化工原理计算题
《化工原理I》计算试题考研真题1 (1)
《化工原理》上册考试题1.（20分）如图所示，油在光滑管中以u=2m/s的速度流动，油的密度ρ=920kg/m3，管长L=3m，直径d=50mm，水银压差计测得R=15.0mm。
试求：（1）油在管中的流动形态；（2）油的粘度；（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：λ=64/R e；湍流：λ=0.3164/R e0.25。
2. （20分）如图所示，已知：D = 100mm，d = 50mm，H = 150mm，ρ气体= 1.2kg/m3。
当U形管读数R = 25mm时，将水从水池中吸入水平管中，问此时气体流量V为多少m3/s （阻力可忽略）。
P a3. （16分）如图示循环管路，离心泵的安装高度H g=3m，泵特性曲线可近似表示为：H=23-1.43×105Q2，式中Q以m3/s表示。
吸入管长（包括全部局部阻力的当量长度）为10m，排出管长（包括全部局部阻力的当量长度）为120m，管内径均为50mm，假设摩擦系数λ=0.02，水温20℃。
试求：（1）管路内的循环水量为多少？（2）泵进、出口压强各为多少？4. （40分）如图所示，用清水泵将池A中水打到高位槽B中，泵的特性曲线可用H=25－0.004Q2表达，式中Q的单位为m3/h，吸入管路的阻力损失为4m水柱，泵出口处装有压力表，泵的阻力损失可忽略。
管路为Ф57×3.5mm钢管。
管路C处装有一个调节阀，调节阀在某一开度时的阻力系数ζ=6.0，两U形管压差计读数R1=800mm，R2=700mm，指示液为CCl4（密度ρ0=1600kg/m3），连通管指示液面上充满水，水的密度ρ=1000 kg/m3，求：（1）管路中水的流量为多少？（单台泵）（2）泵出口处压力表读数为多少？（单台泵）（3）并联一台相同型号离心泵，写出并联后泵的特性曲线方程；（4）若并联后管路特性曲线方程L=13.5＋0.006Q2，求并联后输水量为多少m3/hB45．（15分）某液体由一敞口贮槽经泵送至精馏塔，管道入塔处与贮槽液面间的垂直距离为12m，流体经换热器的压力损失为0.3kgf/cm2，精馏塔压强为1kgf/cm2（表），排出管路为Φ114×4mm的钢管，管长为120m（包括局部阻力的当量长度），流速为1.5m/s，液体比重为0.96，摩擦系数为0.03，其它物性参数均与水极为接近。
化工原理的计算题(最终版)
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∑-+++=+++10,2111200022f Hgu z g p H g u z g p ρρ 其中，z0=0，z1=16m ，p0= p1= 0（表压），u0=0，u1=02255225522210,1.23241806.010007.02081.914.302.08)(8g 2g 2vv v f q q q d l d lg u d l u d l H =+⨯⨯⨯=+=⋅+⋅=∑-）（排排入入排入πλλλ21.23241816vq H +=（2） He = 30-6×105×0.00412 = 19.914m ，Pa=Pe/=gHeqv/=1000×9.81×19.914×0.0041/0.65= 1232 W【2】将2×104 kg/h 、45℃氯苯用泵从反应器A 输送到高位槽B （如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15 m ，反应器液面上方维持26.7 kPa 的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为Ø76mm ×4mm 、长26.6m 的不锈钢管，摩擦系数为0.0293。
管线上有两个全开的闸阀ζ1 = 0.17、5个90°标准弯头ζ2 = 0.75。
45℃氯苯的密度为1075 kg/m3，粘度为6.5×10-4 Pa ·s 。
若泵轴功率为1.86kW ，求泵效率。
解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面，∑-+++=+++21,2222211122f e H g u z g pH g u z g p ρρP 133410168.536001075102--⋅⨯=⨯⨯=s m q V123242.1068.0410168.5--⋅=⨯⨯=s m u π54106.1105.6107542.1068.0⨯=⨯⨯⨯=-e R∑-+++-=21,222122f e Hgu z g p p H ρ弯闸进局局直，,,,,,,21,52f f f f f f f H H H H H H H++=+=∑-m g u d l H f 178.181.9242.1068.06.260293.0222,=⨯⨯⨯=⋅=λ直mH f 4717.081.9242.1)75.0517.025.0(2,=⨯⨯⨯+⨯+=局4717.0178.181.9242.11581.9107510)7.263.101(23++⨯++⨯⨯-=e H =23.83m%9.691086.11030.133=⨯⨯==a e P P η【3】如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m ，压力表之后管路长度为80m ，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h （1）整个管路的阻力损失，J/kg ；（2）泵的轴功率，kW 。
