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第一章 流体流动习题解答1.解：（1） 1atm=101325 Pa=760 mmHg真空度=大气压力—绝对压力，表压=绝对压力—大气压力 所以出口压差为p =461097.8)10082.0(10132576.00⨯=⨯--⨯N/m 2（2）由真空度、表压、大气压、绝对压之间的关系可知，进出口压差与当地大气压无关，所以出口压力仍为41097.8⨯Pa 2.解： T=470+273=703K ，p=2200kPa混合气体的摩尔质量Mm=28×0.77+32×0.065+28×0.038+44×0.071+18×0.056=28.84 g/mol混合气体在该条件下的密度为：ρm=ρm0×T0T×pp0=28.8422.4×273703×2200101.3=10.858 kg/m33.解：由题意，设高度为H 处的大气压为p ，根据流体静力学基本方程，得 dp=-ρgdH大气的密度根据气体状态方程，得 ρ=pMRT根据题意得，温度随海拔的变化关系为 T=293.15+4.81000H代入上式得ρ=pMR （293.15-4.8×10-3H ）=-dpgdh移项整理得dpp=-MgdHR293.15-4.8×10-3H对以上等式两边积分，101325pdpp=-0HMgdHR293.15-4.8×10-3H所以大气压与海拔高度的关系式为 lnp101325=7.13×ln293.15-4.8×10-3H293.15即：lnp=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526（2）已知地平面处的压力为101325 Pa ，则高山顶处的压力为 p 山顶=101325×330763=45431 Pa将p 山顶代入上式ln 45431=7.13×ln1-1.637×10-5H+11.526 解得H =6500 m ，所以此山海拔为6500 m 。
化⼯原理第四版陈敏恒答案第⼀章习题静压强及其应⽤1. ⽤图⽰的U形压差计测量管道A点的压强，U形压差计与管道的连接导管中充满⽔。
指⽰剂为汞，读数R=120mm，当地⼤⽓压p a=760mmHg，试求：(1) A点的绝对压强，Pa；(2) A点的表压，mH2O。
2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采⽤图⽰的装置。
测量时通⼊压缩空⽓，控制调节阀使空⽓缓慢地⿎泡通过观察瓶。
今测得U形压差计读数为R=130mm，通⽓管距贮槽底⾯h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨？3. ⼀敞⼝贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m3。
液⾯距槽底9m，槽底侧⾯有⼀直径为500mm的⼈孔，其中⼼距槽底600mm，⼈孔覆以孔盖，试求：(1) ⼈孔盖共受多少液柱静压⼒，以kg(f)表⽰；(2) 槽底⾯所受的压强是多少Pa？4. 附图为⼀油⽔分离器。
油与⽔的混合物连续进⼊该器，利⽤密度不同使油和⽔分层。
油由上部溢出，⽔由底部经⼀倒U形管连续排出。
该管顶部⽤⼀管道与分离器上⽅相通，使两处压强相等。
已知观察镜的中⼼离溢油⼝的垂直距离H s=500mm，油的密度为780kg/m3，⽔的密度为1000kg/m3。
今欲使油⽔分界⾯维持在观察镜中⼼处，问倒U形出⼝管顶部距分界⾯的垂直距离H应为多少？因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静⼒学处理。
5. ⽤⼀复式U形压差计测定⽔管A、B两点的压差。
指⽰液为汞，其间充满⽔。
今测得h1 =1.20m，h2=0.3m，h3 =1.30m，h4 =0.25m，试以N/m2为单位表⽰A、B两点的压差Δp。
6. 附图为⼀⽓柜，其内径9m，钟罩及其附件共重10吨，忽略其浸在⽔中部分所受之浮⼒，进⼊⽓柜的⽓速很低，动能及阻⼒可忽略。
求钟罩上浮时，⽓柜内⽓体的压强和钟罩内外⽔位差Δh (即“⽔封⾼”)为多少？7. 附图所⽰的汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被⽔冷凝后，凝液与⽔沿⼤⽓腿流⾄地沟排出，现已知器内真空度为82kPa，当地⼤⽓压为100kPa，问其绝对压为多少Pa？并估计⼤⽓腿内的⽔柱⾼度H为多少⽶？8. 如图所⽰，在A 、B 两容器的上、下各接⼀压差计，两压差计的指⽰液相同，其密度均为ρi 。
第一章习题静压强及其应用1. 用图示的U形压差计测量管道A点的压强，U形压差计与管道的连接导管中充满水。
指示剂为汞，读数R=120mm，当地大气压p a=760mmHg，试求：(1) A点的绝对压强，Pa；(2) A点的表压，mH2O。
2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采用图示的装置。
测量时通入压缩空气，控制调节阀使空气缓慢地鼓泡通过观察瓶。
今测得U形压差计读数为R=130mm，通气管距贮槽底面h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨？3. 一敞口贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m3。
液面距槽底9m，槽底侧面有一直径为500mm的人孔，其中心距槽底600mm，人孔覆以孔盖，试求：(1) 人孔盖共受多少液柱静压力，以kg(f)表示；(2) 槽底面所受的压强是多少Pa？4. 附图为一油水分离器。
油与水的混合物连续进入该器，利用密度不同使油和水分层。
油由上部溢出，水由底部经一倒U形管连续排出。
该管顶部用一管道与分离器上方相通，使两处压强相等。
已知观察镜的中心离溢油口的垂直距离H s=500mm，油的密度为780kg/m3，水的密度为1000kg/m3。
