化工原理流体习题及化工原理筛板塔精馏实验报告

1.当地大气压为750mmHg，测得一容器内的绝对压力为360mmHg，则真空度为_________mH2O。测得另一容器内的表压强为980mmHg，则其绝对压强为________KPa。5.3mH2O；230.66KPa2．液体在圆形管道中流动，如果只将流量增加一倍后仍为层流流动，则阻力损失为原来的________倍；如果保持流量不变只将管径增加一倍，则阻力损失为原来的__________倍。2；1/43．已知某油品在圆管中稳定流动，其雷诺数为1600。测得此时管中心处的点速度为1m/s，则此管截面上的平均速度为______m/s。1/2（或0.5m/s）4.水在内径一定的圆形管中稳定流动，若质量流量一定，当温度降低时，Re值将________。减小5.如图所示，用离心泵将密封储槽中的20°C的水通过φ100×2mm的管道送往敞口高位储槽。两储槽液面高度差为16m，密封槽液面上真空表p1读数为500mmHg（真空度），泵进口处真空表p2读数为290mmHg（真空度）。泵排出管路上装有一个孔板流量计，其孔口直径为70mm，流量系数为0.7，所接U型水银压差计读数R为170mm。已知全部管路能量损失为36J/kg，试求：泵的输水量(m3/h)。泵出口处压力表p3的指示值(KPa)。(已知真空表与压力表相距0.2m)包括全部局部阻力的当量长度在内的管路长度。（已知摩擦系数为0.01）（1）（2）选低槽液面1-1和高液面4-4之间列伯努利方程：选泵进出口为2-2和3-3截面列伯努利方程（3）1．当地大气压强为750mmHg，测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为mmHg。测得另一容器内的表压强为1340mmHg，则其绝压为mmHg。400；20902．某水平直管输水量为，今改为输送的有机物，且。设两种输液下，流体均在层流下流动，则管路两端压差为水的________倍。43．层流底层越薄，则以下结论正确的是。CA、近壁处速度梯度越小B、流动阻力越小C、流动阻力越大D、流体湍动程度越小4.如图所示，水流经一扩大管段d1=40mm，d2=80mm，已知d1中水的流速为2.4m/s，倒U形压差计中水位差R=150mm。试求：1）水流经两测压点间的阻力损失hf（J/kg）；2）如将粗管端抬高，使管段倾斜放置，而流量不变，问此时R的读数如何变化？（定性说明，不必计算）解：1）在两测压点间列伯努利方程，以管子轴线为基准面，化简得，由静力学方程，即，2）粗管端抬高后，管段倾斜，设抬高，由静力学方程得，由伯努利方程有在水的流量不变情况下，该管段的流动阻力损失不变，因此R不变。1.流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能。减小2．气体的粘度随温度升高而，水的粘度随温度升高而。增加；降低3．测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将，若改用转子流量计，随流量增加转子（稳定时）两侧压差值将。增加；不变4.用泵将20℃水从敞口贮槽送至表压为1.5×105Pa的密闭容器，两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如图所示。输送管路为108×4mm的无缝钢管，吸入管长为20m，排出管长为100m(各段管长均包括所有局部阻力的当量长度)。当阀门为3/4开度时，真空表读数为42700Pa，两测压口的垂直距离为0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可取为0.02（1）阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)；（2）压强表读数(Pa)；（3）外加压头(m)；（4）若泵的轴功率为10kW，求泵的效率；（5）若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。解：(1)阀门3/4开度时管路的流量(m3/h)；在贮槽液面0-0´与真空表所在截面1-1´间列柏努利方程。以0-0´截面为基准水平面(2)压强表读数(Pa)；在压力表所在截面2-2´与容器液面3-3´间列柏努利方程。仍以0-0´截面为基准水平面(3)外加压头(m)；(5)若离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄露。1、流体在等径水平直管的流动系统中，层流区：压强降与速度的____次方成正比；完全湍流区：压强降与速度的_____次方成正比。一次方，平方2、当地大气压为745mmHg，测得一容器内的绝对压强为345mmHg，则真空度为______mmHg。测得另一容器内的表压强为1355mmHg，则其绝对压强为_______mmHg。400mmHg，2100mmHg3、水力半径的定义是rH＝_________________________。流道面积／浸润周边4、某流体在直管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其阻力损失为原来的______倍。0.55、转子流量计的主要特点是()。C(A)恒截面、恒压差；(B)变截面、变压差；(C)恒流速、恒压差；(D)变流速、恒压差。6、层流与湍流的本质区别是()。D(A)湍流流速>层流流速；(B)流道截面大的为湍流，截面小的为层流；(C)层流的雷诺数<湍流的雷诺数；(D)层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。