化工原理例题
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u1 2.2m/s
Z 0 g P 0 1 2 u 0 2 W Z 2 g P 2 1 2 u 2 2h0 2 f
WZ2g h0 f21 19.8 . 12 3u1 2 W22 J/1 kg
例：粘度为30mPa.s 、密度为900kg/m3的某油品自容 器A流过内径40mm的管路进入容器B 。两容器均为敞 口，液面视为不变。阀前管长50m，阀后管长20m（均 包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前 后的压力表读数分别为8.83kPa和4.42kPa。现将阀门 打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求管 路中油品的流量。
故混合液的平均比热为 Cp,m 0.42.6832 0.64.1918 79.6KJ /(KmolgoC)
则进料热状况 q r Cpt 38560 79.6 (75.3 40) 1.700733
r
38560
.
(2) 若原料液流量为 100kmol/h,馏出液组成为 0.95,釜液组成为 0.04(以上均为
例
.
注意使用标准单位
.
例题：某厂利用喷射泵输送氨。管中稀氨水的质量流 量为1×104kg/h，密度为1000kg/m3，入口处的表压 为147kPa。管道的内径为53mm，喷嘴出口处内径 为13mm，喷嘴能量损失可忽略不计，试求喷嘴出 口处的压力。
.
.Leabharlann Baidu
例题：用泵将水槽中水打到高位槽。泵入口处真空表读数为 31925Pa，管路阻力∑hf0-2=23u2，管路阻力∑hf0-1=4u2 。 问题 （1）管内流速？
.
zAp1gpa
8.83 1301m 0 9009.81
zBp21gpa
4.421305m 9009.81
在A~A′与B~B′截面间列柏努利方程
zAg1 2uA 2pAzBg1 2uB2pB W f
(zAzB)gW f ld leu 22
由于该油品的粘度较大，可先设其流动为层流，则：
64 64 Re du
d0.087m4 u1.8m 5/s
0.025
.
R e1.6215 0
.
.
例：用某离心泵以40 m3/h的流量将贮水池中65℃的 热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水 池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头之 前需要维持49 kPa的表压强，喷头入口较贮水池 水面高8 m。吸入管路和排出管路中压头损失分别 为l m和5 m，管路中的动压头可以忽略不计。试 选用合适的离心泵，并确定泵的安装高度。当地 大气压按101.33kPa计。
易挥发组分的摩尔分数),回流比为 2.5。试求产品的流量、精馏段的下降液体流
量和提馏段的上升蒸气流量。假设塔内气、液相均为恒摩尔流动;
解：由全塔物料衡算知
F=D+W
F xF DxD WxW
解得
D F (xF xW ) 100 (0.4 0.04) 39.6kmol / h
xD xW
0.95 0.04
.
在贮槽液面与喷头进口截面间列柏努利方程：
.
根据流量和压头，输送流体为水，选择IS-80-65-125 型水泵。其必需气蚀余量为3m
.
例: 在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇 0.4 与水 0.6(均为摩尔分数)的
溶液,试求(1)进料温度为 40℃下的 q 值;
解: (1) 由甲醇~水溶液的平衡下数据知道原料液的泡点温度为 75.3oC ，
.
pA pB 0
uAuB 0
(zAzB)g6 d u 4 l d leu 2 232 (d l 2 le)u
u d 3 2(z ( 2 l A z B le ) ) g 3 0 . 0 3 2 2 4 9 1 0 3 0 0 ( 1 (5 0 5 0 ) 3 0 9 .8 2 0 ) 1 0 0 .7m 3 /s6
d 5 2.041104
d0.08m6
u0.0 d21 40 0 .1 0 .05 1 8 2 4 6 1.9 1m 1 5 /s
R e d u0 .01 8 1 16 0 3 0 1 0 .90 1 1 .6 4 150
0.2103 0.0023
d 0.086
查表得：λ =0.025，不符假设。以 此λ值重新试算。
uVds 2
4036000.01415
0.78d52 d2
4
480 1 (0.014)215
d29.81 d
hf
l
d
u2 2g
d52.04 114 0
先假设摩擦系数λ，由试差方程求出d，然后计算u、Re和λ ； 若与原假设相符，则计算正确；若不符，则需重新假设，直至 查得的值与假设值相符为止。
.
假设λ =0.023，由试差方程解得：
校验 R ed u0.03 4 9 0 10 0 3 0 .0 73 8 68 .2 3 2000
V S 4 d 2 u 0 . 7 0 8 . 0 2 5 0 4 . 7 9 3 . 2 6 1 4 4 m 0 3 4 / s 3 . 3 m 3 2 /h 8
.
例 常温水在一根水平钢管中流过，管长为80m ，要求输水量为40m3/h，管路系统允许的压头 损失为4m，取水的密度为1000kg/m3，粘度为 1×10-3 Pa·s，试确定合适的管子。（设钢管的 绝对粗糙度为0.2mm）
（2）泵所做的功？
.
