《化工原理》第四版习题答案(1) 2

(2)管子上端空间的表压 p表

p表? p绝-大气压力=81580?101200??19620 Pa

(3)管子上端空间的真空度p真

p真=-p表=-??19620??19620 Pa

(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度h'

h'??水h ?ccl4常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为?cclh'?1000?2?1.25 m 15944?1594 kg/m3

【1-7】在20℃条件下，在试管内先装入12cm高的水银，再在其上面装入5cm高的水。水银的密度为13550kg/m3，当地大气压力为101kPa。试求试管底部的绝对压力为多少Pa。

解 水的密度?水=998kg/m3

p?101?103??0.12?13550?0.05?998??9.81?117.4?103Pa

【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为1250kg/m3的液体，液面高度为3.2m。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m及1m，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa。试求：(1)压差计读数（指示液密度为1400kg/m3）；(2)A、B两个弹簧压力表的读数。

解 容器上部空间的压力

p?29. 4kPa（表压）

液体密度

??1250kg/m3，指示液密度?0?1400kg/m3

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(1)压差计读数R=? 在等压面1?1'上p1?p'1

p1?p??3.2?1?h?R??g p'1?p??3.2?2?1?h??g?R?0gp??2.2?h?R??g?p??2.2?h??g?R?0g Rg??0????0因g??0????0，故R?0

习题1-8附图

(2) pA?p??3.2?1??g?29.4?103?2.2?1250?9.81?56.4?103Pa

pB?p??3.2?2??g?29.4?103?1.2?1250?9.81?44.1?103Pa

【1-9】如习题1-9附图所示的测压差装置，其U形压差计的指示液为水银，其他管中皆为水。若指示液读数为R?150mm，试求A、B两点的压力差。

解 等压面1?1'，p1?p'1

习题1-9附图

p1?pA?H?水g

p'1?pB??0.5?H?R??水g?R?汞g

由以上三式，得

pA?pB?R?汞g??0.5?R??水g

已知R?0.15m，?汞?13600kg/m3，

pA?pB?0.15?13600?9.81??0.5?0.15??1000?9.81

?13.64?103Pa?13.64 kPa

【1-10】常温的水在如习题1-10附图所示的管路中流动，为测量A、B两截面间的压力差，安装了两个串联的U形管压差计，指示液

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习题1-10附图

为汞。测压用的连接管中充满水。两U形管的连接管中，充满空气。若测压前两U形压差计的水银液面为同一高度，试推导A、B两点的压力差?p与液柱压力汁的读数R1、R2之间的关系式。

解 设测压前两U形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为H。

在等压面2?2'处

R???R?R2?p2?pA??H?1??水g?R1?汞g??1??气g 22????R??p'2?pB??H?2??水g?R2?汞g

2??因p2?p'2，由上两式求得

???气??pA?pB?(R1?R2)??汞?水?g 2??因?气???水 故

??? pA?pB??R1?R2???汞-水?g

2??【1-11】力了排除煤气管中的少量积水，用如习题1-11附图所示水封设备，使水由煤气管路上的垂直管排出。已知煤气压力为，试计算水封管插入液面下的深10kPa（表压）

度h最小应为若干米。

解

3p10?10h??1?.0m2 ?g100?0.981习题1-11附图

流量与流速

【1-12】有密度为1800kg/m3的液体，在内径为60mm的管中输送到某处。若其流速为0．试求该液体的体积流量(m3／h)、质量流量?kg/s?8m/s，

2?与质量流速??kg/?m?s??。

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解 (1) 体积流量

(2) 质量流量 (3) 质量流速

qV??4d2u??4?0．062?．80?2.2?6?331m0/s?3.m8／1h4 qm?qV??2.26?10?3?1800?4.07 kg/s

?=qm4.07==1440 kg/(m2?s) A??0.0624【1-13】如习题1-13附图所示的套管式换热器，其内管为

?33.5mm?3.25mm，外管为?60mm?3.5mm。内管中有密度为1150kg/m3、流量为

内、外管之间的环隙有绝对压力为0．进、5000kg/h的冷冻盐水流动。5MPa，出口平均温度为0℃，流量为160kg/h的气体流动。在标准状态下

(0℃，101.325kPa)，气体的密度为1.2kg/m3。试求气体和盐水的流速。

解 液体 内管内径

??115k0g/ 3md内?33.5?.32?5?2mm27?.m027 0qV? 50003m／h 1150液体质量流量 流速

u液?qVqm?5000kg/h

?2内，体积流量

?2.11 m/s

25000/11503600??4d?4?0.027气体质量流量 密度 体积流量 流速

qm?160k /g h0.5?106?气?1.2??5.92kg/m3

101325qV?1603m／h 5.92160/5.923600?u气??4?0.0532?0.03352??5.67 m/s

习题1-13附图 习题

1-14附图

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