化工基础习题解答《流体流动过程及流体输送设备》(张近主编).pdf

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1、化工基础流体流动过程及流体输送设备1、某合成氨工艺以煤为原料的气化法生产中，制得的半水煤气组成为：H242%，N221.5%，CO27.8%，CH41.5%，CO27.1%，O20.1%（均为体积分数），求表压为88.2kPa，温度为25℃时，混合气体的密度。解：解法一：先求混合的摩尔质量；Mm=(M·y)H2+(M·y)N2+(M·y)CO+(M·y)CH4+(M·y)CO2+(M·y)O2=2×0.42+28×0.215+28×0.278+16×0.015+44×0.071+32×0.001=18.04kg/kmolMP18.04(101.388.2)×+3ρ===1

2、.38kgm/RT8.314(27325)×+解法二：先算出在操作温度和压力下各纯组分的密度，然后再按组分的摩尔分数叠加。解法略。2、套管换热器的内管为φ25mm×2.5mm，外管为φ57mm×3.5mm的无缝钢管。液体以5400kg/h的3-3流量流过环隙。液体的密度为1200kg/m，粘度为2×10Pa·s。试判断液体在环隙流动时的流动形态。解：设大管内径为d1，小管外径为d2流体在环隙流动当量直径为：de=d1-d2d1=0.057-0.0035×2=0.05mm，d2=0.025mm；de=0.05-0.025=0.025mm4V4W45400×u====0.85

3、m/s222222ππdd−π()dd−ρ3.14(0.05×−××0.025)120036001212duρ0.0250.851200××Re===12740>4000属湍流−3μ210×3、现要求将原油以一定流量，通过一条管道由油库送往车间，并保证原油在管道中呈层流流动，现分别提出如下措施：（1）管道长度缩短20%；（2）管径放大20%；（3）提高原油温度使原油粘度下降20%，而假设密度变化不大，可忽略不计。问上述措施分别可使由于管道沿程摩擦而损失的机械能比原设计降低百分之几？ulμ解：层流流动的摩擦损失为：Σ=h32f2dρ（1）、∵l1=0.8l；∴Σhf1=0.

4、8Σhf；Δ(Σhf)=Σhf-Σhf1=0.2Σhfulμμul（2）、∵d1=1.2d；∴Σ=hhf13222=0.694(32×)=0.694Σf；(1.2)ddρρΔ(Σhf)=Σhf-Σhf1=0.306Σhf（3）、μ1=0.8μ；∴Σhf1=0.8Σhf；Δ(Σhf)=Σhf-Σhf1=0.2Σhf-14、用泵将密度为850kg·m的某液体从低位槽打到高位槽。低位槽据地面高2m，管子出口距地面-1-1高20m，管路阻力损失为30J·kg，泵入口流速为0.915m·s入口管径为φ89mm×6mm，出口管径为φ60mm×4mm，求泵有效功率。解：如图选取低位槽液

5、面为1-1面，高位槽为2-2面，地面为计算基准面，在1→2列柏努利方程，得：1122pp12gzu+++=+++wgzuΣw20m11ef2222ρρ2m-1z1=2m；z2=20m；u1=u2≈0；p1=p2=0（表压）；wf=30J·kg；122()pp21−代入上式得：wgzz=−+−+()()uu+Σwef21212ρ−1wJ=×−+=9.81(202)30206.58⋅kgeπ223.14−1mV==⋅·ρρdu⋅=×××=0.0770.9158503.62kgs⋅ss142Ne=we·ms=206.58×3.62=747.79（W）-35、用离心泵经φ57mm

6、×3.5mm的钢管，将敞口贮罐内的有机溶剂（粘度为20×10）Pa·s，密度为-3800kg·m），输送到反应器中，设贮罐内液面离反应器内液面高度保持16m，见附图。已知钢管总-2长度（包括局部阻力当量长度）为25m，反应器内压力恒定为4kgf·m（表压），有机溶液输送量为3-16.6m·h，试确定泵提供的压头。22解：如图选取截面1，2计算基准面为敞口贮罐液面，压力以表压表示。在1→2列柏努利方程，得：16m1122pp12zu+++H=zu+++H11ef2222ggρρgg-2z1=0m；z2=16m；u1=u2≈0；p1=0(表压)；p2=4kgf·m(表压)；1

7、1L=25m；习题5附图44V×6.6−1u===0.934ms⋅22πd3.140.05××3600duρ0.050.×9348×00Re===1868<2000−3μ2010×−332⋅⋅⋅ulμ320.934252010××××H===0.76mf22ρgd8009××.810.50449.8110××H=+16+=0.7666.76(m液柱)e8009.81×6、欲建一水塔向某工厂供水，如图所示，从水塔到工厂的管长（包括局部阻力当量长度）为500m，3-1最大流量为0.02m·s。管出口处需保持10m水柱的压头（表压）