7.用泵将密度为850kg/m3，粘度为190cP的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬高度为20m。输送管路为φ108×4mm的钢管，总长为1000m(包括直管长度及所有局部阻力的当量长度)。管路上装有孔径为80mm的孔板以测定流量，其油水压差计的读数R=500mm。孔流系数Co=0.62，水的密度为1000/m3。孔板流量计的计算公式为：uo=Co[2gR(ρ′-ρ)/ρ]0.5。试求：（1）输油量是多少m3/h?（2）若泵的效率为0.55，计算泵的轴功率。解：（1）uo=Co[2gR(ρ′-ρ)/ρ]0.5=0.62[2×9.81×0.5×(1000-850)/850]=0.816m/sVh=0.816×0.785×(0.08)2×3600=14.76m3/h（2）在贮油池和高位槽间列柏努利方程，化简得:We=hg+Σhfu=0.815×(80/100)2=0.522m/sRe=0.1×0.522×850/(190×10-3)=234<2300λ=64/Re=64/234=0.274Σhf=0.274×(1000/0.1)×(0.5222/2)=373.3J/kgWe=20×9.81+373.3=569.5J/kgNe=We·WS/η=569.5×(14.76×850/3600)/(1000×0.55)=3.61kw1.测流体流量时，随着流体流量增加，孔板流量计两侧压差值将______，若改用转子流量计测量，当流量增大时，转子两端压差值将______。、增大；不变2.空气的黏度随温度升高而（增大，减小，不变）。增大3.当不可压缩理想流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压力。B（A）变大（B）变小（C）不变（D）不确定4.在完全湍流区（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数值C（A）与光滑管一样（B）只取决与Re（C）只取决与相对粗糙度（D）与粗糙度无关5.常压下，用水逆流吸收混合气中氨的流程如图所示，用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量35。泵的入口管为无缝钢管，出口管为无缝钢管。池中水深为1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m。水流经所有管路的能量损失为（不包括喷嘴），泵出口管与喷嘴连接处的表压为。设初选泵的效率为60%，试求该初选泵的轴功率（水密度以计）。解：如图，取水池液面为1-1’截面，塔顶喷嘴入口处为2-2’截面，并以1-1’截面为基准水平面。在1-1’和2-2’截面间列伯努利方程其中（表压），（表压）喷头入口处水流速将以上各值代入，可得输送水所需的外加功又因水的质量流量为所以泵的有效功率为当泵效率为60%时，其轴功率为1.某设备上方压力表示数为53kPa，当地大气压为102kPa，则该设备的绝压为kPa。1552.当Re=1600时，流体在圆形管内为层流时的摩擦系数λ=__________；若流体在管内为完全湍流流动时，摩擦系数λ与__________无关，只是__________的函数。0.04，Re，管子相对粗糙度3.某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2(d2=d0/2)的管子时，若流体为层流，则压降p为原来的倍。CA.4；B.8；C.16；D.32、4.如下图所示，用泵将贮槽A内密度为880kg/m3，粘度为4cP的油用的管道送至设备B，设备B内液面上方压力表读数为29.4kPa，管路总长度（包括孔板在内所有局部阻力的当量长度）为80m，管路上装有孔板流量计，孔口直径为56mm，孔流系数，U形管压差计指示液为水银，读数R=750mm。已知，管内流动的摩擦系数可按下列式子计算：层流时，湍流时，求：（1）流量，m3/h；（2）当泵的效率时，求轴功率。解：（1）（6分）（2）湍流所以在贮槽液面和管路出口内侧截面间列柏努利方程得：1.当地大气压为1atm，现测得一容器内的绝对压力为350mmHg，则真空度为mH2O。又测得另一容器内的表压强为980mmHg，则其绝对压强为________kPa。5.57mH2O；231.99KPa2.某液体在内径为d的水平管路中稳定流动，当它以相同体积流量通过等长的内径为3d的管子时，则流速为原来的倍；若改变前后均为层流流动，则摩擦系数为原来的倍。1/9；33.孔板流量计是。CA.变压差流量计，需垂直安装B.变截面流量计，需垂直安装C.变压差流量计，需水平安装D.变截面流量计，需水平安装4.孔板流量计的孔流系数C0，当Re数增大时，其值。BA.总在增大B.减小到一定程度后保持为某定值C.总是减小D.不定5.如图所示，用离心泵将常温的水从贮水池输送到敞口高位槽中，已知高位槽的水面离贮水池的水面高度保持为10m。输送水量用孔板流量计测得。孔板安装在离高位槽水面1m处，孔径为20mm，孔流系数为0.65，所接U形管中指示液为水银，其密度为13600kg/m3。管路为Φ54×2.0mm的钢管，直管长度和局部阻力当量长度之和（包括孔板局部阻力当量长度）为250m，其中贮水池至孔板前测压点A的直管长度和局部阻力当量长度之和为60m，水的粘度为1cP，摩擦系数λ可取为0.02。当水的流量为6.86m3/h时，试确定：（1）水通过泵所获得的外加能量（J/kg）。（2）孔板前测压点A处的表压强（Pa）。