化工原理计算题
化工原理试卷（计算题）班级姓名分数一、计算题( 共43题320分)1. 5 分(2823)如图，用泵将15 ℃的水从水池送至一敞口储槽中。
储槽水面与水池液面相距10 m，水面高度均保持不变。
输水管内径为68 mm，管道阻力造成的总能量损失为20 J·kg-1，试问泵需给每千克的水提供多少能量？2. 10 分(3758)一单程列管换热器, 平均传热面积A为200 m2。
310 ℃的某气体流过壳程，被加热到445 ℃, 另一种580 ℃的气体作为加热介质流过管程, 冷热气体呈逆流流动。
冷热气体质量流量分别为8000 kg·h-1和5000 kg·h-1, 平均比定压热容均为1.05 kJ·kg-1·K-1。
如果换热器的热损失按壳程实际获得热量的10%计算, 试求该换热器的总传热系数。
3. 5 分(2466)已知20℃水在φ109 mm×4.5 mm的导管中作连续定态流动（如图所示）,流速为3.0 m·s-1。
液面上方的压强p=100 kPa。
液面至导管中心的距离为4 m，求A点的表压强为多少千帕？（20℃水的密度ρ=1000 kg·m-3）。
4. 10 分(3711)在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换, 并采用逆流操作。
热流体的进、出口温度分别为120 ℃和70 ℃,冷流体的进、出口温度分别为20 ℃和60 ℃。
该换热器使用一段时间后,由于污垢热阻的影响,热流体的出口温度上升至80 ℃。
设冷、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变,试求:污垢层热阻占原总热阻的百分比?5. 10 分(4951)某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液。
原料以泡点温度进塔，已知操作线方程如下：精馏段：y n +1=0.630 x n+0.361提馏段：y m +1=1.805 x m-0.00966试求该塔的回流比及进料液、馏出液与残液的组成。
化工原理计算题
1.设计一台常压操作的填料塔，用清水吸收焦炉气中的氨，操作条件下的平衡关系为y＝1.2x，气体流率为4480m3/㎡·h，入塔气体浓度为10g/N m3，要求回收率为95％，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相体积总传质系数为Kya ＝200kmol/ m3h。
试求：①水用量（m3/㎡·h）（取ρ水1000kg/ m3）；②出塔溶液中氨的浓度（mol％）；③填料层高度（m）；解：①y1＝（10×10-3/17）/（1/22.4）＝0.0132y2＝Y1（1-η）＝0.0132（1-0.95）＝6.59×10-4（L/G）min＝（y1－y2）/（y1/m）＝η·m＝0.95×1.2＝1.14L/G＝1.5（L/G）min＝1.5×1.14＝1.71 G＝4480/22.4＝200Kmol/㎡·hL＝1.71×200＝342 Kmol/㎡·h＝342×18/1000＝6.16m3/㎡·h②X1＝（y1－y2）/（L/G）＝（0.0132-6.59×10-4）/1.71＝0.00733＝0.733％③H OG＝G/Kya＝200/200＝1m S＝m/（L/G）＝1.2/1.71＝0.702N OG＝1/（1-S）Ln[（1－S）y1/y2＋S]＝6.37 h＝6.73m2.用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。
两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg （真），泵进口处真空表P2读数为294mmHg（真）。
出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0＝70mm，流量系数α＝0.7，U形水银压差计读数R＝170mm。
已知管路总能量损失为44J/Kg，试求：（1）出口管路中水的流速。
