化工原理习题含答案

1、-. z.流体流动局部1*储油罐中盛有密度为960 kg/m3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。假设螺钉材料的工作压力为39.5106 Pa，问至少需要几个螺钉大气压力为101.3103 Pa？解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm处的流体压力为作用在孔盖上的总力为每个螺钉所受力为因此习题2附图习题1附图2如此题附图所示，流化床反响器上装有两个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

2、气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3=100 mm。试求A、B两点的表压力。解：1A点的压力2B点的压力3、如此题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道*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。当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。解：设管路中心处流体的压力为p PA=PA P + 水gh + 汞gR = P0 P=p0- 水gh - 汞gR =101.310-1000 - 136009.80.1 P=80.132kpa 4、如此题附图所示，高位槽内的水位高于地面7

3、m，水从108 mm4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。水流经系统的能量损失可按hf=5.5u2计算，其中u为水在管内的平均流速m/s。设流动为稳态，试计算1A-A截面处水的平均流速；2水的流量m3/h。解：1A- A截面处水的平均流速在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得1式中z1=7 m，ub10，p1=0表压z2=1.5 m，p2=0表压，ub2 =5.5 u2代入式1得2水的流量以m3/h计5、如此题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进展别离。储罐内液面维持恒定，其上方压力为1.0133105 Pa。流体密度为800 kg/m3。精馏塔进

4、口处的塔内压力为1.21105 Pa，进料口高于储罐内的液面8 m，输送管道直径为68 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：在截面和截面之间列柏努利方程式，得6、*液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。假设管长及液体物性不变，将管径减至原来的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时=或=/=式中=2 ，=2 =4因此=32又由于=2=0.50.25=0.841故=320.84=26.9 习题7附图7、用泵将2104 kg/h的溶液自反响器送至高位槽见此题附图。反响器液面

5、上方保持25.9103 Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为76 mm4 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。反响器内液面与管路出口的距离为17 m。假设泵的效率为0.7，求泵的轴功率。溶液的密度为1073 kg/m3，黏度为6.310-4 Pas。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm。解：在反响器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得1式中 z1=0，z2=17 m，ub10p1=-25.9103 Pa (表)，p2=0 (表) 将以上数据代入式1，并整理得 =9.8117+=

6、192.0+其中=+=1.656105根据Re与e/d值，查得=0.03，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为闸阀全开： 0.432 m =0.86 m标准弯头： 2.25 m =11 m故=(0.03+0.5+4)=25.74J/kg于是泵的轴功率为=1.73kW习题8附图8、如此题附图所示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100 mm的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15 m处安有以水银为指示液的U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接收内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20 m。1当闸阀关闭时，测得R=600 mm、h=1500 mm；

7、当闸阀局部开启时，测得R=400 mm、h=1400 mm。摩擦系数可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为0.5。问每小时从管中流出多少水m3？2当闸阀全开时，U管压差计测压处的压力为多少Pa表压。闸阀全开时Le/d15，摩擦系数仍可取0.025。解：1闸阀局部开启时水的流量在贮槽水面1-1，与测压点处截面2-2，间列机械能衡算方程，并通过截面2-2，的中心作基准水平面，得a式中p1=0(表) ub2=0，z2=0z1可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学根本方程知b式中h=1.5 m, R=0.6 m将数据代入式b得将以上各值代入式a，即 9.816.6

8、6=+2.13 ub2解得水的流量为2闸阀全开时测压点处的压力在截面1-1，与管路出口内侧截面3-3，间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得c式中z1=6.66 m，z3=0，ub1=0，p1=p3=将以上数据代入式c，即 9.816.66=+4.81 ub2解得再在截面1-1，与2-2，间列机械能衡算方程，基平面同前，得d式中z1=6.66 m，z2=0，ub10，ub2=3.51 m/s，p1=0表压力将以上数值代入上式，则解得p2=3.30104 Pa表压蒸馏局部1、在一连续精馏塔中别离苯的含量为0。5苯的摩尔分数，下同的苯-甲苯混合液，其流量为100kmol/h。馏出液组成为

9、0。95，釜液组成为0.05，试求1馏出液流量及苯的回收率2保持馏出液组成0.95不变，馏出液最大可能流量。2、在连续精馏塔中别离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h，其组成为0.45易挥发组分A的摩尔分数，下同，饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96，釜液的组成为0.033。试求1馏出液的流量和组成；2假设操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；3提馏段的液相负荷。解：1馏出液的流量和组成由全塔物料衡算，可得kmol/h=54.55 kmol/hkmol/h=45.45 kmol/h2精馏段操作线方程3提馏段的液相负荷3、在连续操作的精馏塔中别离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的收率为94。精馏段操作线方程为y = 0.75*+0.238；q线方程为y = 2-3*。试求1操作回流比及馏出液组成；2进料热状况参数及原料的总组成；3两操作线交点的坐标值*q及yq；4提馏段操作线方程。解：1操作回流比及馏出液组成由题给条件，得及解得 R = 3，*D = 0.9522进料热状况参数及原料液组成由于及解得 q = 0.75气液混合进料，*F = 0