化工原理習(xí)題1

1、計(jì)算題1. 等壓面的判斷如附圖所示， A 與 B 兩設(shè)備內(nèi)充滿水，兩設(shè)備之間的 U 形壓差計(jì)內(nèi)的指示液為水銀。試說(shuō)明：（ 1）1、 2、 3、4 各點(diǎn)壓強(qiáng)是否都相等？（ 2）5、 6、 7、8 各點(diǎn)壓強(qiáng)是否都相等？（ 3）9、 10、 11、 12 各點(diǎn)壓強(qiáng)是否都相等？（ 4）兩 U 形壓差計(jì)讀數(shù) R 與 H 是否相同？為什么？答：略。2. 液封高度的確定精餾塔底部用蛇管加熱，液體的飽和蒸汽壓為1.093× 105N/m 2，液體密度為 950 kg/m 3。采用形管出料，形管頂部與塔內(nèi)蒸汽空間有一細(xì)管AB 連通（見(jiàn)附圖）。試求：（ 1）為保證塔底液面高度不低于1m，形管高度H應(yīng)為多

2、少？（ 2）為防止塔內(nèi)蒸汽由連通管逸出，形管出口液封高度 H至少應(yīng)為多少？答：（ 1）略；（ 2） 0.86m。3. 復(fù)式壓差計(jì)的測(cè)量用一復(fù)式U 形壓差計(jì)測(cè)量某種流體流過(guò)管路中 A 、 B 兩點(diǎn)的壓力差。已知流體的密度為，指示液的密度為0，且兩U 形管之間的流體與管內(nèi)流體相同。已知兩個(gè)U形壓差計(jì)的讀數(shù)分別為R1、R2，試推導(dǎo)A 、 B 兩點(diǎn)壓力差的計(jì)算式，并分析由此可得出什么結(jié)論？答：略。4. 分層器中分界面的確定精選文庫(kù)附圖所示是一個(gè)油水分離器。油水的界面依靠倒U 形管調(diào)節(jié)。已知油=780kg/m 3， u水=0.5m/s， hf 0.136mH2O 。求：（ 1）閥 1 關(guān)、閥 2、 3

3、開(kāi)時(shí)， H= ？（界面位置）（ 2）閥 1 開(kāi)、閥 2、 3 開(kāi)時(shí)， H= ？（ 3）閥 1 關(guān)、閥 2 開(kāi)、閥 3 關(guān)時(shí)，倒 U 形管中液面的高度為多少？（設(shè)容器中油水界面H 為（1）計(jì)算值）（ 4）閥 1 關(guān)、閥 2 關(guān)、閥 3 開(kāi)時(shí)，分離器內(nèi)界面能維持嗎？答：（ 1） 3.81m；（ 2） 1.09m；（ 3） 0.15m；（ 4）略5遠(yuǎn)距離液位測(cè)量為測(cè)定貯罐中油品的貯存量，采用附圖所示的遠(yuǎn)距離液位測(cè)量裝置。已知貯罐為圓柱形，其直徑為1.6m ，吹氣管底部與貯罐底的距離為0.3m，油品的密度為850 kg/m3。 若測(cè)得 U 形壓差計(jì)讀數(shù) R 為 150mmHg ，試確定貯罐中油品的貯存

4、量，分別以體積及質(zhì)量表示。答： 5.426m3 ； 4612kg。6流向的判斷兩貯罐中均裝有密度為800kg/m 3 的油品，用一根管路連通。兩貯罐的直徑分別為41m 和 0.4m ，貯罐 1 中的真空度為1.33× 10 Pa且維持恒定，貯罐2 與大氣相通。當(dāng)閥門(mén)F 關(guān)1.5m 。試判斷閥門(mén)開(kāi)啟后油品的流向，并計(jì)算平衡后兩貯罐新的液位高度。答：貯罐1：2.55m；貯罐 2： 1.19m。2精選文庫(kù)7. 水平管路與傾斜管路中倒U 形壓差計(jì)測(cè)量的比較水從傾斜直管中流過(guò)，在截面A與 B處接一空氣壓差計(jì)，其讀數(shù)R=10mm ，兩測(cè)壓點(diǎn)垂直距離a=0.3m ，見(jiàn)附圖。試求：（ 1）A 、B