（2）泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少？（已知P2与P3相距0.1m）解：（1）因为V＝αA（2ρΔP/ρ2）0.5＝αA（2ΔP/ρ）0.5ΔP＝Rg（ρo－ρ）＝0.17×9.81×（13600-1000）＝2.1×104V＝0.7（Л/4）×（0.07）2（2.1×104）×2/1000）0.5＝0.7×0.785×（0.07）2（4.2×10）0.5＝0.0174m3/s 所以U＝V/（0.785d2）＝0.0174/（0.785×0.12）＝2.22m/s （2）选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努力方程：Z1＋（P1/ρg）+(U12/2g)＋H＝Z2＋（P2/ρg）＋（u22/2g）＋∑hf′u1＝u2＝0 Z1＝0 P2/ρg≈0所以H＝Z2+∑hf′-（P1/ρg）=10+(44/9.81)+0.6×13.6＝22.7mmH2O再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努力方程：Z3＋（P3/ρg）＋(U32/2g)＋H＝Z4＋（P4/ρg）＋(U42/2g)＝H－h0－（u42－U32）/2g＋H真（u42－U32）/2g≈0P4＝ρg（H－ho）＋H真）＝1000×9.8（22.7－0.1－0.294×13.6）＝1.8×105Pa ＝1.8大气压（表）P3＝1.8kg/cm2（表）泵出口处的指示值为1.8kg/cm23.有一套管换热器，由内管为Ф54×2mm，套管为Ф116×4mm的钢管组成。
《化工原理I》计算试题_答案.
1. （20分）如图所示，油在光滑管中以u=2m/s 的速度流动，油的密度ρ=920kg/m3，管长L=3m ，直径d=50mm ，水银压差计测得R=15.0mm 。
试求： （1）油在管中的流动形态； （2）油的粘度；（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：λ=64/R e ；湍流：λ=0.3164/R e 0.25。
解：（1）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面∑+++=++f h u p gZ u p gZ 2222222111ρρ()g Z Z p p h f 2121-+-=∑ρp D = p Dp C = p 2 +（Z 2 – Z A ）ρg + R ρ0gp D = p 1 + （Z 1 – Z 2）ρg +（Z 2 – Z B ）ρg + R ρg p 1 – p 2 = R （ρ0 -ρ）g -（Z 1 – Z 2）ρg R （ρ0 -ρ）g = p 1 – p 2 +（Z 1 – Z 2）ρg03.281.992092013600015.00=⨯-⨯=-=∑g Rh f ρρρ（J/kg ） 设管中为湍流：25.0Re 3164.0=λ03.22Re 3164.02225.02=⋅⋅=⋅⋅=∑u d L u d L h f λ7034.182205.0303.23164.0Re225.0=⨯⨯= Re = 1.224×105 > 2000 （湍流）∴ 油在管中为湍流流动 （8分） （2） 510224.1Re ⨯==μρdu()7516.010516.710224.1920205.045=⋅⨯=⨯⨯⨯=-s Pa μ（cP ） （4分） （3）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面∑'+++=++f h u p gZ u p gZ 2221112222ρρ()221212u d L g Z Z p p h f⋅⋅=-+-='∑λρ∴ ∑h f ′= ∑h f∵ |Z 2 – Z 1| = |Z 1 – Z 2| ∴ |p 2 – p 1| = |p 1 – p 2|即压差计读数R 不变，但左边低右边高。
化工原理习题(含答案)
·流体流动部分1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。
在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为[]（绝压）Pa 10813.1Pa )0.15.9(81.9960103.10133⨯=-⨯⨯+⨯=+=gh p p ρ 作用在孔盖上的总力为N 10627.3N 76.04π103.10110813.1)(4233a ⨯⨯⨯⨯⨯-=＝）－＝（A p p F每个螺钉所受力为N 10093.6N 014.04π105.39321⨯=÷⨯⨯=F因此)（个）695.5N 10093.610627.3341≈=⨯⨯==F F n2．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R 1=500 mm ，R 2=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内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。
试求A 、B 两点的表压力。