（3）孔板流量计的U形管中指示液读数R（mm）。解：(1)以低位槽液面1-1和高位槽液面2-2间列伯努利方程(2)以1-1和A点前3-3列伯努利方程(3)6.每小时将2×104kg、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15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压（1个标准大气压），管子为Φ76mm×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、5个90°标准弯头。45℃氯苯的密度为1075kg·m-3，粘度为6.5×10-4Pa·S。泵的效率为70%，求泵的轴功率。附各局部阻力系数：全开闸阀ζ1=0.17，90℃标准弯头ζ2=0.75。解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面p1=26.7kPa（绝压），z1=0，u1=0，P2=101.3kPa（绝压），z2=15m流体在管内作湍流流动时，流动类型从中心到壁依次为：、、。湍流;过渡区;层流气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而

。增加;降低测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将。增大;不变水(=1000kg/m3)在1atm下由泵以0.012m3/s从低位槽送往高位槽，如图。泵前的吸入管长和管径分别为6m和80mm，管内的摩擦系数为0.02，泵前吸入管路（包括入口）的局部阻力系数之和为1.25。泵后的排出管长和管径分别为13m和60mm，管内的摩擦系数为0.03，泵后排出管路（包括出口）的局部阻力系数之和为8.15。两液面的高度差H＝10m，泵的吸入口比低位槽的液面高2m。求:（1）泵的有效功We，J/kg；（2）泵的吸入口A和排出口B处的压强（绝对压强），Pa。解：（1)在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式，并移项整理得泵吸入管内的流速为u1＝泵压出管内的流速为u2＝（2）以断面1-1为基准，在断面1-1和A之间列机械能衡算式可得在断面B和2-2之间列机械能衡算式可得筛板塔精馏实验一．实验目的1．了解筛板精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。2．学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。3．学习测定精馏塔全塔效率和单板效率的实验方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。二．基本原理1．全塔效率ET全塔效率又称总板效率，是指达到指定分离效果所需理论板数与实际板数的比值：ENT——完成一定分离任务所需的理论塔板数，包括蒸馏釜；NP——完成一定分离任务所需的实际塔板数，本装置NP＝10。2．图解法求理论塔板数NT以回流比R写成的精馏段操作线方程如下：yyn+1——精馏段第n+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；xn——精馏段第n块塔板下流的液体组成，摩尔分数；xD——塔顶溜出液的液体组成，摩尔分数；R——泡点回流下的回流比。提馏段操作线方程如下：yym+1——提馏段第m+1块塔板上升的蒸汽组成，摩尔分数；xm——提馏段第m块塔板下流的液体组成，摩尔分数；xW－塔底釜液的液体组成，摩尔分数；L'－提馏段内下流的液体量，kmol/s；W－釜液流量，kmol/s。加料线（q线）方程可表示为：y其中，qq——进料热状况参数；rF——进料液组成下的汽化潜热，kJ/kmol；tS——进料液的泡点温度，℃；tF——进料液温度，℃；cpF——进料液在平均温度(tS−tF)/2下的比热容，kJ/（kmol℃）；xF——进料液组成，摩尔分数。（1）全回流操作在精馏全回流操作时，操作线在y－x图上为对角线，如图1所示，根据塔顶、塔釜的组成在操作线和平衡线间作梯级，即可得到理论塔板数。图1全回流时理论塔板数确定（2）部分回流操作部分回流操作时，如图2，图解法的主要步骤为：A.根据物系和操作压力画出相平衡曲线，并画出对角线作为辅助线；B.在对角线上定出a点(xD，xD)、f点(xF，xF)和b点(xW，xW)；C.在y轴上定出yC＝xD/(R+1)的点c，连接a、c作出精馏段操作线；D.由进料热状况求出q，过点f作出斜率为q/（q-1）的q线交精馏段操作线于点d，连接点d、b作出提馏段操作线；E.从点a开始在平衡线和精馏段操作线之间画阶梯，当梯级跨过点d时，就改在平衡线和提馏段操作线之间画阶梯，直至梯级跨过点b为止；G.所画的总阶梯数就是全塔所需的理论踏板数（包含再沸器），跨过点d的那块板就是加料板，其上的阶梯数为精馏段的理论塔板数。图2部分回流时理论板数的确定本实验料液为乙醇水溶液，釜内液体由电加热器产生蒸汽逐板上升，经与各板上的液体传质后，进入盘管式换热器壳程，冷凝成液体后再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。三．实验步骤实验主要操作步骤如下：1．全回流（1）在贮罐中配制浓度21%(体积百分比)的料液，以泵混合均匀。打开进料管路上的阀门，由进料泵将料液打入塔釜，观察塔釜液位计高度，进料至釜容积的2/3处。（2）关闭塔身进料管路上的阀门，启动电加热管电源，逐步