今欲使油水分界面维持在观察镜中心处，问倒U形出口管顶部距分界面的垂直距离H应为多少？因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静力学处理。
5. 用一复式U形压差计测定水管A、B两点的压差。
指示液为汞，其间充满水。
今测得h1 =1.20m，h2=0.3m，h3 =1.30m，h4 =0.25m，试以N/m2为单位表示A、B两点的压差Δp。
6. 附图为一气柜，其内径9m，钟罩及其附件共重10吨，忽略其浸在水中部分所受之浮力，进入气柜的气速很低，动能及阻力可忽略。
求钟罩上浮时，气柜内气体的压强和钟罩内外水位差Δh (即“水封高”)为多少？7. 附图所示的汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被水冷凝后，凝液与水沿大气腿流至地沟排出，现已知器内真空度为82kPa，当地大气压为100kPa，问其绝对压为多少Pa？并估计大气腿内的水柱高度H为多少米？8. 如图所示，在A 、B 两容器的上、下各接一压差计，两压差计的指示液相同，其密度均为ρi 。
第一章 流体流动流体的压力【1-1解 标准大气压力为101.325kPa容器A 的绝对压力 ..p kPa ==A 101325+60161325 容器B 的绝对压力 ..B p kPa =-=1013251289325 【1-2】解 进口绝对压力 ..进101312893 =-=p kPa出口绝对压力 ..出101 31572583 =+=p kPa 进、出口的压力差..p kPa p kPa ∆=--=+=∆=-=157（12）15712169 或 258 389 3169【1-3解 正庚烷的摩尔质量为/kg kmol 100，正辛烷的摩尔质量为/kg kmol 114。
将摩尔分数换算为质量分数 正庚烷的质量分数 (104100)03690410006114ω⨯==⨯+⨯正辛烷的质量分数 ..2103690631ω=-=从附录四查得20℃下正庚烷的密度/kg m ρ=31684，正辛烷的密度为/kg m ρ=32703 混合液的密度 /..3169603690631684703ρ==+m kg m【1-4】混合液密度 ../3879048670．68718 ρ=⨯+⨯=m kg m【1-5】解 ...T K p kPa =+==+=27340313，101 35 5106 8 （绝对压力） 混合气体的摩尔质量....../2042802280324400716001186 =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=m M kg kmol(1)混合气体在操作条件下的密度为.../.m m pM kg m RT ρ⨯===⨯310681860763 *******(2)混合气体36000=V m ，摩尔体积为./.mmM m kmol ρ=31860763混合气体的量为 ..m mV n kmol M ρ⨯===60000763246 186流体静力学【1-6】解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。
(1)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有.绝绝大气压力1012001000981281580 （绝对压力）ρ+==-⨯⨯=p gh p Pa(2)管子上端空间的表压 表p表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa(3)管子上端空间的真空度真p()真表=-=-1962019620 p p Pa -=(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h'cclhh ρρ=4水 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=431594'.h m ⨯==10002125 1594【1-7】解 水的密度/3水=998ρkg m()....331011001213550005998981117410=⨯+⨯+⨯⨯=⨯p Pa【1-8】解 容器上部空间的压力.29 4（表压）=p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p()()()()().'...p p h R g p p h g R g p h R g p h g R g Rg ρρρρρρρρ=+-++=+-++++++=+++-=11000 321 32212222 0()0因g 0，故0ρρ-≠=R(2) ().....A p p g Pa ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯333212941022125098156410().....333222941012125098144110ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯B p p g Pa习题1-6附图习题1-8附图【1-9】。
化工原理上册课后习题及答案精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】第一章：流体流动二、本章思考题1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re将如何变化？1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？1-10摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度d/ 的关联图分为4个区域。
