与第二章习题答案.docVIP

第一章 流体流动 1-1在大气压强为98.7×103 Pa的地区，某真空精馏塔塔顶真空表的读数为13.3×103 Pa，试计算精馏塔塔顶内的绝对压强与表压强。[绝对压强：8.54×103Pa；表压强：-13.3×103Pa] 【解】由 绝对压强 = 大气压强–真空度 得到： 精馏塔塔顶的绝对压强P绝= 98.7×103Pa - 13.3×103Pa= 8.54×103Pa 精馏塔塔顶的表压强 P表= -真空度= - 13.3×103Pa 1-2某流化床反应器上装有两个U型管压差计，指示液为水银，为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，如本题附图所示。测得R1=400 mm, R2=50 mm，R3=50 mm。试求A、B两处的表压强。[A：7.16×103Pa；B：6.05×103Pa] 【解】设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处：PA+ ρggh1= ρ水gR3+ ρ水银gR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：PA=1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 =7.16×103Pa b-b′处：PB+ ρggh3= PA + ρggh2 + ρ水银gR1 即：PB=13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa 1-3用一复式Ｕ形管压差计测定水流过管道上A、B两点的压差，压差计的指示液为水银，两段水银之间是水，今若测得h1=1.2 m，h2=1.3 m， R1=0.9 m，R2=0.95 m，试求管道中A、B两点间的压差 【解】 如附图所示，取水平面1-1、2-2和3-3，则其均为等压面，即 ，， 根据静力学方程，有 因为，故由上两式可得 即 (a) 设2与3之间的高度差为h，再根据静力学方程，有 因为，故由上两式可得 (b) 其中 (c) 将式(c)代入式(b)整理得 (d) 因为，故由式(a)和式(d)得 即 =(13600-1000)×9.81×(0.9+0.95) =228.7kPa或1716mmHg 1-4 测量气罐中的压强可用附图所示的微差压差计。微差压差计上部杯中充填有密度为的指示液，下部U管中装有密度为的指示液，管与杯的直径之比为。试证气罐中的压强可用下式计算： 分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解 【解】由静力学基本原则，选取1－1‘为等压面， 对于Ｕ管左边 ｐ表 + ρCg(h1+R) = Ｐ1 对于Ｕ管右边 Ｐ2 = ρAgR + ρCgh2 ｐ表 =ρAgR + ρCgh2 –ρCg(h1+R) =ρAgR – ρCgR +ρCg（h2-h1） 当ｐ表= 0时，扩大室液面平齐 即 π(D/2)2(h2-h1)= π(d/2)2R 则可得 1-5 硫酸流经由大小管组成的串联管路，硫酸密度为1830 kg/m3，体积流量为2.5×10-3m3/s，大小管尺寸分别为Φ76mm×4mm和Φ57mm×3.5 mm，试分别计算硫酸在大、小管中的质量流量、平均流速及质量流速。[质量流量：4.575 kg/s；平均流速：u小=1.27m/s；u大 =0.69 m/s；质量流速：G小 =2324kg/m2?s；G大 =1263 kg/m2 【解】质量流量在大小管中是相等的，即 ms小= ms大=Vsρ= 2.5×10-3 ×1830 =4.575 kg/s u小 = u大 = G小 = ρu小=1830 × 1.27=2324kg/m2?s G大 = ρu大=1830 × 0.69=1263 kg/m2?s 1-6 20℃水以2.5m/s的流速流经Φ38×2.5mm的水平管，此管以锥形管和另一φ53mm×3mm 【解】 1-7 用