化工原理17章习题答案解析
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第一章 流体流动与输送机械 第二章 非均相物系分离?…
第三章 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
第四章 蒸发 第五章 气体吸收
人?人,、 、、＞ :
蒸馏
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第七章固体干燥
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第一章 流体流动与输送机械
1.某烟道气的组成为 CQ13%, 2 76%, HO 11 % （体积％），试求此混合气体在温度 500 C 、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量 ???混合密度
879 kg/m 3和867 kg/m 3
,试计算含苯40%及甲苯60%（质
量％）的混合液密度。
101.3kPa , —操作中的吸收塔塔内表压为
130kPa 。若在大气压力为 75 kPa
P 表 (P a +P 真)一P a
(101.3+130) 75 156.3kPa
4 .如附图所示，密闭容器中存有密度为 900 kg/m 3
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58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力
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。
3
3
密度分别为 800 kg/m 和1000 kg/m 。
(2)P A
P B
p
C
p
D
6.为测得某容器内的压力， 采用如图所示的 U 形压力计，指示液为水银。
已知该液体密度为 900kg/m 3
, h=0.8m , R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表
压。
解:
a 1
a 2
0.4 1
2
879
0.6
867
混合液密度
3
防
871.8kg/m
2.已知20C 时苯和甲苯的密度分别为
3.某地区大气压力为
的高原地区操作该吸收塔,
且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少?
解:
P 绝 P a
P 表 P a + P 表
题4 附图
已知油与水的
h 1
_ A_
h 2
■ C-
(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。
解:
（1）容器底部压力
P.
题5附图
P A P B (13600 1000) 9.81 0.18 22249 Pa
8.用U 形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为
读数R 为12mm 为了提高测量精度，改为双液体 U 管压差计，指示液 A 为含40%乙醇的水溶液，
密
度为920 kg/m 3
，指示液C 为煤油，密度为 850 kg/m 3
。问读数可以放大多少倍？此时读数为多少?
解：用U 形压差计测量时，因被测流体为气体，则有 用双液体U 管压差计测量时，有
因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放大倍数 此时双液体U 管的读数为 9 .图示为汽液直接混合式冷凝器，水蒸气与冷水相遇被冷凝为水, 并沿气压管流至地沟排出。现已知真空表的读数为 78k Pa ,求气压管中水 上升的高度h 。 解： P gh
拎
水柱高度
P a
3
78 103 7CU 7.95m
3
103
9.81
k
解：如图,
1-2为等压面。
则容器内表压:
7 .如附图所示，水在管道中流动。为测得
A-A'、&B'截面的压力差，在管路上方安装一
U
形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数 R = 180mm 试计算 AA'、8 B'截面的压力差。已知
水与水银的密度分别为
1000kg/m 3
和13600 kg/m 3
。
解: 图中,
1-1 '面与2-2 '面间为静止、 连续的同种流体，且处于同一水平面，
因此为等压面,
代入数据
1000kg/m 3
,
又
所以
压差计放置的位置无关。
题7附图
U 形
（1） 水的流量;
解：（1）如图在高位槽液面 1-1与管出口内侧2-2间列柏努利方程
10 .硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为
密度为1830 kg/m 3
，体积流量为9n i /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。
大管：076 4mm 小管:57 3.5mm 质量流量不变
m s2 16470kg/h
U 2 U 1 (— )2 0.69(—)2 1.27m/s d 2
50
11.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。
解：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:H （iu f
W f ）/g
2
12 . 一水平管由内径分别为 33mm 及 47mm 的两段直管组成，水在小管内以2.5m/s 的速度流向大
管，在接头两侧相距 1m 的1、2两截面处各接一测压管，已知两截面间的压头损失为 测压管中的水位哪一个高，相差多少？并作分析。
说明2截面处测压管中水位高。这是因为该处动能小，因 而静压能高。
13 .如附图所示，用高位槽向一密闭容器送水，容器中的 表压为80kPa 。已知输送管路为 48 3.5 mm 的钢管，管路系统
的能量损失与流速的关系为
W f 6.8u 2 （不包括出口能量损 失），试求:
2 若需将流量增加20%，高位槽应提高多少 m?
解：1、2两截面间列柏努利方程:
其中：z 1 Z 2
2
g
u
2 u
1
d 2
2.5 33
2
1.23m/s
47
II
2
1
0 76 X 4mn 和0 57X 3.5mn 。已知硫酸的
70mm 2O 问两
题13附图
题15附图
损失），试核算该过程是否需要泵。
不需要泵，液体在压力差的作用下可自动回流至塔中
15 .用压缩空气将密闭容器中的硫酸压送至敞口高位槽，如附 图所示。输送量为 2m/h ，输送管路为0 37X 3.5mm 的无缝钢管。两
槽中液位恒定。设管路的总压头损失为
1m （不包括出口），硫酸的
1-1 '面为基准，在1-1 '?2-2 '间列柏努力方程： 简化:
简化:
z ,g 上
1 2 2U 2 (1)
解得 流量
此时有
10 (2) 9.81
80 103 1000
u 2 1.57m/s
1 2 2
—U 2 6.8U 2 2
V s -d 2
u 2
0.785 0.0412
1.57
2.07 10 3
m
4
流量增加 20%，则 U 2
1.2 1.57 1.88m/s
z 1g 史
1 '
2 ' 丄U 2 W
f
2
即高位槽需提升0.78m 。
14 .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/m 3
。现要求输送量
为40 X 10
3
kg/h ，管路的全部能量损失为 150J/kg （不包括出口能量
/s 7.45m 3
/h
解：在贮槽液面1-1 '与回流管出口外侧
2-2 '间列柏努利方程：
简化：卫
1
W e Z 2g
陛 2
u2 Wf
密度为1830 kg/m 3
。试计算压缩空气的压力。
解：以容器中液面为 1-1 '面，管出口内侧为 2-2 '面，且以
题14附图
IZnt
在1-1与2-2间列柏努利方程:
16.某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为
0 45X 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 75 kPa ，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表
_2
示为 W f
u J/kg （u 为水在管内的流速）。试求:
（1）高位槽的液面高度;
解：（1） 阀门全关，水静止
⑵ 阀门全开：
流量：V s -d 2
U 2
0.785 0.042
1.412 1.773 4
17 .用泵将常压贮槽中的稀碱液送至蒸发器中浓缩, 图所示。泵进口管为 0 89 X 3.5mm,碱液在其中的流速为 1.5m/s ;泵出口管为0 76 X 3mm 贮槽中碱液的液面距蒸发器
入口处的垂直距离为
70。碱液在管路中的能量损失为 40J/kg
（不包括出口）蒸发器内碱液蒸发压力保持在
20kPa （表压）， 碱液
的密度为1100kg/m 3
。设泵的效率为58%，试求该泵的轴 功率。
解：取贮槽液面为1-1截面，蒸发器进料口管内侧为 2-2
截面，且以1-1截面为基准面。
其中：u 2
V s -d 2
4
2/3
驚 zs
0.785
代入:P 1
g( 1 2
一U 2
2g Z 2 h f ) 在水槽
1-1 '面与压力表2-2 '面间列柏努力方
简化:
z 1g 止 r 2
W f 解之:
U 2
1.412m/s
（2）阀门全开时水在管内的流量（
ni/h )。
10 3m 3
/s
如附 z 1g 回如2 W e z 2g ■P
2
1 2
—U2
W f
2
(a)
1
题16附图
题17附图