解：（1）A 点的压力()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ⨯=⨯⨯+⨯⨯=+=gR gR p ρρ（2）B 点的压力 ()（表）Pa 107.836Pa 5.081.91360010165.1441汞A B ⨯=⨯⨯+⨯=+=gR p p ρ习题2附图习题1附图3、如本题附图所示，水在管道内流动。
为测量流体压力，在管道某截面处连接U 管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm 。
为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。
化工原理计算题
第五章习题181）求x 1尽量用操作线方程 G(y 1-y 2)=L(x 1-x 2) y 1=0.04 x 2=0 η=(y 1-y 2)/y 1=0.96413.1)//()(6.1)/(6.1/0016.004.004.0)1(2121min 12=--===⨯=-=x m y y y G L G L y y ηM m =∑M i y ikmoLkg M m /52.282996.01704.0=⨯+⨯= )/(01227.052.28/35.02s m kmol G ∙==)/(017338.0413.12s m kmol GL ∙==G(y 1-y 2)=L(x 1-x 2)0272.0/)(/1121=-=x x y y G Lm K G H yaOG 2853.0043.0/01227.0/)2===m OG y y y N ∆-=/)(210016.00272.092.004.0ln0016.0)0272.092.004.0(ln )(211211⨯--⨯-=---=∆y mx y y mx y y mmN H H N OG OG OG 83.141.62853.041.6=⨯=∙=∴=∴注意：● 若D=0.5m,G ’=10Nm 3/h G ’=10/(22.4*3600) kmol/s G=G ’/(πD 2/4) kmol/m 2s● 若D=0.5m,G ’=10kg/h, y 1=0.015 M m =∑M i y i=M 2*(1-0.015)+ M 1*0.015G=G ’/[3600M m (πD 2/4)] kmol/m 2s ● 若D=0.5m,20℃,1atm, G ’=480m 3/hG ’=480*273/(293*22.4) G=G ’/[(πD 2/4) *3600] kmol/m 2sy=1g/m 3=(1/M)/(1000/22.4) (标准态)22）以清水在填料塔内逆流吸收空气～二氧化硫混合气中的，总压为1 ，温度为20℃，填料层高为4m 。
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。
化工原理计算18题
1.含量为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时氨平衡的分压为1.66kPa ，氨水上方的总压强为常压，在此含量下相平衡关系服从亨利定律，氨水的密度可近似取1000kg/m 3，试求算亨利系数E 、H 和m 的数值各是多少？解: (1)由 A A Ex p =*可得 k P a x p E AA 3.8302.0666.1*===(2) 取1kmol 氨水为基准,其中含0.98kmol 水与0.02kmol 氨,总摩尔体积为 k m o l m MMV NHOH /02.098.0332ρ+=氨水的总摩尔浓度为3/6.551702.01898.0100002.098.0132m kmol MMV c NHOH =⨯+⨯=+==ρ氨的摩尔浓度 A A cx c = 由 Hc pA A=*,可得 )./(667.03.836.55**m kN kmol Ec pcx pc H AA AA =====(3)由 822.03.1013.83===PE m =2.101.33kPa 、20℃时，氧气在水中的溶解度可用P o2=4.06×106x,表示，式中P O2为氧在气相中的分压，kPa ，x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。
解：氧在空气中的摩尔分率为0.21,故6661024.51006.427.211006.427.2121.03.101-⨯=⨯=⨯==⨯==p x kPaPy p在本题浓度范围内亨利定律适用 由p EMHp c EMH ssρρ==⇒=*查附录表1可知20℃时氧在水中的亨利系数E=4.06×106kPa ,因x 值甚小,所以溶液密度可按纯水计算,即取ρ=1000kg/m 3,所以单位体积溶液中的溶质的摩尔浓度为346*/1091.227.21181006.41000m kmol p EMc s-⨯=⨯⨯⨯==ρ则每立方米溶解氧气质量为32*/31.932m gO c =∙3.一直径为25mm 的萘球悬挂于静止空气中，进行分子扩散。
化工原理下册计算考试试题
