒3560101m kg 92.51001325.1105.02.1-⋅=⨯⨯⨯==P P ρρ，()224内外内外D d A A A g -=-=π()2322m 1032.10335.0053.04⨯=-=π，13s m 69.592.51032.13600/160/--⋅=⨯⨯===ggg gg g A m A V u ρ。
化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
第一章 流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。
某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。
[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρHP B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0.3－1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压) 2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R ，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆。
同理， ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－220.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。
化工原理第一章习题课
化工原理第一章习题课(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一、概念题1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）；3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化（变大、变小，不变）2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h m ，=3h m 。
3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。
21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D <4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。
5．某水平直管中，输水时流量为Vs ，今改为输2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的 倍。
6．已知图示均匀直管管路中输送水，在A 、B 两测压点间装一U 形管压差计，指示液为水银，读数为R （图示为正）。
则： 1）R 0（>，=，<）2）A 、B 两点的压差p ∆= Pa 。
)()ρρ-i Rg A gh Rg B i ρρρ+-)() )()ρρρ--i Rg gh C gh Rg D i ρρρ--)()3）流体流经A 、B 点间的阻力损失f h 为 J/kg 。
4）若将水管水平放置，U 形管压差计仍竖直，则R ，p ∆ ，f h 有何变化7．在垂直安装的水管中，装有水银压差计，管段很短，1，2两点间阻力可近似认为等于阀门阻力，如图所示，试讨论：1）当阀门全开，阀门阻力可忽略时，1p 2p （＞，＜，＝）；2）当阀门关小，阀门阻力较大时，1p 2p （＞，＜，＝），R （变大，变小，不变）；3）若流量不变，而流向改为向上流动时，则两压力表的读数差p ∆，R ；（变大，变小，不变）。
化工原理课后习题答案第一章流体流动答案
第一章 流体流动习题解答1.解：（1） 1atm= Pa=760 mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为41097.8⨯Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4××.3=10.858 kg/m33.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分， pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=×=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。
化工原理第1章
化工原理第1章--流体流动-习题及答案、单选题A 质量；B 粘度；C 位能；D 动能。
A 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
A 绝对压力；B 表压力；C 静压力；D 真空度。
当被测流体的（ ）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表A 真空度；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
A 大于；B 小于；C 等于；D 近似于。
9.（ ）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表 压力1. 单位体积流体所具有的（）称为流体的密度。
2. 单位体积流体所具有的质量称为流体的（）。
3.流;4. 5. A 密度；B 粘度；C 位能;层流与湍流的本质区别是（ A 湍流流速〉层流流速;D 动能。
流道截面大的为湍流，截面小的为C 层流的雷诺数v 湍流的雷诺数;气体是（ ）的流体。
A 可移动；B 可压缩；C 可流动;层流无径向脉动，而湍流有径向脉 D 可测量。
在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（ ）。
动。
