化工原理计算试题讲解学习
化工原理下册计算问题详解
j06a10013用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A ，在操作条件下，相平衡关系 为Y=mX 。
试证明：(L/V )min ＝m η，式中η为溶质A 的吸收率。
j06a10103一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，入塔气体中含A 1%(摩尔比)，经吸收后溶质A 被回收了80%，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m ，试求填料层所需高度。
j06a10104在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A ，进塔气体中溶质A 的含量为8%（体积%），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y =2.5x ，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：① 水溶液的出塔浓度； ② 若气相总传质单元高度为0.6 m ，现有一填料层高为6m 的塔，问该塔是否合用？注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。
j06a10105在 20℃和 760 mmHg ，用清水逆流吸收空气混合气中的氨。
混合气中氨的分压为10mmHg ，经吸收后氨的分压下降到0.051 mmHg 。
混合气体的处理量为1020kg/h ，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y =0.755x 。
若吸收剂用量是最小用量的5 倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。
j06a10106在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A 。
入塔气体中A 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。
已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。
试计算：① 操作液气比为最小液气比的倍数； ② 出塔液体的浓度； ③ 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG 。
j06a10107某厂有一填料层高为 3m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A 。
测得浓度数据如图，相平衡关系为y =1.15x 。
化工原理(上册)问题详解
1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备的绝对压强与表压强。
该地区大气压强为×103 Pa。
解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到：设备的绝对压强P绝×103 ×103 ×103 Pa设备的表压强 P表= -真空度×103 Pa2．在此题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。
在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。
假如螺钉材料的工作应力取为×106 Pa k问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺解：P螺 = ρgh×A = 960××(9.6-0.8) ×××103 Nσ×103×××n ,P油≤σ螺得 n ≥取 n min= 7 至少需要7个螺钉3．某流化床反响器上装有两个U 型管压差计，如此题附图所示。
测得R1 = 400 mm ， R2= 50 mm，指示液为水银。
为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管灌入一段水，其高度R3= 50 mm。
试求A﹑B两处的表压强。
分析：根据静力学根本原如此，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学根本方程求解。
解：设空气的密度为ρg，其他数据如下列图a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：P A = 1.0 ×103×××103×××103 Pab-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1P B×103×××103×103Pa4. 此题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽煤油和水的两相界面位置。
化工原理习题解答(华南理工大学化工原理教研组编).doc
