化工原理课后答案

3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？

解：KPa

.1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝

1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。

解：

kPa

Pa gm

ρgR ρp gh

ρgh ρp 53529742.70632.600378

.081.990045.081.9106.133

00==-=⨯⨯-⨯⨯⨯=-==+

1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。

解: (1) 大管: mm 476⨯φ (2) 小管: mm 5.357⨯φ

质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50

68

(69.0)(

222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。

解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～

2-2’间列柏努力方程:

简化: g W u H f /)2

1

(2

2∑+=

1-14．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa （表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa （表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m ，管内径为140mm ，丙烯密度为600kg/m 3

。现要求输送量为40×

103kg/h ，管路的全部能量损失为150J/kg （不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。

解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:

简化:

f e W u p

g Z W p ∑+++

=+2

22

21

2

1ρρ

∴ 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中

1-16．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×2.5mm 。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa 。当阀门全开时，压力表的读数为75 kPa ，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为2

u W f =∑J/kg （u 为水在管内的流速）

。试求： （1）高位槽的液面高度；

（2）阀门全开时水在管内的流量（m 3

/h ）。 解: (1) 阀门全关,水静止 (2) 阀门全开:

在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程:

题14 附图

h

题16 附图

1

简化: f W u p g Z ∑++=

222

12

1ρ 解之: s m u /414.12=

∴ 流量: s m u d V s /10776.1414.104.0785.04

33222-⨯=⨯⨯==

π

1-17．附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3，循环量为45 m 3/h 。管路的内径相同，盐水从A 流经两个换热器至B 的压头损失为9m ，由B 流至A 的压头损失为12m ，问：

（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？

（2）若A 处压力表的读数为153kPa ，则B 处压力表的读数为多少？ 解: (1) 对于循环系统: (2) B A →列柏努力方程: 简化:

fAB B B A h Z g

p

g p ∑++=ρρ ∴ B 处真空度为19656 Pa 。

1-23．计算10℃水以2.7×10－3m 3/s 的流量流过φ57×3.5mm 、长20m 水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的粗糙度为0.5mm ）

解: s m d V u s /376.105

.0785.0107.2785.02

3

2=⨯⨯==- 10℃水物性: 查得 038.0=λ

1-25．如附图所示，用泵将贮槽中20℃的水以40m 3/h 的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m ，输送管内径为100mm ，管子总长为80m （包括所有

题17 附图

局部阻力的当量长度）。已知水的密度为998.2kg/m 3，粘度为1.005×10-3Pa ·s ，试计算泵所需的有效功率。ε=0.2

解: s m d πq u V /415.11.0785.0360040

4

22=⨯=

= ε/d=0.2/100=0. 002

在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:

简化: f e W g Z W ∑+=2

而: kg J u d l l λ

W e f /42.182

415.11.080023.022

2=⨯⨯=∑+=∑ 1-28．如附图所示，密度为800 kg/m 3、粘度为1.5 mPa ·s 的液体，由敞口高位槽经φ114×4mm 的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa （表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5m/s ，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度d ε＝0.002，试计算两槽液面的垂直距离z ∆。

解: 在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:

简化: f W p Zg ∑+=

∆ρ

2

由 002.0=d ε ,查得026.0=λ

管路中: 进口 5.0=ξ

90℃弯头 75.0=ξ 2个 半开闸阀 5.4=ξ

题23 附图

题26 附图