化工原理第五版课后答案详解：静力学与流体力学应用
静力学在化工中的应用
案例一：压差计测量容器内静压
在化工工艺中，为了监控容器内的压力分布，常常会使用压差计。以下是一个利用静力学原理分析压差计读数与容器高度之间关系的案例。
问题描述：
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ρ；容器及测压导管中均充满水。试求：
- 读数R与H之间的关系；
- A点和B点静压强之间的关系。
解答步骤：
- R与H之间的关系： 根据静力学原理，两容器内的液体压强差等于两容器底部压差计指示液柱高度差。 公式表示为：PA – PB = ρgR 由于PA = PB = ρ，且ρgH = ρgR，因此R = H。
- A点和B点静压强之间的关系： 由于ρ > ρ，故PA > PB。 由上述关系可知，PA – PB = ρg(H) > 0，因此PA > PB。 流体力学在化工中的应用
案例二：流量与阻力损失计算
在化工流程中，流体的流动特性对于设备设计和工艺控制至关重要。以下是一个利用流体力学原理计算流量与阻力损失的案例。
问题描述：
水以3.77×10^-3 m³/s的流量流经一扩大管段。细管直径d=40mm，粗管直径D=80mm，倒U形压差计中水位差R=170mm。求水流经该扩大管段的阻力损失Hf，以JN表示。
解答步骤：
- 确定流速： 根据流量公式：Q = vA，其中A为管道截面积，v为流速。 细管截面积：A1 = π(d/2)² = π(0.04/2)² = 0.0051 m² 粗管截面积：A2 = π(D/2)² = π(0.08/2)² = 0.02 m² 细管流速：v1 = Q/A1 = 3.77×10^-3 m³/s / 0.0051 m² ≈ 0.735 m/s 粗管流速：v2 = Q/A2 = 3.77×10^-3 m³/s / 0.02 m² = 0.1885 m/s
- 计算阻力损失： 使用伯努利方程：p1 + 1/2ρv1² + ρgh1 = p2 + 1/2ρv2² + ρgh2 已知：p1 = p2 = 1000 kg/m³，h1 = h2 = 0，R = 170 mm 阻力损失Hf = h2 – h1 = (p2 – p1) / ρg + (1/2ρ)(v2² – v1²) 代入数据计算得：Hf ≈ 1.70 m 往复泵的工作原理与类型
案例三：往复泵工作原理与分类
往复泵是一种常见的化工用泵，其工作原理是将液体吸入和排出，实现流体的输送。
工作原理：
往复泵的工作原理是利用活柱的往复运动，直接将压强能转化为液体动能。
类型：
按动力来源可分为电动往复泵和汽动往复泵；按作用方向可分为单动往复泵和双动往复泵。
通过上述案例分析，我们可以看到化工原理在工程实践中的应用。理解并掌握这些原理对于化工行业从业人员来说至关重要。
【结语】
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