精馏计算题5. 在连续精馏塔中分离二硫化碳（A ）和四氯化碳（B ）混合液，原料液流量为10000kg/h 、组成为0.3（质量分数，下同）。
若要求釜残液组成不大于0.05，二硫化碳回收率为88%，试求馏出液流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。
6．在连续精馏塔中分离两组分混合液，已知进料液量为100kmol/h 、组成为0.45（摩尔分数，下同）。
饱和液体进料；操作回流比为2.6，馏出液组成为0.96，釜残液组成为0.02，试求：⑴易挥发组分的回收率； （2）精馏段操作线方程； （3）提馏段操作线方程；7.在连续精馏塔中分离两组理想溶液，原料液流量为100kmol/h ，泡点进料。
精馏段操作线方程和提馏段操作方程分别为263.0723.0+=x y 和 018.025.1-=x y试求精馏段和提馏段上升蒸气量。
9. 在常压连续精馏塔中分离含苯0.4（摩尔分数，下同）的苯——甲苯混合液。
饱和液体进料，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.06。
塔顶采用混凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5倍。
在操作条件下，物系的平均相对挥发度为2.47。
试求理论板数和进料位置。
10. 在连续的精馏塔中，分离两组理想溶液。
已知原料组成为0.3（摩尔分数，下同），泡点进料，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.05，操作回流比为2.5，试写出精馏段操作线方程和提馏段操作线方程。
11. 在连续的精馏塔中分离理想溶液，原料液组成为0.35（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.95，回流比取为最小回流比的1.3倍，物系的平均相对挥发度为2.0，试求以下两种进料情况下的操作回流比。
（1）饱和蒸汽进料； （2）饱和液体进料；参考答案5. D=35.7kmol/h , 97.0=D x6.(1)%59.97=D η(2)267.0722.01+=+n n x y ；(30066.0329.1//1-=+m m x y 7.h kmol V V /5.189/==10. 257.0714.01+=+n n x y0343.0685.1//1-=+m m x y 11.(1)R=5.65 (2)R=3.29 吸收★习题1常压逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分A 。
《化工原理I》计算试题考研真题1 (7)
石油大学（北京）化工学院化工原理（下册）题库二、计算题1、（15分）在一直径为1.2m 的Mellepak 250Y 规整填料吸收塔中，用清水吸收空气混合气中的SO 2。
吸收塔操作总压为101.3kpa, 温度为20 o C ，入塔混合气的流量为1000m 3/h, SO 2的摩尔分率为0.09，要求SO 2的回收率不低于98%，采用其汽相总体积传质系K Y a=0.0524 kmol/(m.s)。
该体系的相平衡方程为：y e =3.3x 。
试求：（1）推导传质单元数计算方程；（2）试证明：()ηm VL =m in 成立，其中η为溶质的吸收率，m 为相平衡常数； （3）最小溶剂用量，kgmol/h ；（4）若实际溶剂用量为最小溶剂量的1.2倍，计算出塔水中SO 2浓度（摩尔分率）；（5）计算传质单元数，传质单元高度及完成该分离任务所需的填料高度。
2、（15分）一座油吸收煤气中苯的吸收塔，已知煤气流量为2240（NM 3/hr ），入塔气中含苯4%，出塔气中含苯0.8%（以上均为体积分率），进塔油不含苯，取L=1.4 Lmin,已知该体系相平衡关系为：Y*=0.126X ，试求：（1） 溶质吸收率η（2）Lmin 及L (kmol/h)（3）求出塔组成X b (kmol 苯/kmol 油)（4）求该吸收过程的对数平均推动力∆Y m（5）用解析法求N OG ；（6）为了增大该塔液体喷淋量。
采用部分循环流程，在保证原吸收率的情况下，最大循环量L ’为多少，并画出无部分循环和有部分循环时两种情况下的操作线。
3、（20分）在一座逆流操作的低浓度气体填料吸收塔中，用纯矿物油吸收混合气中的溶质，已知进口混合气中溶质的含量为0.015（摩尔分率），吸收率为85%，操作条件下的平衡关系Y*=0.5X 。
试求：（1）出口矿物油中溶质的最大浓度和最小液气比；（2）取吸收剂用量为最小溶剂用量的3倍时，用解析法求N OG ；（3）求该吸收过程的气相总对数平均传质推动力∆Ym ；（4）气体总传质单元高度为1m 时，求填料层高度；（5）为了增大该塔液体喷淋量，采用出塔液体部分循环流程。
化工原理计算试题
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。
化工原理计算题例题