化工原理习题及解答（华南理工大学化工原理教研组编）2004年6月流体力学与传热第一章 流体流动1.1 解：混合气体的平均分子量Mn 为Mn=M 2co y 2co + M 2o y 2o + M 2N y 2N + M O H 2y O H 2=44×0.085+32×0.075+28×0.76+18×0.08=28.86kg/kmol该混合气体在500℃，1atm 时的密度为ρ=po T p To Mm **4.22**=4.2286.28×273273=0.455kg/m ³ 1.2 解：设备上真空表的绝对压强为绝对压强=大气压―真空度=740―100=640mmHg=640×760100133.15⨯=8.53×104N/m²设备内的表压强为 表压强=―真空度=―100mmHg =―（100×760100133.15⨯）=―1.33×104N/m² 或表压强=―（100×1.33×102）=―1.33×104N/m²1.3 解：设通过孔盖中心的0—0水平面上液体的静压强为p ，则p 便是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。
根据流体静力学基本方程知p=p a +ρg h作用在孔盖外侧的是大气压强p a ，故孔盖内外两侧所受压强差为Δp =p ―p a = p a +ρgh ―=a p ρghΔp=960×9.81(9.6―0.8)=8.29×104N/m²作用在孔盖上的静压力为 =p Δp ×24d π=8.29×104241076.376.04⨯=⨯⨯πN每个螺钉能承受的力为N 321004.6014.04807.9400⨯=⨯⨯⨯π螺钉的个数=3.76×10341004.6⨯=6.23个1.4 解：U 管压差计连接管中是气体。
化工原理计算题及答案
化工原理试卷计算题答案一、计算题 ( 共43题 320分 )1. 5 分 (2823)D2823取水池液面为1—1截面，贮槽水面为2—2截面，并以截面1—1为基准水平面。
在截面1—1和2—2间列伯努利方程：gZ 1+ρ1p +221u +.W e = gZ 2+ρ2p +222u +∑f h 式中：Z 1=0，Z 2=10 mp 1= p 2=0(表压)u 1= u 2≈0∑f h =20 J ·kg -1则泵所提供的能量为：.W e = gZ 2+∑f h =9.81×10+20=98.1+20=1.2×102 J ·kg -12. 10 分 (3758)D3758(1)求热气体向冷气体传递的热流速率, φ:已知: 冷气体的进出口温度T 1'=310 ℃,T 2'=445 ℃;冷气体的质量流量q m '=8000kg ·h -1，则冷气体单位时间获得的热量, φ'=q m 'c p '()''T T 21-; 冷气体单位时间损失的热量, φl =0.1φ';热气体向冷气体传递的热流速率, φ=φ'+φl =1.1q m 'c p '()''T T 21- =1.1×80003600×1.05×103×(445-310) =3.47×105 W(2)求热气体最终温度, T 2：由热气体热量衡算可得φ=q c T T m p ()12-=50003600×1.05×103×(580-T 2)=3.47×105 W T 2 =342 ℃∆T T T 112=-='580-445=135 ℃∆T T T 221=-'=342-310=32 ℃∆T m =-1353213532ln =71.6 ℃（即71.6 K ） K =m T A ∆φ=3.47105×200716⨯.=24.2 W ·m -2·K -1。
化工原理课堂习题讲解
第一章1.密闭容器内盛有密度ρo 为800kg/m3的油与密度ρH2O为1000kg/m3的水。
已知油层高度 h=0.3m，容器下面装有开口水银压差计，用以测量油面上方压强，压差计上的度数 R=0.4m，与大气相通的指示剂液面上灌有 R' =0.02m 的水层。
水银指示剂高侧液面与容器内液面间的垂直距离H=0.4m。
试求容器内油面上压强p A。
（4.63 104Pa（表压））2.如图所示，在两个压强不同的密闭容器内，充满了密度为ρ的液体，两容器的顶部及底部分别与两支规格不同的水银压差计相连，试推导两压差计上的度数 R 与 H 的关系。
R3 合成氨工业的碳化工段，在如附图所示的喷射泵中用稀氨水连续吸收氨气以制备浓氨水。
稀氨水进口管直径为BAA H1.5 105Pa 。
喷嘴内径为 13mm ，每小时处理的稀氨水为10000kg ，其密度 与清水接近，可取为 1000kg/m 3。
稀氨水进口至喷嘴内侧的流动阻力可以 忽略不计，试求稀氨水在喷嘴内侧的压强 p 2。
（6.81 104Pa 真空度） 4. 水在定态条件下以 4m/s 的速度进入直径由 100mm 逐渐扩大至 200mm 的 渐扩管，于管道的 1-1'与 2-2'截面上各连一段开口玻璃管，水在玻璃 管内分别升高 h 1及 h 2，若 h 1=100mm ，试求 h 25 用离心泵将密度为 1170kg/m 3的水溶液从开口储槽送至密闭高位槽中高位槽顶部的压强表度数为 1.1 105Pa 。
两槽液面恒定， 其间垂直距离为 20m 已知流动系统中总摩擦阻力为 180J/kg 。
试求泵应对每 kg 液体提供的轴 功，泵的效率为 0.65。
