化学工程基础(武汉大学)第二章课后答案

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1、化学工程基础(武汉大学)第二章课后答案第二章流体流动与输送1、一个工程大气压是9.81×104Pa，一个工程大气压相当于多少毫米汞柱？相当于多少米水柱？相当于密度为850kgm3的液体多少米液柱？解：已知：ρHg=13600kgm3ρH2O=1000kgm3ρ料=850kgm3ρ=9.81×104Pa求：hHg、hH2O、h料因；P=ρHgghHg=ρH2OghH2O=ρ料gh料9.81×104P==0.735mHg=735mmHg所以：hHg=ρHgg13600×9.819.81×104P==10.0mH2OhH2O=ρH2Og1000×9.819.81×104P==11

2、.8m液柱h料=ρ料g850×9.812、一个物理大气压是760毫米汞柱，问其相当于多少Pa？相当于多少米水柱？解：因P=ρHgghHg=ρH2OghH2OρHghHg13600×0.760==10.33mH2O所以：hH2O=ρH2O1000P=hHgρHgg=13600×0.760×9.81=1.013×105Pa在附图所示的气柜内盛有密度为0.80kgm3的气体，气柜与开口U形管压差计相连，3、指示液水银面的读数R为0.4m，开口支管水银面上灌有一段高度R′为0.01m的清水。左侧水银面与侧压口中心线垂直距离h=0.76m，试求测压口中心截面处的绝对压强。（当地大气压

3、5强为1.0133×10Pa）解：设大气压强为Pa，测压口中心截面上绝对压强为PA，取水的密度ρH2O=1000kgm3，水银密度ρHg=13600kgm3，以图中的m及n面为参考面计算：（1）Pm=PA+hρ气gPn=Pa+R′ρH2Og+RρHgg（2）因联立（1）（2）式并整理得：、Pm=PnPA=Pa+R′ρH2Og+RρHgghρ气g（3）=1.0133×105+0.01×1000×9.81+0.4×13600×9.810.76×0.8×9.81=154788.5Pa≈1.55×105Pa由于ρ气<ρHg及ρ气<ρH2O，且R′值很小，故在工程计算中往往略去式（3

4、）中R′ρH2Og及hρ气g两项，即将式（3）简化为：PA=Pa+RρHgg=1.0133×105+0.4×13600×9.81=154696.4≈1.55×105Pa4、用U形管压力计测容器内的压力（如附图）。在图（1）的情况下，器内的绝压、表压各是多少毫米汞柱？图（2）的情况下，器内的绝压和真空度各是多少毫米汞柱？（1大气压=760毫米汞柱）解：（1）表压=200mmHg绝压=760+200=960mmHg（2）真空度=200mmHg绝压=760200=560mmHg5、用高位槽向反应器加料、料液密度为900kgm3，加料管尺寸为φ108mm×4mm，高。要求加料量为4

5、0m3h1，若料液在管内位槽液面恒定，反应器内压强为4×104Pa（表压）流动的能量损失为20.0Jkg1，试求高位槽液面应比加料管出口高多少？解：取高位槽液面为11′截面，加料管出口为22′截面，并以22′截面为基准面，列柏努利方程2u2P1u1P+H′e=Z2+2+2+ΣHf+Z1+ρg2gρg2g由题意：Z1=h，Z2=0加料管内径：d=0.1082×0.004=0.1m高位槽液面恒定，故u1=0qv40=1.42ms1=u2=π23600×0.785×0.12d4压强统一用表压计算，P1=0，P2=4.0×104Paρ=900kgm3，H′e=0，Σhf=20.0J

6、kg1将各项数值代入柏努利方程中1.4224.0×104++20.09.81h=2900解得：h=6.67m即：高位槽液面应比加料管出口高6.67m6、水平通风管道某处的直径自0.50m渐缩至0.25m，为了粗略估计管道内空气的流量，在锥形摇管两端各引出一个测压口与U形管压差计相连，用水作指示液测得读数R为0.05m，求空气的体积流量。空气的平均密度为1.21kgm3）若空气流过锥形管的阻力可忽略不计，（解；通风管内空气温度不变，压强变化很小，只有0.05米水柱，可按不可压缩流体处理。以管道中心线作基准水平面，在截面11′与22′之间列柏努利方程，此时Z1=Z2，因两截面间

7、无外功加入，故He=0，能量损失忽略不计，则Σhf=0。u1P1u2P22+=2+所以方程简化为：ρρ22u2u1P1P22=2整理得：ρ2P1P2可由U形管压差计读数求取：P1P2=ρ0gR=1000×9.81×0.05=490.52(P1P2)2×490.5所以：u2u1===810.742（1）2ρ1.210.52u2=u1()=4u1（2）0.25将式（2）代入式（1）得：(4u1)2u1=810.742u1=7.35ms1空气的体积流量为：π2πd1u1=×0.52×7.35=1.44m3s1qv=447