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 V u 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×H=20m H 1=2m105Pa ，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，24 21/525.01015.5)96.12205.28.481.9( 1000cm kgf Pap -=⨯-=++⨯-=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。
化工原理计算题
⑵若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。
已知:
操作条件下液体的密度为870kg/m ,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m。
有二个敞口水槽，其底部用一水管相连,水从一水槽经水管流入另一水槽,水管内径
0.1m,管长100m,管路中有两个90°弯头,一个全开球阀,如将球阀拆除,而管长及液面差H等其他条件均保持不变,试问管路中的流量能增加百分之几?设摩擦系数λ为常数,λ=0.023,90°弯头阻力系数ξ=0.75，全开球阀阻力系数ξ=6.4。
水平
1、2，管径d =d /2，管道1长为100m，已知流体在管道1中的雷诺数(Re) =1800，今测得某流体流经管道１的压强降为0.64(m液柱)，流经管道２的压强降为64(m液柱)，试计算管道２的长度(设局部阻力可略去)。(各5分)
如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×4mm，长2m的钢管。
以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P。已知各液面标高分别为△1=2.6m，△2=0.3m，△3=1.5m，△4=0.5米,△5=3.0米。求此密闭容器水面上方的压强p (kN/m )(表压)
水在管内流动，截面1处管内径为0.2m，流速为0.5m/s，由于水的压强产生水柱高1m;截面2处管内径为0.1m。若忽略水由1至2处的阻力损失，试计算截面
性能曲线可以近似地用直线H=124.5-0.392Q表示,此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m /h,
泵的转速为2900r.p.m.，管子摩擦系数可取为λ=0.025，水的密度ρ=1000kg/m。
⑴核算一下此泵能否满足要求。
⑵如在Q=90m /h时泵的效率可取为68%，求泵的轴功率，如用阀门进行调节，由于阀门关
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流体流动、流体输送机械习题主要计算公式：1、流体静力学基本方程式：ghp p ρ+=0或2、流体的速度、体积流量、质量流量 及质量流速之间的关系：uAq v = 圆管：24d q u vπ=ρρuA q q v m ==ρρu A q A q G v m ===3、稳定流动时的连续性方程： 对任一截面：常数==m q uA ρ对不可压缩流体：常数=uA4、柏努利方程：2211221222u p u p gz gz ρρ++=++不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程：∑+++=+++fe h p u gz w p u gz ρρ2222121122或∑+∆+∆+∆=fe h pu z g w ρ225、流体通过直管的摩擦阻力：22u d l h f λ=6、摩擦因数（系数）λ层流（2000≤e R ）：ρμλdu R e 6464==层流时直管摩擦阻力：232d g lu h f ρμ=湍流（5310~103⨯=e R ），且在光滑管内流动时：p gz ρ+=常数25.03164.0eR =λ 柏拉修斯（Blasius ）式7、局部阻力计算（1）当量长度法22u d l h e f λ=（2）阻力系数法2u 2ξ=f h8、流体输送设备消耗的功率ηW q ηH ρgq ηP P em v e a ===Hρgq P v e =9、并联管路321V V V V ++=BfA f f f h h h h -∆=∆=∆=∆32110、分支管路21V V V +=1f01210200h ρP 2u gz ρP 2u gz 1-∑+++=++ 2f0222h ρP 2u gz 2-∑+++=常数=11、毕托管（皮托管） ρρ)2gR(ρu i -=12、孔板流量计：ρρ)2gR(ρA C q i 00v -=13、离心泵的安装高度（防止汽蚀）（1）允许吸上真空（高）度HS ：是指泵入口处P1可允许达到的最高真空度，其表达式为：ρgP P H 1a S -=HS — 离心泵的允许吸上真空高度， m 