化工原理习题

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1、6．某流化床反应器上装有两个U形管压差计，如本题附图所示。测得R1＝400mm，R2＝50mm指示液为汞。为防止汞蒸气向空间扩散，在右侧的U形管与大气连通的玻璃管内装入一段水，其高度R3＝50mm。试求A、B两处的表压力。解:l0．在如本题附图所示的贮油罐中装有密度为960kg/m3的油品，油面距罐底的高度为9.6m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760mm的人孔，其中心距罐底800mm，人孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23Mpa，问至少需要几个螺钉?解：人孔中心处压力为：则人孔平均受力为:每个螺钉可以承受的力为：需要的螺钉数目为：12．某厂用

2、φ114×4.5mm的钢管输送压力P＝2.0MPa(绝压)、温度为20℃的空气，流量为6300m3/h(标准状况)。试求空气在管道中的流速、质量流速和质量流量。解：质量流量为：操作状态下气体密度为：操作状况下气体流速为：气体质量流速为：截面面积为：13．从容器A用泵B将密度为890kg/m3的油品输送到塔C顶部。容器内与塔顶的表压力如本题附图所示，管子的规格为114×4mm。油品的输送量为5.4xl04kg·h-1，输送管路的全部阻力损失为122J·kg-1，试求泵的有效功率。解：管内流体的流速：以容器A的液面为截面1，以塔C为截面2；以地面为基准水平面。在1-2截面间列柏努利方程：

3、整理得：16．如本题附图所示，为丙烯精馏塔的回流系统，即回流罐内的丙烯通过回流管返回至精馏塔顶。精馏塔顶的操作压力为1.3MPa(表压)，回流罐内液面上方压力为2.0MPa(g)。塔内回流管口距回流罐内液面的垂直距离为30m，回流管内径为140mm，丙烯精馏塔的回流量为4×104kg/h，丙烯的密度为600kg/m3回流管路的全部阻力损失为150J/kg，试问将丙烯从回流罐送到精馏塔顶是否需要泵。16．解：以回流罐液面为基准水平面不需要加泵。塔顶部：回流罐：18．求出下列流体在57×3.5mm的管内流动时如果保持层流状态允许的最大平均流速。(1)20℃的水；(2)粘度为35mPa·s

4、及相对密度为0.963的重油；(3)20℃和0.1MPa下的空气。解：⑴查得：20℃时水的粘度μ＝1.005×10-3Pa·s，ρ＝998.2kg/m3取Re=2000则：⑵⑶查得：20℃时空气的粘度μ＝18.1×10-6Pa·s，ρ＝1.205kg/m3或：20．用泵将冷却水从水池输送到冷却塔，已知从水池到泵的吸入口管路的管径为114×4mm、长度为10m，在吸入段管路上有1个90°标准弯头、1个吸滤底阀；从泵的出口到冷却塔顶喷嘴的管路的管径为88.5×4mm、长度为36m，在排出段管路上有2个标准90°弯头1个1/2开度的闸阀。已知水温为20℃，塔内压力为69kPa(表压)，喷嘴

5、进口处的压力比塔内压力高lOkPa，输送管道的绝对粗糙度均为0.2mm；其它数据如本题附图上所示。要求水的流量为56m3/h，求泵所需的有效功率Pe。解：查得：20℃时水的粘度μ=1.005×10-3Pa·s，密度ρ＝998.2kg/m3吸入管路流速：排出管路流速：取地面为参考水平面，如图在1－1和2－2之间列柏努利方程：其中：z1=-2m，p1=0，u1=0z2=21m，p2=69+10=79kPa，u2=3.06m/s查得：90°弯头阻力系数ζ=0.75底阀阻力系数ζ=1.5半开闸阀阻力系数ζ=4.5查得：代入柏努利方程得：21．一定流量的液体在圆形直管内作层流流动。若管长和液体

6、物性不变，而管径减至原来的l/2，问阻力损失为原来的多少倍。解：层流时，由哈根－泊谡叶公式知：如则：22．液体在光滑圆形直管内作湍流流动。若液体的物性、管长和管径均不变，而流量增至成的2倍，问阻力损失为原来的多少倍(设两种情况下，雷诺数均在3×103～1×105范围内)解：对光滑管：若则：即：由范宁公式：23．有一管壳式换热器，外壳内径为300mm，内装有60根管径为25×2mm的光滑管组成的管束。空气以3000m3·h-1的流量在管外平行流过，空气的平均温度为30℃，换热器长度为4m。试估算空气通过换热器时的压力降。解：30℃空气的物性：以光滑管形式来确定λ：则25．如图粘度为30

7、mPa·s、密度为900kg/m3的液体自容器A流过内径为40mm的管路进入容器B。两容器均敞口，液面恒定。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m(均包括局部阻力的当量长度)。当阀门全关时阀前、阀后的压力表上读数分别为88kPa和44kPa。现将阀门开至1/4开度，此时阀门的当量长度为30m，试求；(1)管路的流量；(2)阀前、阀后压力表上的读数如何变化，为什么?解：阀门全关时，可由静力学方程计算两槽液位高度：A槽：B槽：⑴取0－0为基准水平面，在