每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失f h与流速u的一次方成正比？哪个区域的f h与2u成正比？光滑管流动时的摩擦损失f h与u的几次方成正比？1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？三、本章例题例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。
已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。
压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。
已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。
试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。
第一章 流体的压力【1-1】容器A 中的气体表压为60kPa ，容器B 中的气体真空度为.⨯41210Pa 。
试分别求出A 、B 二容器中气体的绝对压力为若干帕，该处环境的大气压力等于标准大气压力。
解 标准大气压力为101.325kPa 容器A 的绝对压力 ..p kPa ==A 101325+60161325 容器B 的绝对压力..B p kPa =-=1013251289325【1-2】某设备进、出口的表压分别为-12kPa 和157kPa ，当地大气压力为101.3kPa 。
试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。
解 进口绝对压力..进101312893 =-=p kPa 出口绝对压力 ..出101 31572583 =+=p kPa进、出口的压力差流体的密度【1-3】正庚烷和正辛烷混合液中，正庚烷的摩尔分数为0.4，试求该混合液在20℃下的密度。
解 正庚烷的摩尔质量为/kg kmol 100，正辛烷的摩尔质量为/kg kmol 114。
将摩尔分数换算为质量分数 正庚烷的质量分数 (104100)03690410006114ω⨯==⨯+⨯正辛烷的质量分数 ..2103690631ω=-=从附录四查得20℃下正庚烷的密度/kg m ρ=31684，正辛烷的密度为/kg m ρ=32703混合液的密度 /..3169603690631684703ρ==+m kg m【1-4】温度20℃，苯与甲苯按4:6的体积比进行混合，求其混合液的密度。
解 20℃时，苯的密度为/3879kg m ，甲苯的密度为/3867kg m 。
混合液密度 ../3879048670．68718 ρ=⨯+⨯=m kg m【1-5】有一气柜，满装时可装36000m 混合气体，已知混合气体各组分的体积分数为操作压力的表压为5.5kPa ，温度为40℃。
试求：(1)混合气体在操作条件下的密度；(2)混合气体的量为多少kmol 。
解 ...T K p kPa =+==+=27340313，101 35 5106 8 （绝对压力） 混合气体的摩尔质量(1)混合气体在操作条件下的密度为 (2)混合气体36000=V m ，摩尔体积为./.mmM m kmol ρ=31860763混合气体的量为 ..m mV n kmol M ρ⨯===60000763246 186流体静力学【1-6】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。
试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。
(1)管子上端空间的绝对压力绝p在水平面11'-处的压力平衡，有.绝绝大气压力1012001000981281580 （绝对压力）ρ+==-⨯⨯=p gh p Pa(2)管子上端空间的表压表p (3)管子上端空间的真空度真p(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/cclkg m ρ=431594【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/313550kg m ，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/3水=998ρkg m【1-8】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 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/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。
解 容器上部空间的压力.29 4（表压）=p kPa液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m(1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p习题1-6(2)().....A p p g Pa ρ=+-=⨯+⨯⨯=⨯333212941022125098156410【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150=R mm ，试求A 、B 两点的压力差。
解 等压面''1111，-=p p 由以上三式，得已知./3汞015，13600ρ==R m kg m ，【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12、R R 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'22-处 因'22=p p ，由上两式求得因气水ρρ<<故 ()水12汞-2ρρ⎛⎫-=+ ⎪⎝⎭A B p p R R g 【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，使水由煤气管习题1-9附图习题路上的垂直管排出。