例题：真空表读数31925Pa，管路阻 力∑hf0-2=23u2，管路阻力∑hf0-1=4u2 。 问题 1）管内流速？2）泵所做的功？
Z 0gP 0 1 2u 0 2 Z 1 gP 1 1 2u 1 2 h f0 1
0Z1gP 11 2u12 h0f1
09.8 11 30 10 91 20 2 u1 2 54u1 2
查得 75.3℃时甲醇和水的汽化热分别为 1055 KJ / kg 和 2320KJ/kg
故原料液的汽化热为m 0.4105532 0.6 232018 38560KJ / kg 进料温度为 40 oC ，泡点温度为 75.3oC ，故平均温度为 57.7 oC
查得 57。7 oC 时，甲醇和水的比热分别为 2.68KJ/(kg g oC)和4.19KJ /(kggoC)
Z 0 g P 0 1 2 u 0 2 W Z 2 g P 2 1 2 u 2 2h0 2 f
WZ2g h0 f21 19.8 . 12 3u1 2 W22 J/1 kg
例：粘度为30mPa.s 、密度为900kg/m3的某油品自容 器A流过内径40mm的管路进入容器B 。两容器均为敞 口，液面视为不变。阀前管长50m，阀后管长20m（均 包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前 后的压力表读数分别为8.83kPa和4.42kPa。现将阀门 打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求管 路中油品的流量。
故混合液的平均比热为 Cp,m 0.42.6832 0.64.1918 79.6KJ /(KmolgoC)
则进料热状况 q r Cpt 38560 79.6 (75.3 40) 1.700733
r
38560
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(2) 若原料液流量为 100kmol/h,馏出液组成为 0.95,釜液组成为 0.04(以上均为
例
.
注意使用标准单位
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例题：某厂利用喷射泵输送氨。管中稀氨水的质量流 量为1×104kg/h，密度为1000kg/m3，入口处的表压 为147kPa。管道的内径为53mm，喷嘴出口处内径 为13mm，喷嘴能量损失可忽略不计，试求喷嘴出 口处的压力。
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.Leabharlann Baidu
例题：用泵将水槽中水打到高位槽。泵入口处真空表读数为 31925Pa，管路阻力∑hf0-2=23u2，管路阻力∑hf0-1=4u2 。 问题 （1）管内流速？
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zAp1gpa
8.83 1301m 0 9009.81
zBp21gpa
4.421305m 9009.81
在A~A′与B~B′截面间列柏努利方程
zAg1 2uA 2pAzBg1 2uB2pB W f
(zAzB)gW f ld leu 22
由于该油品的粘度较大，可先设其流动为层流，则：
64 64 Re du
d0.087m4 u1.8m 5/s
0.025
.
R e1.6215 0
.
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例：用某离心泵以40 m3/h的流量将贮水池中65℃的 热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水 池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头之 前需要维持49 kPa的表压强，喷头入口较贮水池 水面高8 m。吸入管路和排出管路中压头损失分别 为l m和5 m，管路中的动压头可以忽略不计。试 选用合适的离心泵，并确定泵的安装高度。当地 大气压按101.33kPa计。
易挥发组分的摩尔分数),回流比为 2.5。试求产品的流量、精馏段的下降液体流
量和提馏段的上升蒸气流量。假设塔内气、液相均为恒摩尔流动;
解：由全塔物料衡算知
F=D+W
F xF DxD WxW
解得
D F (xF xW ) 100 (0.4 0.04) 39.6kmol / h
xD xW
0.95 0.04
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在贮槽液面与喷头进口截面间列柏努利方程：
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根据流量和压头，输送流体为水，选择IS-80-65-125 型水泵。其必需气蚀余量为3m
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例: 在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇 0.4 与水 0.6(均为摩尔分数)的
溶液,试求(1)进料温度为 40℃下的 q 值;
解: (1) 由甲醇~水溶液的平衡下数据知道原料液的泡点温度为 75.3oC ，
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pA pB 0
uAuB 0
(zAzB)g6 d u 4 l d leu 2 232 (d l 2 le)u
u d 3 2(z ( 2 l A z B le ) ) g 3 0 . 0 3 2 2 4 9 1 0 3 0 0 ( 1 (5 0 5 0 ) 3 0 9 .8 2 0 ) 1 0 0 .7m 3 /s6
d 5 2.041104
d0.08m6
u0.0 d21 40 0 .1 0 .05 1 8 2 4 6 1.9 1m 1 5 /s
R e d u0 .01 8 1 16 0 3 0 1 0 .90 1 1 .6 4 150
0.2103 0.0023
d 0.086
查表得：λ =0.025，不符假设。以 此λ值重新试算。
uVds 2
4036000.01415
0.78d52 d2
4
480 1 (0.014)215
d29.81 d
hf
l
d
u2 2g
d52.04 114 0
先假设摩擦系数λ，由试差方程求出d，然后计算u、Re和λ ； 若与原假设相符，则计算正确；若不符，则需重新假设，直至 查得的值与假设值相符为止。
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假设λ =0.023，由试差方程解得：
校验 R ed u0.03 4 9 0 10 0 3 0 .0 73 8 68 .2 3 2000
V S 4 d 2 u 0 . 7 0 8 . 0 2 5 0 4 . 7 9 3 . 2 6 1 4 4 m 0 3 4 / s 3 . 3 m 3 2 /h 8
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例 常温水在一根水平钢管中流过，管长为80m ，要求输水量为40m3/h，管路系统允许的压头 损失为4m，取水的密度为1000kg/m3，粘度为 1×10-3 Pa·s，试确定合适的管子。（设钢管的 绝对粗糙度为0.2mm）
（2）泵所做的功？
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例题：真空表读数31925Pa，管路阻 力∑hf0-2=23u2，管路阻力∑hf0-1=4u2 。 问题 1）管内流速？2）泵所做的功？
Z 0gP 0 1 2u 0 2 Z 1 gP 1 1 2u 1 2 h f0 1
0Z1gP 11 2u12 h0f1
09.8 11 30 10 91 20 2 u1 2 54u1 2
查得 75.3℃时甲醇和水的汽化热分别为 1055 KJ / kg 和 2320KJ/kg
故原料液的汽化热为m 0.4105532 0.6 232018 38560KJ / kg 进料温度为 40 oC ，泡点温度为 75.3oC ，故平均温度为 57.7 oC
查得 57。7 oC 时，甲醇和水的比热分别为 2.68KJ/(kg g oC)和4.19KJ /(kggoC)