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化工原理课后习题答案上下册.pdf

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化工原理课后习题答案上下册 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 [590mmHg786×104Pa] 解P甲绝对760-600160mmHg 750-160590mmHg786×104Pa 1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P0测压点位于水面以下 02m处测压点与U形管内水银界面的垂直距离为03m水银压强计的读数R＝300mm 试求 1容器内压强P0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 [1351×104Nm－2表压20554m] 解 根据静压强分布规律 PA＝P0＋H PB＝gR 因等高面就是等压面故PA＝PB P0＝gR－gH＝13600×981×03－1000×9810203351×104N㎡设P0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＋同理 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用此压 强计测量容器内水面上方的压强p0测压点位于水面以下h＝05m处试求 1当压强计读数为R＝300mm杯内水银界面测压点A与细管的垂直距离a＝ 04m容器内压强p0等于多少 2表压p0增加一倍并忽略杯内界面高度的变化读数R为多少 3表压p0增加一倍并考虑杯内界面位置的变化读数R为多少 习题1－3附图 [1312×104Nm－2表压20534m30536m] 解 因AB两点位于同一平面pApB P0＝gR－gh＋a ＝13600×981×03－1000×98105＋04 ＝312×104N㎡表压 表压加倍后设压强计读数为R若忽略杯内水银界面的变化则 与1相比表压加倍后杯内水银面下降了管内水银面上升压强计读数的增加 量为 由以上两式可得 根据等高面即等压面的原理 ＝ 此结果表明使用单杯压强计因h1h2完全可以忽略杯内界面高度的变化 既方便又准确 1－4水从倾斜直管中流过在断面A和断面B接一空气压差计其读数R＝10 ㎜两测压点垂直距离a＝03m试求 1AB两点的压差等于多少 2若采用密度为830kgm－3的煤油作指示液压差计读数为多少 3管路水平放置而流量不变压差计读数及两点的压差有何变化 习题1－4附图 [1304kPa2588mm3981Pa] 解 首先推导计算公式因空气是静止的故p1＝p2即 pA-gh1pB-gh2gR-1 在等式两端加上 若忽略空气柱的重量 ＝981×001×1000＝981N㎡ 若采用煤油作为指示液 管路流量不变不变压差计读数R亦不多变管路水平放置ZA-ZB＝0故 1－5在图示管路中水槽液面高度维持不变管路中的流水视为理想流体试求 1管路出口流速 2管路中ABC各点的压强分别以N㎡和mH2O表示 3讨论流体在流动过程中不同能量之间的转换 习题1－5附图 [199ms-12PA-3924kPa-4mH2OPB981kPa1mH2OPC-2943kPa-3mH2O 3略] 解 1以大气压为压强基准以出口断面为位能基准在断面1-1和2-2间列机械能 守恒式可得 2相对于所取基准水槽内每kg水的总机械能为W＝Hg＝5gJkg理想流体的总 机械能守恒管路中各点的总机械能皆为W因此 A点压强 PA＝-4×1000×981＝-3924×104Nm2或-4mH2O C点压强 由于管内流速在1中已经求出从断面1-1至ABC各断面分别列机械能守恒式 亦可求出各点的压强 3相对于所取的基准水槽内的总势能为5gJkg水槽从断面1-1流至断面2-2 将全部势能转化为动能 水从断面1-1流至断面A-A获得动能但因受管壁约束流体从断面1流至断面 A所能提供的位能只有gz1－zA＝1gJkg所差部分须由压强能补充故A点产生4m H2O的真空度 水从断面A流至断面B总势能不变但同样因受管壁的约束必有gzA－zB＝5g 的位能转化为压强能使B点的压强升至1mH2O 同理水从断面B流至断面C总势能不变但位能增加了gzC－zB＝4gJkg压强 能必减少同样的数值故C点产生了3mH2O的真空度 最后流体从断面C流至出口有gzC－z2＝3g的位能转化为压强能流体以大气 压强流出管道 1－6用一虹吸管将水从池中吸出水池液面与虹细管出口的垂直距离为5m虹 吸管出口流速及虹吸管最高点C的压强各为多少若将虹吸管延长使池中水面与 出口垂直距离增为8m出口流速有何变化