（723.4J/kg ）φ57 3mm ，其上压强表度数为为多少，设两测压口间的流动阻力可以忽略不计。
（0.864m）6.某离心泵安装在高于井内水面 5.5m的地面上，吸水量为 40m3/h。
化工原理计算题
《化工原理》试题参考答案－计算题 《化工原理》计算题1二、 某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水，当流量为75m 3/h 时，泵吸入口真空表读数为0.030MPa ，泵压出口处压强计读数为0.30MPa 。
两测压点的位差不计，泵进出口的管径相同，测得此时泵的轴功率为10.6kW, 试求：（1）该泵的扬程He ；（10分） （2）该泵的效率。
（6分）解：（1）选取泵吸入口处的截面为截面1-1，泵压出口处截面为截面2-2； 列机械能衡算式：2212222211Z H Z gu gP e gu gP ++=+++ρρ根据题意，已知：P 1= -0.03MPa=-3×104Pa （表）， P 2=0.30MPa=-3×105Pa （表），u 1=u 2，Z 1=Z 2，代入上式：122212212H Z Z gu u gP P e -++=--ρ980733000000807.91000)103(10345=++=⨯⨯--⨯ =33.65m（2）Pe=ρgHe.qv=1000×9.807×33.65×75/3600 =6875W=6.875kW η=Pe/P ×100%=(6.875/10.6)×100%=64.9% 答：该泵的扬程为33.65m ；泵的效率为64.9%。
二、 某压滤机作恒压过滤，过滤10min 得滤液5L ，再过滤10min 又得滤液3L ，试问：如果继续过滤10min ，又可得滤液多少L ？（13分） 解：对恒压过滤，有：V 2＋2VeV ＝KA 2τ据题意，知：τ1＝10min时, V1＝5L；τ2＝20min时, V2＝8L；代入上式：52＋10Ve＝10KA2 (1)82＋16Ve＝20KA2 (2)联立上式，解得：Ve=3.5,KA2＝6即：V2+7V＝6ττ3＝10+10+10＝30min时，代人，得V3＝10.37LΔV＝10.37-5-3＝2.37L答：再过滤10min.后又得滤液2.37L。
化工原理分章试题与解答 第一章
流体流动习题 一、概念题1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）；3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化？（变大、变小，不变）答：1）小于，根据静力学方程可知。
2）等于3）变大，变大，不变2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h m ，=3h m 。
答案：m h 3.12=，m h 5.13=g u h g u h 22222211+=+122d d =，2)21()(12122112u u d d u u === 42122u u =∴，m g u g u 2.024122122==m h 3.12=∴mg u h h 5.122223=+=3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。
21)p p A >m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D < 答：C 据伯努利方程221222p u gz p u gz BB AA ++=++ρρρρ)(2)(2221A B A B u u z z g p p -+-+=ρρ)(25.02221A B u u g p p -+-=ρρA B u u <g p p ρ5.021-<∴4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。
答：16倍，32倍5．某水平直管中，输水时流量为Vs ，今改为输2Vs 的有机物，且水μμ2=，水ρρ5.0=，设两种输液下，流体均处于高度湍流状态，则阻力损失为水的倍；管路两端压差为水的 倍。
化工原理计算题题型与解题思路B1
一、流体流动与输送机械（第1~2章）设计型：1.求安装高度：在已知允许吸上真空度Hs 或允许气蚀余量Δh 允许及相关流速（体积流量除管道内截面积，流量—体积流量/质量流量除密度，管径—内径）、阻力（或计算得到）、压强等条件下，利用公式计算。
或已知安装情况、操作条件，反算允许吸上真空度Hs 或允许气蚀余量Δh 允许。
2.求管道直径：在已知相关的条件下—压强、高度、流量、压头（有效功）、阻力系数等，计算所需直径（内径），利用机械能衡算式和阻力计算式。
压强已知方式：敞口—大气压，封闭—真空度、表压、绝压，注意单位流量一致方式：体积流量、质量流量、流量计压差—利用孔板流量计流量计算式计算，u 0A 0，若需要知道管内流速，则用连续性方程换算。
操作型：求流量、高度差、压强、压头—有效功、有效功率、轴功率在已知条件下，利用机械能衡算式计算。
先充分利用已知条件选择相应截面、基准面（或在图上画出），再写出通式，然后代入相关已知数据计算。
