化工单元操作与控制(杨成德)09187习题解答项目一

化工单元操作与控制

习题集

顾晓吴，郑剑编

健雄职业技术学院

化学工程与生物技术系

化工技术工程中心

目录

项目一输送系统的操作与设计 (1)

项目二换热系统的操作与控制 (9)

项目三过滤设备的操作与控制 (19)

项目四干燥设备的操作与控制 (21)

项目五蒸馏系统的操作与控制 (28)

项目六吸收系统的操作与控制 (37)

项目七萃取系统的操作与控制 (49)

习题1 附图

1

2

h 1

项目一 输送系统的操作与设计

1． 根据附图所示的双液体U 管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m 3和998 kg/m 3，压差计的读数R ＝300mm 。两扩大室的内径D 为60mm ，U 管的内径d 为6mm 。

解：已知d=6mm, D=60mm, R=300mm=0.3m, ρ水=998kg/m 3, ρ液=920kg/m 3。由U 型管压力计可知，右边的液面较左面的液面高度差为 mm

m D d R h 3003.04

/601463004/142222==⋅⋅⋅⋅=⋅⋅=ππππ

()()).6Pa(256300.081.99203.09.81920998gh gR 表压油油水=⨯⨯+⨯⨯-=+-=∴ρρρP

2． 为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。已知煤气压力为10kPa （表压），试求水封管插入液面下的深度h 。 解：已知P=10Kpa ，ρ=998kg/m 3，由公式gh P ρ=可知：

02m .19.8)/(9981010g /P h 3=⋅⨯==ρ

3． 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：已知V s =9 m 3/h, ρ=1831 kg/m 3, d 1=76mm-4mm ⨯2=68mm=0.068m,

d 2=57mm-3.5mm ⨯2=50mm=0.05m, 故可得

(1) 4.58kg/s 16479kg/h 18319V m m s s2s1==⋅=⋅==ρ (2)689m/s .0h /4m .24794/068.0.1439

4/d V u 22

1s s1==⋅==

π 27m/s .1h /7m .45834

/05.0.1439

4/d V u 2

22s s2==⋅==

π (3))/(8.12614

/068.014.3 4.58

4/m m G 22

21s11s11s m kg d A ⋅=⋅===

π )/(8.23334

/05.014.3 4.584/m m G 2

2

22s22s22s m kg d A ⋅=⋅===

π 4． 在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80×103 Pa ，在北京操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，

真空表的读数应为多少？兰州地区的平均

习题2 附图

大气压强为85.3×103 Pa ，天津地区的平均大气压强为101.33×103 Pa 。 解：已知P 01=85.3⨯103Pa ，P 02=101.33⨯103Pa ，P 真1=80⨯103Pa ；所以

Pa 105.31080-103.853

331

01011⨯=⨯⨯=-=⇒-=真绝绝真P P P P P P Pa 1096.03105.3-1033.101

333022⨯=⨯⨯=-=绝真P P P 5． 某设备的进、出口压强分别为1200mmH 2O （真空度）和1.6at （表压）。若当地大气压为760mmHg ，求此设备进、出口的压强差。（用SI 制表示） 解：已知P 0=101.33kPa=101.33⨯103Pa, h 真=1200mm=1.2m ，

P 表=1.6at=1.6⨯101.33⨯103=162.13⨯103Pa; ρ=103kg/m 3。

kPa P P 89.57Pa 1089.5712008.910001033.101gh 3301=⨯=⋅⋅-⨯=-=真ρ k P a Pa P P P 46.26310263.4610162.131033.101

33302=⨯=⨯+⨯=+=表

k P a Pa P 88.1731088.7311057.891046.263333=⨯=⨯-⨯=∆

6．

敞口容器内装有3.5m 深的油，该油的密度为920kg/m 3，求容器底部的压

力?

解：已知P 0=101.33kPa=101.33⨯103Pa, h =3.5m ，ρ=920kg/m 3，故 132.88kPa Pa 10132.885.38.99201033.101

gh 330=⨯=⋅⋅+⨯=+=ρP P 7． 用附图所示的U 形管压差计测量管道A 点的压强，U 形管压差计与管道的连

接导管中充满水。压差计内指示液为汞，读数R =120mm ，当地大气压为101.3kPa 。 试求A 点的绝对压强。

解：已知 P 0=101.33kPa=101.33⨯103Pa, h =3.5m ， ρ水=1000kg/m 3，

ρ汞=13600kg/m 3， R=120mm=0.12m ， h 1=1.2-R=1.2-0.12=1.08m 。 由图可知，

11A gh 水ρ+=P P gR P P P P 汞ρ+===0321

kPa

Pa gR

P P 127910127912.08.91360008.18.910001033.101gh 3310A =⨯=⨯⨯+⨯⨯+⨯=++=∴汞水ρρ阿 8． 如附图所示，用一倒U 形管压差计测定输水管AB

两点间的压差，指示剂为空气，读数为300mm ，试计算A 、B 两点的压差为多少？

解：已知ρ水=1000kg/m 3，R=300mm=0.3m ，

()Pa

gR gR P 31094.23.08.91000⨯=⋅⋅=≈-=∆水空水ρρρ

9． 如附图所示，用U 形管压差计测量密封容器中液体上方的压力。已知液体的密度为1000kg/m 3，压差计内指示液为汞，h =3m ，h 1=1.3m ，h 2=1m ，当地大气压为101.3kPa 。求液面上方的表压和绝压各为多少？

P 1 P 2 P 3

题7 附图

习题8附图