发布时间 : 星期四 文章化工原理计算题解答更新完毕开始阅读
（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:
p0M101.3?103?0.029 ?0???1.29kg/m3
RT08.31?273 ?质量流量:ms?V0?0?1500?1.29?1935kg/h?0.5375kg/s 质量流速:G? 操作条件下密度:
ms193522 ??246497kg/h?m?68.47kg/s?m220.785d0.785?0.1PM540?103?0.029??6.22kg/m3 ??RT8.31?(273?30)? 体积流速:
u?G??68.47?11m/s 6.22
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1831 kg/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。
解: (1) 大管: ?76?4mm
ms?Vs???9?1831?16479kg/h u1?Vs9/3600??0.69m/s 220.785d0.785?0.0682 G1?u1??0.69?1831?1263.4kg/m?s (2) 小管: ?57?3.5mm
质量流量不变 ms2?16479kg/h
u2?Vs9/3600??1.27m/s 220.785d20.785?0.05d1268)?0.69()2?1.27m/s d2502 或: u2?u1( G2?u2???1.27?1831?2325.4kg/m?s
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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
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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:
Z1g?p1p112?u12?Z2g?2?u2??Wf ?2?2题12 附图
1221 ?(?1?20)?9.81?2.09m
2 简化: H?(u2??Wf)/g
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1830 kg/m3，问酸蛋中应保持多大的压力？
解: 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:
p1p1212?u1?Z1?2?u2?Z2??hf ?g2g?2g题13 附图
简化:
p112?u2?Z2??hf ?g2g 其中: u2?Vs?4?d20.1/60?2.07m/s 20.785?0.032 代入: p1??g(12u2?Z2??hf) 2g ?1830?9.81?(
1?2.072?10?3.5)
2?9.81?246.3kPa(表压)
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1.2 kg/m3，忽略能量损失。试求管道内空气的流量。
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题14 附图
解: 如图,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程: Z1g?p1p112?u12?Z2g?2?u2??Wf ?2?2u1?0,p1(表)?0,?Wf?0
其中: Z1?Z2, 简化: 0?p212?u2 ?2 而: p2???H2oRg??1000?9.81?0.015??147.15Pa
12147.15?u2? 21.2
u2?15.66m/s 流量: Vs??4d2u2?0.785?0.22?15.66?0.492m3/s?1771m3/h
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1.43 kg/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？
解: 在1, 2截面间列柏努力方程:
Z1g?P1p112?u12?Z2g?2?u2??Wf ?2?22 1
R
简化:
p1p112?u12?2?u2 ?2?2题15 附图
或: p1?p2?? 其中: u1?12(u2?u12) 2Vs1700/3600??14.04m/s 220.785d10.785?0.207d122072)?14.04?()?26.74m/s d2150 u2?u1( ?p1?p2?1.43?1?(26.742?14.042)?370.3Pa 2 又 p1?p2?R(?0??)g?R?0g ?R?p1?p2370.3??0.038m?38mm
?0g1000?9.81 7
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30 m3/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。
解: 在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程:
Z1g?p1p112?u12?We?Z2g?2?u2??Wf ?2?2 简化: We?Z2g??Wf
?30?9.81?40?334.3J/kg Pe?ms?We?Vs?We? P?
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。
解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:
Z1g?题17 附图
30?1000?334.3?2.786kW 3600Pe??2.786?3.98kW 0.7p1p112?u12?We?Z2g?2?u2??Wf ?2?2?We?Z2g?p2?p1p212?u2??Wf ?2简化:
p1? We??ms12?u2?Z2g??Wf 2 u2??240?103?0.785d?6003600?1.2m/s 20.785?0.14(1.3?2.0)?1061??1.22?30?9.81?150 ?We?6002 ??721.6J/kg
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