已知煤气压力为10kPa （表压），试计算水封管插入液面下的深度h 最小应为若干米。
解 ..310101021000981ρ⨯===⨯p h m g流量与流速【1-12】有密度为/31800kg m 的液体，在内径为60mm 的管中输送到某处。
若其流速为/0．8m s ，试求该液体的体积流量()3／m h 、质量流量()/kg s 与质量流速()/2⎡⎤⋅⎣⎦kg m s 。
解 (1) 体积流量 ./.223330．060．822610814 ／44ππ-==⨯⨯=⨯=Vq d u m s m h(2) 质量流量 ../m V q q kg s ρ-==⨯⨯=3226101800407 (3) 质量流速 ./().22407===1440 0064m q kg m s A ωπ⋅⨯ 【1-13】如习题1-13附图所示的套管式换热器，其内管为.mm .mm 335325φ⨯，外管为mm .mm 6035φ⨯。
内管中有密度为/31150kg m 、流量为/5000kg h 的冷冻盐水流动。
内、外管之间的环隙有绝对压力为0．5MPa ，进、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℃，101.325)kPa ，气体的密度为./312kg m 。
试求气体和盐水的流速。
解 液体 /31150 ρ=kg m内管内径 ...d mm m =-⨯==内3353252270027 液体质量流量 /5000=m q kg h ，体积流量 35000／1150=V q m h 流速 /./.液22内50001150211 3600002744Vq u m s dππ===⨯⨯气体质量流量 /m q kg h =160 密度.../63气051012592101325ρ⨯=⨯=kg m体积流量 .3160／592=Vq m h 流速 ()/../..u m s π==⨯-气22160592567 36000053003354习题1-13附图 习题1-14附图【1-14】如习题1-14附图所示，从一主管向两支管输送20℃的水。
要求主管中水的流速约为.10／m s ，支管1与支管2中水的流量分别为//20与10t h t h 。
试计算主管的内径，并从无缝钢管规格表中选择合适的管径，最后计算出主管内的流速。
解 .//33水: 20℃，99821000 t kg m kg m ρ==≈主管的流量 //3122010303010=+=+==⨯m m m q q q t h kg h体积流量 /333010301000ρ⨯===mV q q m h ，流速 .10／=u m s管径.d m mm ===0103103选择1084mm mm φ⨯无缝钢管，内径为100=d mm ， 主管内水的流速 //./(.)m q u m s dππ===⨯223600303600106 0144连续性方程与伯努利方程【1-15】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。
在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。
由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。
试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）?解 ./105=u m s另一计算法计算液柱高度时，用后一方法简便。
【1-16】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。
已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。
若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。
解 水的体积流量 ././33252510 -==⨯V q L s m s ，截面1处的流速../.312212510127400544ππ-⨯===⨯Vq u m s d截面2处的流速 .../.2212120051274510025⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭d u u m s d 在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。
截面2处的静压头 .20218=-h m 水柱 负值表示该处表压为负值，处于真空状态。
【1-17】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为.5735mm mm φ⨯。
当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa 。
而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa 。
设压力表之前管路中的压头损失为0.5m 水柱，试求水的流量为多少/3m h ?解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa （表压）能反映出水槽的习题1-15附图习题1-16附图习题1-17附图水面距出水管的高度h阀门开启后，压力表读数 .2203=p kPa （表压）从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速2u水的流量【1-18】若用压力表测得输送水、油（密度为/3880kg m ）、98%硫酸(密度为/31830kg m )的某段水平等直径管路的压力降均为49kPa 。
试问三者的压头损失的数值是否相等？各为多少米液柱？解 从伯努利方程得知，等直径水平管的压头损失f H 与压力降∆p 的关系为ρ∆=fpH g。
【1-19】如习题1-19附图所示，有一高位槽输水系统，管径为.mm mm φ⨯5735。