1.求流量：需求出管道截面上的流速，阻力计算式中有速度，截面上有速度，但选择大液面，则大截面上流速约为零。
阻力计算中需知道摩擦系数，有时直接给出数据；有时给出公式，自己选用；有时需先判断或假设处在层流区，利用λ=64/Re 求取或将关系式代入方程解出流速，需要校核雷诺数。
求阻力时，注意条件：直管长、局部阻力当量长度或局部阻力系数、进出口等，管路总长等于直管长加局部阻力当量长度，公式不要用错。
管径不同时，利用连续性方程求解流速。
2.求高度差、压强：选择相应的截面，利用机械能衡算式计算。
如能否吸上来-压差与静力学方程应用；或能否压上去，求出截面上的压强，转换成压头，再与高度比较。
3.求压头、有效功、有效功率、轴功率：按公式计算，压头计算选择单位重量的机械能衡算式或先求出有效功再除g 而得；求有效功也可用压头乘g 计算，单位质量的机械能衡算式计算；有效功率等于有效功乘质量流量（kg/s ），或N e =QH ρg ；轴功率等于有效功率除泵效率。
化工原理南昌大学计算题全解
u1 7.34m / s
Vh
3600
4
d12u1
3600 0.082 7.34
4
132.8m3 / h
2）确定容器间的相对位置 例：如本题附图所示，密度为850kg/m3的料液从高位槽
作基准水平面。
由于两截面无外功加入，We=0。
能量损失可忽略不计Σhf=0。
柏努利方程式可写为：
gZ1
u2 1
2
P1
gZ2
u2 2
2
P2
式中： Z1=Z2=0
P1=3335Pa（表压） ，P2= - 4905Pa（表压 ）
m
M 22.4
T0 Pm TP0
29 273[101330 1/ 2(3335 4905)]
z1-z2=x Σhf=1.2m
g(0
x) 0
0.52 2
1.29.81
0
x=1.21m
计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。
柏努利方程的应用
1）确定流体的流量 例：20℃的空气在直径为800mm的水平管流过，现于管路
中接一文丘里管，如本题附图所示，文丘里管的上游接一水 银U管压差计，在直径为20mm的喉径处接一细管，其下部插 入水槽中。空气流入文丘里管的能量损失可忽略不计，当U 管压差计读数R=25mm，h=0.5m时，试求此时空气的流量为 多少m3/h?
22.4
293101330
1.20kg / m3
u12
3335
u2 2
4905
2 1.20 2 1.2
化简得：
u22 u12 13733
(a)
由连续性方程有： u1 A1 u2 A2
化工原理计算题例题解析
三 计算题1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。
求：（1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。
解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知，s m A Vu s /12.2)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑λ （2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑又 s kg V W s s /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N e s e 5.1381=⨯=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为 1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为 4.9J/kg ，压力表读数为 2.452×105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求： （1）两槽液面的高度差H 为多少？ （2）泵所需的实际功率为多少kW ？ （3）真空表的读数为多少kgf/cm 2？解：（1）两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：∑-+++=++32,323222222f h p u gH p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+= （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0， H=29.4m代入方程求得： W e =298.64J/kg ， s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ 故 w W W N e s e 4.2986=⨯=， η=70%， kw N N e 27.4==η（3）真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：∑-+++=+++10,1211020022f h p u gH p u gH ρρ 其中，∑=-kg J hf /96.110,, H 0=0， u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,u1=2.205m/s代入上式得，2421/525.01015.5)96.12205.28.481.9(1000cmkgfPap-=⨯-=++⨯-=3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。