5、兩點(diǎn)的壓差等于多少？（ 2）管路水平放置而流量不變，壓差計(jì)讀數(shù)及兩點(diǎn)的壓差有何變化？答：（ 1） 3041.1kPa；（ 2） R 不變， 98.1 kPa。8是否需要外加能量的判斷附圖所示為丙烯精餾塔回流系統(tǒng)。精餾塔內(nèi)操作壓力為13.3 kgf / cm 2 （表壓），槽內(nèi)液面上方壓力為20.5 kgf / cm2 （表壓），塔內(nèi)丙烯入口距離槽內(nèi)液面的高度差為30m，管子規(guī)格為 108 4mm，輸送量為 40×103kg/ h，丙烯密度為 600 kg/m 3，管路全部阻力（不包括出口阻力）為150J/kg，試問(wèn)完成此輸送任務(wù)是否需要裝泵？答：不需要。9位差對(duì)外加壓頭的影響用泵揚(yáng)送

6、河水經(jīng)噴頭噴出，如附圖所示。水的流量為40 m3 / h ，噴頭入口壓力需維持0.5 kgf / cm 2 （表壓），進(jìn)水管直徑為160 5mm ，出水管徑為108 4mm，設(shè)全部管路壓頭損失為 8mH 2 O ，試求泵的外加壓頭為多少mH 2 O ？其它數(shù)據(jù)見(jiàn)附圖。又問(wèn)：（ 1）夏季水位上漲2m，外加壓頭有何變化？3精選文庫(kù)（ 2）冬季水位下降1m，外加壓頭有何變化？（ 3）旱季水位降至泵入口處以下10m ，外加壓頭有何變化（設(shè)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?atm）答： 17.1m；（ 1）15.1m；（ 2）18.1m；（ 3）不能吸水。10容器高度的計(jì)算如附圖所示， 20水由高位水槽經(jīng)管道從噴嘴流入大氣

7、，水槽中水位恒定。已知d1=125mm ， d2=100mm ，噴嘴內(nèi)徑d3=75mm ， U 形壓差計(jì)的讀數(shù)R 80mmHg 。若忽略摩擦損失，求水槽的高度H 及噴嘴前壓力表讀數(shù)。答： 5.4m； 36.1kPa（表壓）。11管路中流體流量的計(jì)算如附圖所示，水從液位恒定的敞口高位槽中流出并排入大氣。高位槽中水面距地面8m，出水管為89× 4mm，管出口距地面為2m。閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，管路的全部壓頭損失為5.7m （不包括出口壓頭損失）。（ 1）試求管路的輸水量， m3/h；（ 2）分析閥門(mén)從關(guān)閉到全開(kāi)，管路中任意截面 A-A 處壓力的變化。答：（ 1） 45.1m3/h；（ 2）略。12

8、管內(nèi)流體壓力的計(jì)算如附圖所示，某廠利用噴射泵輸送氨。管中稀氨水的質(zhì)量流量為1× 104kg/h ，密度為 1000kg/m 3，入口處的表壓為 147kPa。導(dǎo)管的內(nèi)徑為 53mm，噴嘴出口處內(nèi)徑為13mm，噴嘴能量損失可忽略不計(jì)，試求噴嘴4精選文庫(kù)出口處的壓力。答： 71.45kPa（真空度）13 利用壓差測(cè)量流量密度為kg/m 3 的流體在附圖所示的管路中流動(dòng)，已知粗管的內(nèi)徑為d1，細(xì)管的內(nèi)徑為在 d2?，F(xiàn)測(cè)得截面1、截面 2 處的壓力分別為 p1、 p2，若忽略?xún)山孛骈g的能量損失，試計(jì)算流體在管內(nèi)的流量。答：略。14管路中流體流量的計(jì)算如附圖所示，用高位槽向一密閉容器送水，容器

9、中的表壓為 80kPa。已知輸送管路為48 3.5 mm 的鋼管，管路系統(tǒng)的能量損失與流速的關(guān)系為Wf6.8u 2 （ J/kg）（不包括出口能量損失），試求：（ 1） 水的流量；（ 2） 若需將流量增加 20，可采取哪些措施？計(jì)算出調(diào)整后參數(shù)的具體數(shù)值。答： （ 1） 7.46m3/h；（ 2）略。15粘度的測(cè)量欲測(cè)定液體的粘度，通常可采用測(cè)量其通過(guò)毛細(xì)管的流速與壓降的方法。已知待測(cè)液體的密度為912 kg/m 3，毛細(xì)管的內(nèi)徑為2.222mm ，長(zhǎng)度為 0.1585m 。測(cè)得液體的流量為73O（水的密度為35.33× 10m /s 時(shí)，壓降為 131mmH 2996 kg/m ）