液柱；Pa — 大气压，N/m2；ρ—被输送液体的密度，kg/m3如图，以贮槽液面为基准，列出槽面0—0与泵入口则： fH ∑---=2gu ρg P P H 211a g （a ）fH ∑--=∴2g u H H 21S g 此式用于计算泵的安装高度↓↓→↑→2211u u d↓∑↓→↓↑f H 管件l d（2）汽蚀余量h ∆：ρgP )2g u ρg P (Δh v211-+=静压头 动压头将此式代入上面的（a ）式中，有：h H f ∆-∑--=g P ρg P H va g ρ习题：1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长Hg ↑100m （包括当量长），其中压力表后为80m ，管路摩擦系数0.025，管内径0.05m ，当流量为10m3/h 时泵效率为80%，求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读数。
（取=1000kg/m3） 解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程：2211221222e fp u p u gz W gz W ρρ+++=+++∑1212120;21820;;0z z m p p u u ==+====2e fW gz W =+∑22e f l l u W d λ+∑= ]/[415.105.0785.03600/10422s m d q u v=⨯==π22100 1.4150.02550.06[/]20.052e f l l u W J kg d λ+∑==⨯⨯= 29.812050.06246.26[/]e f W gz W J kg =+∑=⨯+=有效功率101000246.26684[/]3600e m e v e P q W q W J s ρ===⨯⨯=轴功率684855[/]80%ea P P J s η===（2）以3-3截面为基准，在3-3、2-2截面间列柏努利方程：223322323222f p u p u gz gz W ρρ-++=+++∑322230;18;0;0; 1.415/z z m p u u u m s======2333322f P u gz W ρ-=+∑-223280 1.4150.02540.04[/]20.052e f l l u W J kg d λ-+∑==⨯⨯=2233332 1.4159.811840.04215.6[/]22f P u gz W J kg ρ-=+∑-=⨯+-=2、欲用离心泵将20℃水以30m3/h 的流量由水池打到敞口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m ，泵的吸入口在水池上方2m 处，泵的吸入管路全部阻112218m2m3 压力表3力为1m 水柱，压出管路全部阻力为3m 水柱，泵效率60%。
求：（1）泵的轴功率； （2）若允许吸上真空高度为5m ，用上述安装高度是否合适？（=1000kg/m3；动压头可略） 解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程：212222211122-∑+++=+++f e h g u g p z H g u g p z ρρ已知：1212120,18,,0z z m p p u u =====)(223118212m h z H f e =++=∑+=-泵的轴功率：kwgH q P P e v ea 35.2997%60360081.910002230≈=⨯⨯⨯⨯===ηρη（2）)(4105221m H g u H H f s g =--=∑--= ∴>,2m H g 安装高度合适。
3、如图所示，已知管内径d=50mm ，在正常输水中管总长（包括当量长）为60m ，摩擦系数为0.023，泵的性能曲线方程是8.088.019vq H -=。
问：（1）流量为10m3/h 时输送每立方米的水需外加功为多少？此泵是否可以胜任？（2）当调节阀门使流量减到8m3/h 时，泵的轴功将如何变化？（不考虑泵效率改变） 解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程式：212222211122-∑+++=+++f e h u p gz W u p gz ρρ010*******=====u u p p m z z ；；； 212e f W gz h -=+∑]/[415.105.0785.03600/10422s m d q u v=⨯==π112210m]/[6.272415.105.060023.022221kg J u d l l h e f =⨯⨯=+=∑-λ]/[7.1256.271081.9212kg J h gz W f e =+⨯=∑+=-即每千克质量水需要125.7J 功，每m 3水需要125.7×103J ，或125.7kJ 。