化工原理计算试题 (1)
离心泵的计算1计算题j01b10029如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化?计算题j01b10029 (题分：20)(1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s，u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/sp A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh=(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3=5415 Pa(2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2=(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2=(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2=11.2 J/kg即∆p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa换成mmHg: ∑H f=∆p f/(ρHg⋅g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81)=0.0839 mHg=83.9 mmHg(3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变即R’不变，R’=R=20 mm水平放置时p A-p B = (13.6-1)⨯103⨯9.81⨯0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。
化工基础知识试题库计算题及答案
化工基础知识试题库计算题及答案一、化工基础知识试题库计算题及答案1. 题目：计算一个反应器内，如果原料A的摩尔浓度为0.5 mol/L，反应速率常数k为0.1 s^-1，反应级数为1，求反应5分钟后，原料A 的摩尔浓度。
答案：根据一级反应速率方程ln([A]t/[A]0) = kt，其中[A]t为t分钟后的摩尔浓度，[A]0为初始摩尔浓度，k为反应速率常数，t为时间。
代入数据得：ln([A]t/0.5) = 0.1 * 5 * 60解得：[A]t = 0.5 * e^(0.1 * 300) ≈ 0.22 mol/L所以，反应5分钟后，原料A的摩尔浓度为0.22 mol/L。
2. 题目：一个化工设备中，物料通过一个直径为0.1m的管道，流速为1.5 m/s，求管道的体积流量。
答案：体积流量Q可以通过公式Q = A * v计算，其中A为管道横截面积，v为流速。
管道横截面积A = π * (d/2)^2 = π * (0.1/2)^2 = 0.007854 m^2代入数据得：Q = 0.007854 * 1.5 = 0.011781 m^3/s所以，管道的体积流量为0.011781 m^3/s。
3. 题目：在一定温度下，某反应的平衡常数Kc为100，反应物A的初始浓度为1 mol/L，求平衡时生成物B的浓度。
答案：设平衡时生成物B的浓度为x mol/L，则反应物A的浓度为(1-x) mol/L。
根据平衡常数的定义，Kc = [B] / [A]，代入数据得：100 = x / (1-x)解得：x = 0.95 mol/L所以，平衡时生成物B的浓度为0.95 mol/L。
4. 题目：计算一个化工过程中，如果原料的转化率为80%，原料的摩尔质量为50 g/mol，反应生成物的摩尔质量为40 g/mol，求原料的摩尔转化量。
答案：设原料的摩尔转化量为n mol，原料的初始摩尔量为n0 mol。
根据转化率的定义，转化率 = (n - n0) / n0 * 100%代入数据得：80% = (n - n0) / n0 * 100%解得：n = 0.8 * n0原料的摩尔转化量为0.8倍的初始摩尔量。
化工原理课堂习题讲解
第一章1. 密闭容器内盛有密度ρo为800kg/m3的油与密度ρH2O为1000kg/m3的水。
已知油层高度h=0.3m，容器下面装有开口水银压差计，用以测量油面上方压强，压差计上的度数R=0.4m，与大气相通的指示剂液面上灌有R’=0.02m的水层。
水银指示剂高侧液面与容器内液面间的垂直距离H=0.4m。
试求容器内油面上压强p A。
（4.63⨯104Pa（表压））h2. 如图所示，在两个压强不同的密闭容器内，充满了密度为ρ的液体，两容器的顶部及底部分别与两支规格不同的水银压差计相连，试推导两压差计上的度数R与H的关系。