10、。忽略端效應(yīng)，試計(jì)算該液體的粘度。答： 9.06cP16小流量的測(cè)量某氣體以一定流量穩(wěn)定流過(guò)附圖所示流量測(cè)量裝置。已知?dú)怏w密度為0.5 kg/m3 ，粘度為0.02cP，管內(nèi)徑（ ab 段管子）為10mm， ab 段管有一銳孔，其局部阻力之當(dāng)量長(zhǎng)度為10m ，其它阻力忽略不計(jì)。假定通過(guò)此裝置的氣體密度不變。試問(wèn)：5精選文庫(kù)（ 1）當(dāng) H=40mm 時(shí)，氣體的流量為多少？（ 2）若維持氣體的質(zhì)量流量不變，而壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的0.8 倍， H 將變?yōu)槎嗌?？答：?1）1.73m 3/h；（ 2） 50mm。17容器間相對(duì)位置的計(jì)算水以 1m/s 的流速?gòu)谋挚诘母呶徊弁ㄟ^(guò)管路流向某壓力為0.6 kgf

11、/ cm2 （表壓）的設(shè)備中，如附圖所示。已知輸送管總長(zhǎng)為10m，管內(nèi)徑為50mm，管路上有一孔板流量計(jì)（其當(dāng)量長(zhǎng)度為5m），一個(gè)半開(kāi)的截止閥（其阻力系數(shù)來(lái)4.5），兩個(gè)90o 彎頭（每個(gè)阻力系數(shù)為0.75），摩擦系數(shù)0.25 ，并設(shè)高位槽液面保持不變。求：（ 1）管路總能量損失（包括管進(jìn)、出口）；（ 2）高位槽液面與設(shè)備進(jìn)口管間的垂直距離 x（ 3）若孔板流量計(jì)的孔徑為30mm ，流量系數(shù) C00.62，求流量計(jì)上U 形壓差計(jì)的讀數(shù)（指示液為水銀）。答：（ 1） 7.5J/kg；（ 2） 6.76m；（ 3） 81.3mm 。18局部阻力系數(shù)的測(cè)定在附圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置上采用四點(diǎn)法測(cè)量突然擴(kuò)大

12、的局部阻力系數(shù)。細(xì)管與粗管的尺寸分別為 38 4mm、 68 3 mm 。當(dāng)水的流量為 123/h 時(shí)，兩 U 形壓差計(jì)中讀數(shù)分別為1mR260mmHg 、 R2=554mmHg 。設(shè) h f 1 2h f 2 0 ，h f 0 3h f 3 4 ，試求突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)。答： 0.567。19. 容器內(nèi)壓力的確定用壓縮空氣將密度為1100 kg/m 3 的某腐蝕性液體自低位槽送至高位槽，兩槽的液面維持恒定。管子規(guī)格為60×6精選文庫(kù)3.5mm，其它尺寸如附圖所示。各管段的能量損失分別為W f , ABWf ,CD u2 ，W f ,BC 1.18u 2（ J/kg）（ u 為液

13、體在管內(nèi)流速）。 兩 U 形壓差計(jì)中的指示液均為水銀，R1=45mm, h=200mm 。試求（ 1）壓縮空氣的壓力p1；（ 2）U 形壓差計(jì)讀數(shù) R2。答：（ 1） 1.23× 105Pa； (2) 0.609m 。20煙囪高度的計(jì)算某廠一有蒸汽鍋爐，每小時(shí)產(chǎn)生煙道氣360000m3，煙氣需要通過(guò)煙囪排入大氣中。煙囪底部氣體壓強(qiáng)較地面上的大氣壓強(qiáng)低25mmH 2O。設(shè)煙囪是由鋼板鉚接而成的圓筒，內(nèi)徑為 3.5m，煙囪中氣體的平均溫度為260，在此溫度下氣體的平均密度為0.6 kg/m 3，平均粘度為0.028cP。大氣的溫度為20，在此溫度下，在煙囪高度范圍內(nèi)，大氣的平均密度為 1

14、.15 kg/m 3。問(wèn)此煙囪需多少米高？（設(shè)相對(duì)粗糙度/ d0.0004 ）答： 46.76m。21管路直徑的計(jì)算油在水平管中作定態(tài)層流流動(dòng)。已知粘度為 60 cP，密度為 800 kg/m 3，管長(zhǎng)l 為80m ， 局 部 阻 力 之 當(dāng) 量 長(zhǎng) 度 l e 為40m ， 管 段 兩 端 的 壓 強(qiáng) 分 別 為 p110 6 N / m2 ，p29.5 10 5 N / m2 （均為表壓）。若測(cè)得離管中心距離r 處的點(diǎn)速度u r 為0.8m/s，且r=0.5R （R 為管子的內(nèi)半徑），求管子內(nèi)徑d。答： 50mm。22非定態(tài)流動(dòng)過(guò)程的計(jì)算水從一直徑5m 的直立圓罐底部的鋼管排出，管出口與罐

