化工原理第1章答案流体流动.doc

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1、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：2．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。解：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：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

2、度。解：5．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：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：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

3、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：由静力学方程：8．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＝900mm，R2＝950mm，试向A、B两点问的压差为多少Pa?解：由静力学方程：9．用一如图1-13所示的双液体微差压差计来测量输

4、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：　　⑵如考虑扩大室中液面的变化，则：⑶二者误差为：l0．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

5、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：则人孔平均受力为：每个螺钉可以承受的力为：需要的螺钉数目为：11．密度为910kg/m3的原油经过管径为l08×4mm的管道流动，流速为0.85m/s。试求原油的体积流量(m3/h)、质量流量(kg/h)和质量流速(kg/m2·s)。解：体积流量为：质量流量为：质量流速为：12．某厂用114×4.5mm的钢管输送压力P＝2.0MPa(绝压)、温度为20

6、℃的空气，流量为6300m3/h(标准状况)。试求空气在管道中的流速、质量流速和质量流量。解：在操作状况下的体积流量为：操作状况下气体密度为：操作状况下气体流速为：气体质量流速为：气体质量流量为：13．从容器A用泵B将密度为890kg/m3的油品输送到塔C顶部。容器内与塔顶的表压力如本题附图所示，管子的规格为114×4mm。油品的输送量为5.4xl04kg/h，输送管路的全部阻力损失为122J/kg，试求泵的有效功率。解：管内流体的流速：以容器A的液面为截面1，以塔C为截面2，在1-2截面间列柏努利方程：　

7、　得：　　　14．如图l-58所示，从敞口高位槽向精馏塔供料，高位槽内液面维持不变，塔进料口处的压力为40kPa(表压)原料液的密度为890kg/m3，管子直径为60×3mm，从高位槽至塔的进料管入口处的阻力损失为22J/kg。试问要维持14m3/h的进料量，高位槽中的液面须高出塔的进料口多少m。解：以进料口为基准水平面，在1－1和2－2间列柏努利方程：其中：p1=0，u1=0，z1=？z2=0p2=40kPa，代入上式得：15.如本题附图所示，油水分离器中的油水分界面借助于Π形管来维持和调节。汽油的密度为

8、780kg/m3，水的密度为996kg/m3。试分析和计算:(1)分离器中的油水分界面高度H与分离器的直径、油水混合液的处理量、油水混合液中水的含量、汽油密度、Π形管的直径和高度有何关系。(2)如阀1和阀2均关闭时，油水分界面的高度H为多少米(忽略损失)?(3)如打开阀2时，H为多少米(忽略Π形管内的阻力损失)?(4)如水在Π形管内的流动阻力损失为＝0.2J/kg时，重新计算(2)和(3)的内容。解：⑴在1－1和