3. 合成氨工业的碳化工段，在如附图所示的喷射泵中用稀氨水连续吸收氨气以制备浓氨水。
稀氨水进口管直径为φ57⨯3mm，其上压强表度数为1.5⨯105Pa。
喷嘴内径为13mm，每小时处理的稀氨水为10000kg，其密度与清水接近，可取为1000kg/m3。
稀氨水进口至喷嘴内侧的流动阻力可以忽略不计，试求稀氨水在喷嘴内侧的压强p2。
（6.81⨯104Pa 真空度）稀氨水浓氨水氨气4. 水在定态条件下以4m/s的速度进入直径由100mm逐渐扩大至200mm的渐扩管，于管道的1-1’与2-2’截面上各连一段开口玻璃管，水在玻璃管内分别升高h1及h2，若h1=100mm，试求h2为多少，设两测压口间的流动阻力可以忽略不计。
（0.864m）5. 用离心泵将密度为1170kg/m3的水溶液从开口储槽送至密闭高位槽中高位槽顶部的压强表度数为1.1⨯105Pa。
两槽液面恒定，其间垂直距离为20m。
已知流动系统中总摩擦阻力为180J/kg。
试求泵应对每kg液体提供的轴功，泵的效率为0.65。
（723.4J/kg）6. 某离心泵安装在高于井内水面5.5m的地面上，吸水量为40 m3/h。
吸水管的尺寸为φ114⨯4mm，包括管路入口阻力的吸水管路上总能量损失为4.5J/kg。
试求泵吸入口处的真空度。
当地大气压为 1.0133⨯105Pa。
化工原理（Ⅰ）习题库讲解
化⼯原理（Ⅰ）习题库讲解《化⼯原理》（Ⅰ）课程学习题库适⽤对象：化学⼯程与⼯艺本科学⽣武夷学院环境与建筑⼯程系2011年编制⼀、填空题1. ⽐较下列对流给热系数的⼤⼩：空⽓流速为6m/s 的α1，空⽓流速为25m/s 的α2，⽔流速为1.2m/s 的α3，⽔流速为2.5m/s 的α4，蒸汽膜状冷凝的α5，则⾃⼤到⼩的顺序为：5 > 4 > 3 > 2 > 12. 离⼼泵的安装⾼度超过允许安装⾼度时会发⽣汽蚀现象。
3. 压⼒表测得的读数是表压，在⼤⽓压强为101.3kPa 地区，某设备压⼒表的读数为25.7kPa ，则设备内的绝对压强为 127.0 kPa4. 在恒定的操作压差下，过滤某⼀⽔悬浮液。
10min 后获得滤液5m 3，若过滤介质阻⼒忽略不计，则40min 后获得滤液 10m 3 。
5.厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知厚度δ1＞δ2＞δ3，导热系数λ1﹤λ2﹤λ3，在稳定传热过程中，各层的热阻 R1>R2>R3 ，各层导热速率 Q1=Q2=Q3 。
6.在离⼼泵的运转过程中，叶轮是将原动机的能量传递给液体的部件，⽽泵壳则是将动能转变为静压能的部件。
7. 在间壁式换热器的设计计算中，⽤算术平均法求冷热两流体平均温度差的必要条件是Δt 1（⼤）/Δt 2（⼩） <2 。
8.某液体在φ25×2.5mm 的直管内作湍流流动，其对流传热系数为2000W/(m 2·℃)。
如果管径与物性都不变，流量加倍，其对流传热系数为 W/(m 2·℃)。
9.旋风分离器的临界粒径愈⼩，则其分离效果越好。
10.某⽯化⼚⽤φ108×4mm 的钢管以10.6 kg/s 的速度输送密度为900 kg/m 3的原油，已知原油µ=0.072 Pa.s ，则Re= 13250 ，管中流体的流动型态为湍流。
11.由多层等厚平壁构成的导热壁⾯中，所⽤材料的导热系数越⼤，则该壁⾯的热阻愈⼩，其两侧的温差愈⼩。
《化工原理》上册必考计算题,公式,概念。保证你考70分以上
p2
p2
W f
单位重量流体 J/N, m液柱
、
z1
1 2g
u1
2
g
H e z2
2g
u2
2
g
h f
化 工 原 理
单位体积流体J/m3 或Pa＝N· 2 m
gz1
u1 2
2
p1 p e gz 2
u22
2
p 2 p f
单位体积流体
64 Re
=0.1(
d
+
68 Re
)
0 .23
2012年10月10日
化工原理教研室
如图所示，水通过水平变径管段（A－B），dA＝100mm， dB＝240mm，水流量为2m3/min，在截面A与B 处接一U形 水银压差计，其读数R＝20mm，试求： 1）A、B两点的压差？ 2）A、B管段阻力损失 3）如图2，若改为倾斜管，A、B两点间的垂直距离为h＝ 0.3m，R＝30mm，求A、B两点的压差。
1 2 2 l le u 3 d 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
u
2
1 3
0.02
50 0.1
3.33
2012年10月10日
化工原理教研室
用图示系统往高位槽输水，输水管径φ108×4㎜, 管路总长度 为100m（包括局部阻力当量长度）摩擦系数λ= 0.03。泵特性 方程：H = 30－0.0042Q ² （H、m；Q、m ³ ／s） 试求 ⑴管路中的流量； ⑵泵的有效功率； B
C
10m
A
化 工 原 理 化工原理教研室
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
