化工原理(杨祖荣主编)习题解答Word文档格式.doc
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1.燃烧重油所得的燃烧气，经分析知其中含CO28.5％，O27.5％，N276％，H2O8％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa时的密度。
解：
混合气体平均摩尔质量
∴混合密度
2．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2kg/m3和789kg/m3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935kg/m3，计算相对误差。
乙醇水溶液的混合密度
相对误差：
3．在大气压力为101.3kPa的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa。
若在大气压力为90kPa的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？
题4附图
4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900kg/m3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m，其读数为58kPa。
试计算液面到下方测压口的距离。
液面下测压口处压力
B
D
h1
h2
A
C
题5附图
5.如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm和600mm。
在容器底部开孔与玻璃管相连。
已知油与水的密度分别为800kg/m3和1000kg/m3。
（1）计算玻璃管内水柱的高度；
（2）判断A与B、C与D点的压力是否相等。
（1）容器底部压力
（2）
6．水平管道中两点间连接一U形压差计，指示液为汞。
已知压差计的读数为30mm，试分别计算管内流体为
（1）水；
（2）压力为101.3kPa、温度为20℃的空气时压力差。
（1）
（2）空气密度
∵空气密度较小，∴
7．用一复式U形压差计测量水流过管路中A、B两点的压力差。
指示液为汞，两U形管之间充满水，已知h1=1.2m，h2=0.4m，h4=1.4m，h3=0.25m，试计算A、B两点的压力差。
题7附图
3
4
6
2
1
5
图中1、2为等压面，即
（1）
又
（2）
将
（2）代入
（1）中:
8．根据附图所示的双液体U管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。
已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920kg/m3和998kg/m3，压差计的读数R＝300mm。
两扩大室的内径D为60mm，U管的内径d为6mm。
题8附图
解:
1.2为等压面,
题9附图
（表压）
9．为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。
已知煤气压力为10kPa（表压），试求水封管插入液面下的深度h。
煤气表压
10．绝对压力为540kPa、温度为30℃的空气，在φ108×
4mm的钢管内流动，流量为1500m3/h（标准状况）。
试求空气在管内的流速、质量流量和质量流速。
解:
标准状况下空气的密度:
操作条件下密度:
体积流速:
11．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×
4mm和φ57×
3.5mm。
已知硫酸的密度为1831kg/m3，体积流量为9m3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的
（1）质量流量；
（2）平均流速；
（3）质量流速。
（1）大管:
（2）小管:
质量流量不变
或:
题12附图
12．如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。
现要求料液以1m/s的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg（不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:
简化:
题13附图
13．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。
输送量为0.1m3/min，输送管路为φ38×
3mm的无缝钢管。
酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，且在压送过程中不变。
设管路的总压头损失为3.5m（不包括出口），硫酸的密度为1830kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:
其中:
代入:
题14附图
14．如附图所示，某鼓风机吸入管内径为200mm，在喇叭形进口处测得U形压差计读数R＝15mm（指示液为水），空气的密度为1.2kg/m3，忽略能量损失。
试求管道内空气的流量。
如图,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:
其中:
简化:
而:
流量:
R
题15附图
15．甲烷在附图所示的管路中流动。
管子的规格分别为φ219×
6mm和φ159×
4.5mm，在操作条件下甲烷的平均密度为1.43kg/m3，流量为1700m3/h。
在截面1和截面2之间连接一U形压差计，指示液为水，若忽略两截面间的能量损失，问U形压差计的读数R为多少？
在1,2截面间列柏努力方程:
简化:
或:
又
16．如附图所示，用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m。
输送量为30m3/h，此时管路的全部能量损失为40J/kg。
设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。
在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程:
题17附图
17．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。
丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。
塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。
现要求输送量为40×
103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。
在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:
简化:
不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中
h
题18附图
18．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×
2.5mm。
当阀门全关时，压力表的读数为78kPa。
当阀门全开时，压力表的读数为75kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为J/kg（u为水在管内的流速）。
试求：
（1）高位槽的液面高度；
（2）阀门全开时水在管内的流量（m3/h）。
（1）阀门全关,水静止
（2）阀门全开:
在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程:
简化:
解之:
流量:
题19附图
19．附图所示的是冷冻盐水循环系统。
盐水的密度为1100kg/m3，循环量为45m3/h。
管路的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：
（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？
（2）若A处压力表的读数为153kPa，则B处压力表的读数为多少？
（1）对于循环系统:
（2）列柏努力方程:
B处真空度为19656Pa。
20．25℃水在φ60×
3mm的管道中流动，流量为20m3/h，试判断流型。
查附录25℃水物性:
为湍流
21．运动粘度为3.2×
10－5m2/s的有机液体在φ76×
3.5mm的管内流动，试确定保持管内层流流动的最大流量。
22．计算10℃水以2.7×
10－3m3/s的流量流过φ57×
3.5mm、长20m水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。
（设管壁的粗糙度为0.5mm）
10℃水物性:
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