6. 以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。
7. 表。
当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力A 压力表；B 真空表；C 高度表；D 速度表。
10. 被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。
DA 大气压；B 表压力；C 相对压力；D 绝对压力。
11. 流体在园管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。
BA. Um = 1/2Umax ；B. Um = 0.8Umax ； 12.从流体静力学基本方程了解到 U 型管压力计测量其压强差是（）13.层流底层越薄（ ）14•双液体U 形差压计要求指示液的密度差（） CA.大；B.中等；C.小；D.越大越好。
15. 转子流量计的主要特点是（）。
CA.恒截面、恒压差；B.变截面、变压差；C.恒流速、恒压差；D.变流速、恒压差。
16. 层流与湍流的本质区别是：（ ）。
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（表压），输送管道为φ36×2mm无缝
钢管，管长8m。管路中装有90°标准弯 头两个，180°回弯头一个，球心阀 （全开）一个。为使料液以3m3/h的流量 流入塔中，问高位槽应安置多高？（即
位差Z应为多少米）。料液在操作温度 下的物性：密度ρ=861kg/m3；粘度 μ=0.643×10－3Pa·s。
解：取管出口处的水平面作为基准面，在高位槽液面1-1 与管出口截面2-2间列能量方程：
z1
p1
g
v12 2g
z2
p2
g
v22 2g
H f 12
式中 z1 z z2 0 v1 0
p1 0 p2 1.96 104 Pa
v2
qv
d2
3 3600
0.785 0.0322
1.04m / s
（3）3个压差计的读数、、是否相同？试加以论证。
（1）因流动阻力
h
f
l d
u2 2
，该管路A、B、C 3段
的 、l、d、u均相同，
∴
h f ,A h f ,B h f ,C
（2）在A、B、C三段的上、下游截面间列柏努利方程式：
gZ1
p1
u12 2
gZ1
p2
u
2 2
2
hf
化简，得 p h f gZ A段： pA p1 p2 h f ,A (a) B 段： pB p3 p4 h f ,B glB (b)
• 柏努利方程式：
gH1
v12 2
p1
W s
gH2
v
2 2
2
p2
Wf
H1
v12 2g
p1
g
H e
H2
v
2 2
2g
p2
g
H
f
• 雷诺数计算式：Re=d·v·ρ/μ • ≤2000 层流 ； • =2000～4000 过渡态； • ≥4000 湍流
• 流动阻力计算式：
Hf
l le
d
v2 2g
Hf
C段：pC p5 p6 h f ,c glc • sin a （c）
比较上面3式：
pB pC pA
（3）由流体静力学基本方程式
A段：
p1 gRA p2 0 gRA
B段： p3 gRB p4 0 gRB glB
C段： 整理，得
p5 gRC p6 0 gRC glC • sin a
ρ＝1000 kg.m-3。（ 9154w）
• 【练习题2】如图所示输水系统。已知:管路总长度(包括 所有局部阻力当量长度) 为100m，吸水池液面到压力表的
阻力当量长度为80m,管路摩擦系数λ=0.025，管子内径为
0.05m，水的密度ρ=1000kg.m-3,泵的效率为0.8,输水量为 10m3.h-1，试求：(1)泵轴功率N轴=? （ 855w） (2)压力 表的读数为多少kgf.cm-2（2.198kgf.cm2)
4
阻力损失
H
f 12
l d
v22 2g
取管壁粗糙度 0.3mm，则：
0.3 0.00938
d 32
Re dv 0.0321.04861 4.46104 湍流
0.643103
查莫迪图，得 0.039
局部阻力系数查得为：
进口突然缩小（入管口 ） 0.5
90标准弯头 0.75
RA
p1
(0
p2
)g
RB
( p3 p4 ) glB (0 )g
（d） （e）
RC
( p5
p6 ) glC • sin a (0 )g
（f）
将（a）、（b）、（c）3式分别代入式（d）、（e）、(f）：
RA
h f ,A (0 )g
RB
g f ,B (0 )g
由（1）知
RC
h f ,C (0 )g
l
d
v2
2g
• 层流：λ=64/Re • 湍流：经验公式及查图法。
例1：一无变径管路由水平段、垂直段和倾斜段串联而
成，在等长度的A、B、C三段两端各安一U形管压差计。
设指示液和被测流体的密度分别为和，当流体自下而上
流过管路时，试问：（1）A、B、C三段的流动阻力是否
相同？
（2）A、B、C三段的压差是否相同？
180回弯头 1.5球形来自（全开） 6.4• 【练习题1】如下图所示的CO2水洗塔供水系统，水洗塔顶 部绝对压强为2250 kPa，贮槽水面绝对压强为300 kPa 。
塔内水管与喷头连接处，高于水面20 m ，输水管规格为 φ57×3.5 mm 钢管， 送水量为15 m3.h-1 ，设管路摩擦 能量损失为49 J.kg-1， 试求水泵的有效功率。水的密度
第一章基本要求：
• 掌握一些基本概念：如密度、粘度、流速、流量、压强。 • 掌握静力学方程及其应用。 • 掌握流体流动形态及其判别。 • 掌握机械能衡算式及柏努利方程。 • 掌握流动阻力的计算。 • 主要公式：
• 静力学方程： p2 ＝ p0 ＋ g h
• 连续性方程式：A1v1=A2v2 (ρ不变）
h f ,A h f ,B h f ,C ∴
RA RB RC
分析：由题的结论已经知道：R所包含的不光是两个测压点压 强的变化，还包含位能的变化。实际上，R所代表的仅仅是流 动阻力。如果概念清楚，由 h f ,A h f ,B h f ,C 可直接得出
RA RB RC 的结论。
【例2】 料液自高位槽流入精馏塔， 如附图所示。塔内压强为1.96×104Pa