此时需要压头为：][8.12]/[8.1281.97.125m N J g W H e ====需 泵在此时可提供的压头为：][4.131088.0198.0m H =⨯-=需H H > 故泵可以胜任。
（2）v a gq P Hρη=当38/v q m h =时：0.8190.88814.4[]H m '=-⨯=/14.480.86/13.410a v v v v a P H q g H q P Hq g Hq ρηρη''''⨯====⨯改原 即变化后轴功率是原来的0.86倍。
或14.4813.41014%13.410a a v v v a P P H q Hq P Hq -''-⨯-⨯===-⨯改原原 即变化后轴功率降低了14％。
4、从水池用离心泵向高位槽送水，要求水的流量为18m 3/h ，已知进出泵的输水管为φ60×3.5mm 的钢管，高位槽水面距水池面高20m ，全管线总阻力损失为25倍动压头。
今有一台离心泵，其性能为62.0,8.30,/203===ηm H h m q v （最高效率点0.65），问此泵能否用？ 解：管内流速：]/[27.2)10005.3260(414.33600/18422s m d q u v =⨯-⨯==π选截面1-1、2-2，以1-1截面为基准列柏努利方程式：212222211122-∑+++=+++f e h gu g p z H g u g p z ρρ020*******=====u u p p m z z ；；；g u h z H f e 225202212+=∑+=-81.9227.225202⨯+=][6.26m =e H m H >=8.30 可用∴传热1、现测定一传热面积为2m2的列管式换热器的总传热系数K 值。
已知热水走管程，测得其流量为1500kg/h ，进口温度为80℃，出口温度为50℃；冷水走壳程，测得进口温度为15℃，出口温度为30℃，逆流流动。
（取水的比热cp=4.18×103J/kg ·K ）解：换热器的传热量：Q ＝qmcp(T2－T1)＝1500/3600×4.18×103×(80－50)=52.25kW传热温度差△tm ：热流体 80 → 50 冷流体 30 ← 15△t1=50，△t2=352355021<=∆∆t t传热温度差△tm 可用算数平均值：5.4223550221=+=∆+∆=∆t t t m ℃⋅=⨯⨯=∆=23/6155.4221025.52m W t A Q K m ℃2、一列管换热器，由φ25×2mm 的126根不锈钢管组成。
平均比热为4187J/kg ·℃的某溶液在管内作湍流流动，其流量为15000kg/h ，并由20℃加热到80℃，温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。
已知单管程时管壁对溶液的传热系数αi 为520W/m2·℃，蒸汽对管壁的传热系数α0为1.16×104W/m2·℃，不锈钢管的导热系数λ＝17W/m ·℃，忽略垢层热阻和热损失。
试求：（1）管程为单程时的列管长度（有效长度，下同）（2）管程为4程时的列管长度（总管数不变，仍为126根）（总传热系数：以管平均面积为基准，00111d d b d d K mi m i ⋅++⋅=αλα）解：（1）传热量：Q ＝qmcp(t2－t1)＝15000/3600×4187×(80－20) ≈ 1.05×106W 总传热系数：（以管平均面积为基准）1111152023210002171116102325004K d d b d d K i m i m =⋅++⋅=⋅++⨯⋅αλα ..解得： K ＝434.19W/m2·℃ 对数平均温差： 1101102080△t1 90 △t2 30∆∆∆∆∆t t t t t m =-=-=12129030905461ln ln .℃传热面积： Q KA t m m =∆A Q K t m m m==⨯⨯=∆10510434195461442862....A n d L m m =π；列管长度：LAn dm mm==⨯⨯≈π44281263140023487....（2）管程为4程时，只是αi变大：强制湍流时：αi＝0.023（λ/d）Re0.8Pr0.4，u变大，Re＝duρ/μ变大4程A＇＝1/4A（单程），则：4程时u＇=4u（单程）有'αi（4程）＝40.8αi（单程）＝40.8×520＝1576.34W/m2·℃4程时：1111115763423210002171116102325004'=⋅++⋅'=⋅++⨯⋅Kddb d md Kimiαλα...K'=1121.57W/m2·℃2614.1761.5457.11211005.1mtKQAm=⨯⨯=∆'='4程列管长：m dnALm88.1023.014.312614.17≈⨯⨯='='π3、有一列管式换热器，装有φ25×2.5mm钢管320根，其管长为2m，要求将质量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，选用108℃饱和蒸汽于壳程冷凝加热之。