化工原理作业问题详解
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3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa，在
甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa。若改在乙地区操作，真空表的
读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？
解：（1）设备绝对压力
绝压=大气压-真空度=()kPa
3.
65
Pa
10
20
10
3.
853
3=
⨯
-
⨯
（2）真空表读数
真空度=大气压-绝压=()kPa
03
.
36
Pa
10
3.
65
10
33
.
1013
3=
⨯
-
⨯
5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U管压差计。读数分别为R1=500 mm，R2=80 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U管与大气连通的玻璃管灌入一
段水，其高度R3=100 mm。试求A、B两点的表压力。
解：（1）A点的压力
()（表）
Pa
10
1.165
Pa
08
.0
81
.9
13600
1.0
81
.9
10004
2
汞
3
水
A
⨯
=
⨯
⨯
+
⨯
⨯
=
+
=gR
gR
pρ
ρ
（2）B点的压力
()（表）
Pa
10
7.836
Pa
5.0
81
.9
13600
10
165
.14
4
1
汞
A
B
⨯
=
⨯
⨯
+
⨯
=
+
=gR
p
pρ
13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至
精馏塔3的中部进行分离。已知储罐液面维持恒定，其上方压力
为1.0133⨯105 Pa。流体密度为800 kg/m3。精馏塔进口处的塔压
力为1.21⨯105 Pa，进料口高于储罐的液面8 m，输送管道直径
为φ68 mm ⨯4 mm，进料量为20 m3/h。料液流经全部管道的能
量损失为70 J/kg，求泵的有效功率。
解：在截面-A A'和截面-
B B'之间列柏努利方程式，得
22
1122
1e2f
22
p u p u
gZ W gZ h
ρρ
+++=+++∑
()
s
m
966
.1
s
m
004
.0
2
068
.0
4
14
.3
3600
20
4
π
kg
J
70
m
0.8
Pa
10
21
.1
Pa
10
0133
.1
2
2
2
f
1
1
2
5
2
5
1
=
⨯
-
⨯
=
=
=
=
≈
=
-
⨯
=
⨯
=
∑
d
V
A
V
u
h
u
Z
Z
p
p
；
；
；
；
()22
21
21e 21f 2
p p u u W g Z Z h ρ
--=
++-+∑
()()768.9W
W 173800360020kg J 175kg J 704.7893.146.2kg
J 700.88.92966.1800100133.121.1e s e 25=⨯⨯===+++=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+⨯++⨯-=W w N W e
19．用泵将2×104
kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持
25.9×103
Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管，总长为
35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器液面与管路出口的距离为17 m 。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。（已知溶液的密
度为1073 kg/m 3，黏度为6.3⨯10-4
Pas 。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm 。）
解：在反应器液面1-1，与管路出口侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，
为基准水平面，得
22
b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ+++=+++∑ （1）
式中 z 1=0，z 2=17 m ，u b1≈0 s m 43.1s m 1073
068.0785.036001024
242b2=⨯⨯⨯⨯==
ρ
π
d w
u p 1=-25.9×103
Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得
2
b221e 21f ()2u p p W g z z h ρ
-=-+++∑
=9.81×17+24312.+1073
109.253
⨯+
f
h ∑=192.0+f
h ∑
其中
f
h ∑=（λ+
e
L L d
+∑+∑ζ）2
b22
u
=Re b du ρμ
=3
0.068 1.4310730.6310-⨯⨯⨯=1.656×105
0044.0=d e
根据Re 与e /d 值，查得λ=0.03，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为