离心泵的计算1计算题j01b10029如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化?计算题j01b10029 (题分：20)(1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s，u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/sp A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh=(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3=5415 Pa(2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2=(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2=(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2=11.2 J/kg即∆p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa换成mmHg: ∑H f=∆p f/(ρHg⋅g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81)=0.0839 mHg=83.9 mmHg(3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变即R’不变，R’=R=20 mm水平放置时p A-p B = (13.6-1)⨯103⨯9.81⨯0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。
2计算题j02b20067 (20分)如图所示的输水系统,输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm2。
试求：(1) 水泵的升扬高度；(2) 若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW)；(3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱)。
注:当地大气压为750mmHg 柱。
0.24.8U=36/3600/(0.785×0.0762)≈2.2 m/s(1) 在2-2与3-3截面列B.eq. 5分Z2+p/ρg+U22/2g+He =Z3+P3/ρg+U32/2g+Hf 2-3∵U2=U3不计Hf 2-3∴He =(Z3-Z2)+(P3+P2)/ρg=0.2 + (2.5+0.525)/(103×9.81)×9.81×104=30.5mH2O柱在1-1与4-4列B.eq.He =ΔZ1-4+Hf 1-4+Hf 3-4∴ΔZ1-4=He -(Hf 1-4+Hf 3-4)=30.5-(0.2+0.5)=29.8m∴升扬高度为29.8m(2) Pa =Heq vρg/η=30.5×0.01×103×9.81/0.7=4.27 KW 3分(3) 在1-1与2-2列B.eq,得5分0=Z2+(-P)/ρg+U22/2g+Hf 1-P=Z2ρg-U22ρ/2-Hf 1 -ρg=-(4.8×103×9.8+2.2 /2×103+0.2×103×9.81)=-515×102N/M2=515×102/(0.981×105)×735.6=386mmHg (表)-P2=真空度∴吸入管路上真空表读数为386mmHg 柱=0.525at3．j01c20113用离心泵将原油从油库沿管内径为0.15m、长2公里(包括局部阻力的当量长度)的水平管送往炼油厂。
输油量为40m3/h。
油泵的总效率为0.65，求泵的轴功率。
某天，该油泵突然发生故障，于是开动一台备用泵，其压头仅为原来泵的80%，问此泵能输送原油多少m3/h。
输送条件下, 原油的密度为890kg/m3, 粘度为0.4Pa s。
设油库和炼油贮罐均为常压。
答案：该题条件下,油泵所耗功率完全用于克服管路阻力。
⑴A=(π/4)(0.15)2=0.0177m2u=40/(3600×0.0177)=0.63m/sRe=duρ/μ=0.15×0.63×890/0.4=210(层流) λ=64/Re=64/210=0.304H f=λ(l/d)(u2/2g)=0.304×(2000/0.15)×[0.632/(2×9.81)]=82.1mWs=40×890/3600=9.9kg/s ∴N=82.1×9.81×9.9/(1000×0.65)=12.3kw⑵H′=0.8H f=65.7m △P f=65.7×9.81×890=5.736×105N/m对于层流△P f=32lμu/d∴u=△P f d/(32lμ)=5.736×105×0.15/ (32×2000×0.4)=0.504m/sV=3600×0.504×0.0177=32.1m3/h4．j01a150616泵压出管路为φ76×3mm,长30m40mm，2(表压)，碱液密度ρ=1100kg/m3，泵的效=6，ξ闸阀=0.17，ξ孔板=8，试求泵j01a150616Ｖ=(π/4)×0.042×0.62[2g×0.456×(13600-1100)/1100]0.5=0.00785m3/su1=0.00785/[(π/4)×0.12]=1m/s u0=1×(0.1/0.07)2=2.04m/sΣhf =(0.02×2/0.1+0.5)×12/2g+(0.02×30/0.07+4×0.75+6+0.17+8)×2.042/2g=5.51mHe=5.51+(20-1.5)+0.5×104/1100+2.042/2g=28.77mN=28.77×0.00785×1100/(102×0.6)=4.084kw5.j02b100556用泵将贮槽１中的石油送至高位槽２中，两槽液面恒定不变，且其液面差为１５ｍ。
