《化工基础》张近习题解答

化工基础习题解答（第一版张近主编）

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%，N221.5%，CO27.8% , CH41.5% , CO27.1%, 020.1% （均为体积分数），求表压为88.2kPa，温度为25C时，混合气体的密

度。

解：解法一：先求混合的摩尔质量；

MP RT 18.04x(101.3 + 88.2)

8.314x(273+25)

=13Zkg! m3

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 $ 25mm K 2.5mm外管为$ 57mrr K 3.5mm的无缝钢管。液体以 5400kg/h的流量流过环隙。液体的密度为1200kg/m 3，粘度为2X l0-3pas。试判断液体在环隙流动时的流动形态。

解：设大管内径为d i，小管外径为d2流体在环隙流动当量直径为：d e=d i-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

（包括局部阻力当量长度）为500m，最大流量为

管出口处需保持10m水柱的压头（表压）。若摩擦系数求：⑻当管内流速为1.05 ms1，所需管径及塔高；（b）当为4 m・s1，所需管径及塔高；（c）由（a）、（b）计算结果，分厂的管长0.02m3s-1 入

=0.023，管内流速

定流量时，塔高与管径的关系。

解：如图选取1，2截面，计算基准面为管岀口水平面压表示。

在1宀2列柏努利方程，得：

9、用离心泵经$ 57mmx 3.5mm的钢管，将敞口贮机溶剂

（粘度为20X 10-3）

Pa s,密度为800 kg m-3），应器中，

设贮罐内液面离反应器内液面高度保持

附图。已知钢管总长度（包括局部阻力当量长度）反应器内压力恒定为 4kgf m-2（表压），有机溶液输 6.6m3 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，压表示。

在1宀2列柏努利方程，得：

10、用泵将密度为850kg m-1的某液体从低位位槽。低位槽据地面高2m，管子岀口距地面管路阻力损失为30J kg-1，泵入口流速为

0.915m s-1，入口管径为 $ 89mn X 6mm 岀口管

$ 60mm X 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

地面为计算基准面，在 1-2列柏努利方程，

11、如图所示，槽内水位维持不变，槽底部

100mm的钢管联结，管路上装有一个闸阀，路入口端

15m，B处装有一个指示剂为汞的 U 计，测压点与管路岀口端之间距离为20m。

⑴当阀门关闭时读数 R=600 mm， h=1500 mm。开启时，测得R=400 mm，h=1400 mm，管路的摩压力以表

=2x0.42+28x0.215+28x0.278+16x0.015444x0,071+32x0.001=18,（Mkg/kmol

罐内的有

输送到反

16m，见

为 25m，

送量为

压力以表

槽打到高

高 20m，

径为

2-2 面,

得：

与内径为

阀前离管

型管压差

阀门部分

擦系数取

2=0.02，入口处局部阻力系数取旨0.5，问管内流量为多少 m3/h ?

⑵阀门全开时（取闸阀全开l e/d=15, 2=0.018），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求水槽液面到岀口处的垂直距离H。

根据流体静力学方程

解得： H=6.66m。

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