新版化工原理习题答案(01)第一章 流体
流动
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第一章 流体流动
流体的重要性质
1．某气柜的容积为6 000 m3，若气柜内的表压力为5.5 kPa，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H2 40%、 N2 20%、CO 32%、CO2 7%、CH4 1%，大气压力为 101.3 kPa，试计算气柜满载时各组分的质量。
解：气柜满载时各气体的总摩尔数
nt?pV?101.3?5.5??1000.0?6000?mol?246245.4mol RT8.314?313各组分的质量：
mH2?40%nt?MH2?40%?246245.4?2kg?197kg mN2?20%nt?MN2?20%?246245.4?28kg?1378.97kg
mCO?32%nt?MCO?32%?246245.4?28kg?2206.36kg mCO2?7%nt?MCO2?7%?246245.4?44kg?758.44kg mCH4?1%nt?MCH4?1%?246245.4?16kg?39.4kg
2．若将密度为830 kg/ m3的油与密度为710 kg/ m3的油各60 kg混在一起，试求混合油的密度。设混合油为理想溶液。
解： mt?m1?m2??60?60?kg?120kg
Vt?V1?V2?m1?m2?6060?33????m?0.157m ??2?8307101???1?m?mt12033?kgm?764.33kgm Vt0.157流体静力学
3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa。若改在乙地
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区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？
解：（1）设备内绝对压力
绝压=大气压-真空度= ?85.3?103?20?103?Pa?65.3kPa （2）真空表读数
真空度=大气压-绝压=?101.33?103?65.3?103?Pa?36.03kPa
4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm的孔，其中心距罐底1000 mm，孔盖用14 mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm处的流体压力为 p?p??gh??101.3?103?960?9.81?(9.5?1.0)?Pa?1.813?103Pa（绝压） 作用在孔盖上的总力为
F?(p?pa)A＝（1.813?103－101.3?103）??0.762N＝3.627?104N 每个螺钉所受力为
F1?39.5?10??0.0142N?6.093?103N 因此
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