题目

3.某流化床反应器上装有两个U管压差计,如本题附图所示。测得 _(1)=400mm _(2)=50mm, 指示液-|||-为水银。为防止水银蒸气向空间扩散,于右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水,其高度 _(3)=-|||-50mm。试求A、B两处的表压强。[答: _(A)=7.16times (10)^3(P)_(a) 表压), _(B)=6.05times (10)^4(P)_(a) 表压)]-|||-4.本题附图为远距离测量控制装置,用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出-|||-口的距离 =1m, U管压差计的指示液为水银,煤油的密度为 /(m)^3 试求当压差计读数 R=68mm-|||-时,相界面与油层的吹气管出口距离h。[答: =0.418m-|||-1 压缩空气-|||-P-|||-+ k-|||-煤油 3分 4h-|||-h-|||-水 h-|||-习题4附图 习题5附图-|||-5.用本题附图中串联U管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压,U管压差计的指示液为水银,两U-|||-管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为: _(1)=2.3m _(2)=1.2m _(3)=2.5m 及h4-|||-=1.4m 锅中水面与基准面间的垂直距离 _(s)=3(m)_(0) 大气压强 _(a)=99.3times (10)^3(P)_(a) 试求锅炉上方水蒸气-|||-的压强p。(分别以Pa和 /(cm)^2 来计量)。[答: =3.64times (10)^5(P)_(a)=3.71kg/(cm)^2-|||-6.根据本题附图所示的微差压差计的读数,计算管路中气体的表压强-|||-p。压差计中以油和水为指示液,其密度分别为 /(m)^3 及 /(m)^3 管-|||-中油、水交界面高度差 =300mm 两扩大室的内径D均为60mm,U管内-|||-径d为66mm。-|||-当管路内气体压强等于大气压时,两扩大室液面平齐。[答: =2.57times -|||-10^2Pa(表压)]-|||-7.列管换热器的管束由121根 times 2.5mm 的钢管组成。空气以 9m/s-|||-速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50℃、压强为 times (10)^3Pa 表-|||-压),当地大气压为 .7times (10)^3Pa 试求:(1)空气的质量流量;(2)操作条件下-|||-空气的体积流量;(3)将(2)的计算结果换算为标准状况下空气的体积流量。-|||-答:(1) https:/img.zuoyebang.cc/zyb_8ff82aa6d5c94218711ac0900c208f02.jpg.09kg/s; (2) .343(m)^3/s; (3) .843(m)^3/s-|||-习题6附图-|||-1-|||-1-|||-A A`-|||-习题8附图-|||-B-|||-A -|||-习题9附图-|||-8.高位槽内的水面高于地面8m,水从 times 4mm 的管道中流出,管路出口高于地面2m。在本题特-|||-定条件下,水流经系统的能量损失可按 sum _(i=1)^n(b)_(i)=6.5(u)^2 计算,其中u为水在管内的流速, /se 试计算:-|||-(1) -A' 截面处水的流速;(2)水的流量,以 ^3n 计。[答:(1) .9m/s; (2) (m)^3(m)^2 本题附图为远距离测量控制装置,用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H = 1m,U管压差计的指示液为水银,煤油的密度为820Kg/㎥。试求当压差计读数R=68mm时,相界面与油层的吹气管出口距离h。分析:解此题应选取的合适的截面如图所示:忽略空气产生的压强,本题中1-1´和4-4´为等压面,2-2´和3-3´为等压面,且1-1´和2-2´的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解

本题附图为远距离测量控制装置,用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H = 1m,U管压差计的指示液为水银,煤油的密度为820Kg/㎥。试求当压差计读数R=68mm时,相界面与油层的吹气管出口距离h。
分析:解此题应选取的合适的截面如图所示:忽略空气产生的压强,本题中1-1´和4-4´为等压面,2-2´和3-3´为等压面,且1-1´和2-2´的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解

题目解答

答案

解:设插入油层气管的管口距油面高Δh
在1-1´与2-2´截面之间
P1 = P2 + ρ水银gR
∵P1 = P4 ,P2 = P3
且P3 = ρ煤油gΔh , P4 = ρ水g(H-h)+ ρ煤油g(Δh + h)
联立这几个方程得到
ρ水银gR = ρ水g(H-h)+ ρ煤油g(Δh + h)-ρ煤油gΔh 即
ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据
1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³)
h= 0.418m

解析

本题考察静力学方程在U管压差计中的应用，需通过压强平衡关系求解两相界面位置。关键在于：

  1. 确定等压面：1-1’与4-4’、2-2’与3-3’为等压面，且1-1’与2-2’压强相等。
  2. 建立压强平衡方程：利用煤油和水的静压力与水银柱压强差联立求解。
  3. 代数运算：通过代入已知密度和高度，解出相界面位置h。

步骤1：确定压强关系

  • 1-1’截面压强：$P_1 = \rho_{\text{水}} g (H - h) + \rho_{\text{煤油}} g (\Delta h + h)$
  • 2-2’截面压强：$P_2 = \rho_{\text{煤油}} g \Delta h$
  • 压差计压强差：$P_1 - P_2 = \rho_{\text{水银}} g R$

步骤2：联立方程消去$\Delta h$

将$P_1$和$P_2$代入压强差方程：
$\rho_{\text{水}} g (H - h) + \rho_{\text{煤油}} g (\Delta h + h) - \rho_{\text{煤油}} g \Delta h = \rho_{\text{水银}} g R$
化简得：
$\rho_{\text{水}} (H - h) + \rho_{\text{煤油}} h = \rho_{\text{水银}} R$

步骤3：代入已知数据

  • $\rho_{\text{水}} = 1000 \, \text{kg/m}^3$，$\rho_{\text{煤油}} = 820 \, \text{kg/m}^3$，$\rho_{\text{水银}} = 13600 \, \text{kg/m}^3$
  • $H = 1 \, \text{m}$，$R = 0.068 \, \text{m}$
    代入方程：
    $1000(1 - h) + 820h = 13600 \times 0.068$
    计算得：
    $1000 - 180h = 924.8 \quad \Rightarrow \quad h = \frac{1000 - 924.8}{180} = 0.418 \, \text{m}$