管子规格为φ８９×４．５ｍｍ，管路总长为２００ｍ（包括局部阻力的当量长度内。
）要求流量为２１ｍ3/h 。
已知石油密度为９２０Kg/m3，粘度为０．５N.S/m2。
试计算：（1）由于阻力引起的压降；（2）泵的有效功率；（3）整理并写出管路特性曲线方程（注明式中变量的单位）答案：（1）ΔＰ＝λ（ｌ／ｄ）（ρＵ2／２）Ｕ＝21／(3600×0.785×０．０８2)＝１．１６m/sＲe ＝0.080×1.16×920/0.5＝１７０．８层流λ＝６４／Ｒe ＝0.374ΔＰ＝0.374×（200/0.08）×920×１．１６2／2 ＝5.79×１０5N/m2∑ｈf ＝5.8×１０5／920＝629.9 J/Kg（2）Ｎe ＝ＱＨＰ／1000Ｈ＝ｇΔＺ＋∑ｈf ＝9.81×15+629.9=777 J/Kg(3)Ｎe ＝21×920×777／(3600×1000)＝4.17 KW在层流范围内L＝ΔZ+∑ｈf/g=ΔZ+64/(duρ/μ)×(∑1/d)(1/2g)(Q2/(0.785d2)2)=15+1.104×104Q Q为m3/s6．j02b15064 6 欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有：流量３９．６ｍ3/h，扬程15m，轴功率２.０２Kw,效率８０%，配用２．８KW电机，转数１４００r/min。
今欲在以下情况使用是否可以？如不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）（１）输送比重为１．８的溶液，流量为３８ｍ3/h，扬程３０ｍ。
（２）输送比重为０．８的油类，流量为４０ｍ3/h，扬程３０ｍ。
（３）输送比重为０．９的清液，流量为３０ｍ3/h，扬程１５ｍ。
答案：（１）电动机功率不够Ｎ＝38/3600×15×1800/(102×0.8)＝３．５KW 换大电机（２）扬程不够Ｈ／Ｈ′＝（ｎ／ｎ′）2１５／３０＝（１４００／ｎ′）2ｎ′＝１９８０增加ｎ＝１９８０转／分。
检查功率：Ｎ／Ｎ′＝（ｎ／ｎ′）3２．０２／Ｎ′＝（１４００／１９８０）3Ｎ′＝５．７２KW换一电机功率为５．７２KW，ｎ＝１９８０转／分。
（３）可以使用。
通过关小出口阀调节至工作点。
7．j01c201218如下图所示的输水系统, 用泵将水池中的水输送到敞口高位槽, 管道直径均为φ83×3.5mm,泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m,压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。
当输水量为36m3/h时，进水管道的全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道的全部阻力损失为4.9J/kg，压力表的读数为2.5kgf/cm2，泵的效率为70%，试求：⑴两液面的高度差H为多少m?⑵泵所需的实际功率为多少K W?⑶真空表的读数多少kgf/cm2?解：⑴取截面0-0, 1-1, 2-2, 3-3如图, 在截面2-2和3-3间列柏努利方程以2-2为基准面(目的求H3) H2g+(p2/ρ)+(u22/2)=H3g +(p3/ρ)+(u32/2)+hf2-3∵1[at]=9.807×104N/m2=1[kg/cm2] u=Q/A=(36/3600)[(π/4)0.0762]=2.21m/s(2.5×9.807×104/103)+(2.212/2)=H3×9.81+4.9245.2+2.44=9.81H3 +4.9 H3 =242.74/9.81=24.74[m]∴H=H3+5=24.74+5=29.74[m]⑵在0-0和3-3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We)H0g+(p0/ρ)+(u02/2)+We=H3g +(p3/ρ)+(u32/2)+hf0-3We=H3g +hf0-3=29.74×9.81+(1.96+4.9)=298.62[J/kg]Ms=Vsρ=(36/3600)×103=10[kJ/s] Ne=Ms·We= 10×298.62[W]N实=Ne/η=2986.2/0.70=4267[W]=4.267[kW]⑶在C-C和H间列柏氏方程以0-0为基准面H0g +(p0/ρ)+(u02/2)=H1g+(p1/ρ)+(u12/2)+hf0-1(pa–p1)/ρ=4.8×9.81+(2.212/2)+1.96=51.49m2/s2=51.49×103/(9.807×104)[at]=0.525[kgf/cm2]8．j02b20066用一离心泵将20℃的水，由池中送至高位槽C。