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化学工程习题答案 PAGE PAGE 1 第二章 流体流动与输送 1,2、(略) 3、在附图所示的气柜内盛有密度为0.80kg·m-3的气体，气柜与开口U形管压差计相连，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清水。左侧水银面与测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。（当地大气压强为1.0133×105Pa） 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 =1000kg·m-3，水银密度ρHg =13600 kg·m-3，以图中的m及n面为参考面计算： pm=pA+h·ρ气·g （1） pn=pa+R’ ·ρH2O·g+R·ρHg·g （2） 因pm=pn 联立（1）、（2）式并整理得： pA=pa+R’ ·ρH2O·g+R·ρHg·g－h·ρ气·g （3） =1.0133×105+0.01×1000×9.81+0.4×13600×9.81－0.76×0.8×9.81 =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）中R’ ρH2Og及 hρ气g两项，即将式（3）简化为： pA=pa+ RρHg g=1.0133×105 Pa +0.4×13600×9.81 Pa =154788.5Pa≈1.55×105Pa 4、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）p表压=200mmHg p绝压=760mmHg +200mmHg =960mmHg （2）p真空度=200mmHg p绝压=760mmHg－200mmHg =560mmHg 5、用高位槽向反应器加料，料液密度为900kg·m-3，加料管尺寸为φ108mm×4mm，高位槽液面恒定，反应器内压强为4×104Pa（表压）。要求加料量为40m3·h-1，若料液在管内流动的能量损失为20.0J·kg-1 解：取高位槽液面为1-1’截面，加料管出口为2-2截面，并以2-2 由题意：z1=h, z2=0 加料管内径：d=0.108 m－2×0.004 m =0.1m 高位槽液面恒定，故u1=0 压强统一用表压计算，p1=0，p2=4.0×104Pa ρ=900 kg·m-3，He=0，Σhf=20.0J·kg-1 将各项数值代入柏努利方程中 解得：h=6.67m 即：高位槽液面应比加料管出口高6.67m 6、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，在锥形管两端各引出一个测压口与U形管压左计相连，用水作指示液测得读数R为0.05m，若空气流过锥形管的阻力可忽略不计，求空气的体积流量。（空气的平均密度为1.21 kg·m-3 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1-1’与2-2’之间列柏努利方程，此时z1=z2，因两截面间无外功加入，故He=0，能量损失忽略不计，则Σhf=0。 所以方程简化为： p1－p2可由U形管压差计读数求取： p1－p2=ρ0gR=1000×9.81×0.05Pa=490.5 Pa 所以： （1） （2） 将式（2）代入式（1）得： u1=7.35m·s-1 空气的体积流量为： 7、水喷射泵的进水管内径为20mm，水的流量为0.6m3·h-1，进水压强为0.3Mpa（绝对压强），喷嘴的内径d2为3mm，当时大气压为1.013×105Pa 说明：入水口和喷嘴间的位差及水流经喷嘴的阻力损失可以忽略不计。 解：取喷射泵进水口为1-1’截面，喷嘴处为2-2’截面，因位差忽略，z1=z2，又Σh 则柏努利方程为： p1=3×105Pa 因水的密度ρ=1000kg·m-3 喷嘴处真空度为：p真空度=101300 Pa－21896.4 Pa =7.9×104Pa 这是理论上的计算值，实际真空度比理论值低，因为有流体阻力存在。 8、某流体在内径为0.05m的管内流动，流速为0.4m·s-1，已知流体的密度为1800kg·m-3，粘度为2.54×10-2Pa·s，试计算流体流过200米长直管的能量损失hf及压强降Δp。 解： 因 Re<2×103，故为滞流 所以： 其压强降为：Δp1=ρhf=1800×14.4 Pa =25920Pa 9、判断流速为1.00 m·s-1的水在内径为2英寸管（0.05m）中的流动形态。已知：ρ=1000 kg·m-3，μ=1.00×10-3 解： 因Re>4000，所以