化工基础张近习题解答

化工基础习题解答（第二版张近主编）

第3章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%，%，%，%，%，%（均为体积分数），求表压为，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；

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。6、套管换热器的内管为φ25mm×，外管为φ57mm× 的无缝钢管。液体以5400kg/h 的流量流过环隙。液体的密度为1200kg/m3，粘度为2×10-3Pa·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：d e=d1-d2

7、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？

8、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，最大流量为·s-1。管出口处需保持10m 水柱

的压头（表压）。若摩擦系数λ=，求：(a)当管

内流速为m·s-1，所需管径及塔高；(b)当管内

流速为4 m·s-1，所需管径及塔高；(c)由(a)、(b)计算结果，分析满足一定流量时，塔高与管径的关系。

解：如图选取1，2 截面，计算基准面为管出口水平面。压力以表压表示。

在1→2 列柏努利方程，得：

9、用离心泵经φ57mm× 的钢管，将敞口贮罐内的有机溶剂（粘度为20×10-3）

Pa·s，密度为800 kg·m-3），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-2（表压），有机溶液输送量

为·h-1，试确定泵提供的压头。

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：

10、用泵将密度为850kg·m-1的某液体从低位槽打到高位槽。低位槽据地面高2m，管子出口距地面高20m，管路阻力损失为30J·kg-1，泵入口流速为·s-1，入口管径为φ89mm×6mm，出口管径为

φ60mm×4mm，求泵的有效功率。

解：如图选取低位槽液面为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：

11、如图所示，槽内水位维持不变，槽底

部与内径为100mm 的钢管联结，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m， B 处装有一个指示剂为汞的U 型管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。

(1)当阀门关闭时读数R=600mm，

h=1500mm。阀门部分开启时，测得

R=400mm，h=1400mm，管路的摩擦系数取λ=，入口处局部阻力系数取ξ=，问管内流量为多少m3/h？

(2)阀门全开时（取闸阀全开l e/d=15，λ=），问压差计测压点B 处的静压强为多少kPa（表压）？

解：(1) a、首先根据当阀门关闭时R，h 求水槽液面到出口处的垂直距离H。

根据流体静力学方程

解得：H=。

b、当阀门部分开启时B 点的压力为

在1→B 列柏努利方程，0-0 面为计算基准面