15、底在同一水平面上，管長(zhǎng)90m，直徑 230mm，試求罐內(nèi)水面從離底3m 高降到 1m 高所需時(shí)間。水的粘度為 1 10 3 N s / m2 ，/ d0.002 ，設(shè)流動(dòng)在完全湍流區(qū)。答： 497s。23 循環(huán)管路的計(jì)算如附圖所示的循環(huán)系統(tǒng)，液體由密閉容器A進(jìn)入離心泵，又由泵送回容器A。循環(huán)量為1.8m 3/h，輸送管路為內(nèi)徑等于25mm 的碳鋼管，容器內(nèi)液面至泵入口的壓頭損失為0.55m，離心泵出口至容器A 液面的壓頭損失為1.6m ，泵入口處?kù)o壓頭比容器液面靜壓頭高出2m。試求：7精選文庫(kù)（ 1）管路系統(tǒng)需要離心泵提供的壓頭；（ 2）容器液面至泵入口的垂直距離z。答：（ 1） 2.15m；

16、（ 2） 2.60m。24管內(nèi)流量的確定如附圖所示，將密度為920 kg/m 3，粘度為0.015Pa? s 的液體利用位差從儲(chǔ)槽A 送入儲(chǔ)槽B 。管路為222 mm 的鋼管，其長(zhǎng)度（包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）為25m。求：（ 1）管內(nèi)液體流量；（ 2）若液體的密度及粘度均增大 20% ，定性分析管內(nèi)流量將如何變化？答：（ 1） 0.827m3/h；（ 2）略。25管內(nèi)流量的確定1000 kg/m3 、1.31 cP 的冷卻水由常壓高位槽送往常壓冷卻塔噴淋（見(jiàn)附圖），輸送管尺寸為89 4.5 mm ，直管及全部局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度之和為120m，試求冷卻水流量。（層流時(shí)，64 ；湍流Re時(shí)，0.

17、3164）0. 25Re答： 52.81m3/h。26分支管路的分析如附圖所示，槽內(nèi)水面維持不變，水從 D、 C 兩支管排出。各管段的直徑、粗糙度相同，槽內(nèi)水面與兩支管出口垂直距離相等。水在管內(nèi)達(dá)完全湍流狀態(tài)。試分析：（ 1）兩閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，兩支管的流量是否相等？（ 2）若關(guān) D 閥， C 支管內(nèi)水的流量有何變化？（ 3）當(dāng) D 閥關(guān)閉時(shí)，主管 B 處的壓強(qiáng)比兩閥全開(kāi)時(shí)的壓強(qiáng)增加還是減少？答：略。27提高流量的措施8精選文庫(kù)如附圖所示，水從水塔引至車(chē)間，水塔的水位視為不變，送水管的內(nèi)徑為50mm，管路總長(zhǎng)為l ，且 ll e ，流量為 Vh ，水塔水面與送水管出口間的距離為h ，今用水量增加50

18、% ，需對(duì)送水管進(jìn)行改裝。（ 1）有人建議將管路換成內(nèi)徑為 75mm 的管子；（ 2）有人建議將管路并聯(lián)一根長(zhǎng)為 l/2、內(nèi)徑為50mm 的管子，兩管子在l/2 高度匯合。（ 3）有人建議將管路并聯(lián)一根長(zhǎng)度為l、內(nèi)徑為25mm 的管子。試分析這些建議的效果，假設(shè)在各種情況下摩擦系數(shù)變化不大，水在管內(nèi)的動(dòng)能可忽略。答：略。28并聯(lián)管路的流量分配如圖所示，在兩個(gè)相同的塔中，各填充高度為1m 和0.7m 的填料，并用相同鋼管并聯(lián)組合，兩支路管長(zhǎng)均為5m ，管徑均為0.2m，摩擦系數(shù)均為0.02，每支管均安裝一個(gè)閘閥。塔1、塔 2 的局部阻力系數(shù)分別為10 和 8。已知管路總流量始終保持為0.3m3/s。試求：（ 1）當(dāng)閥門(mén)全開(kāi) (CD0.17 )時(shí)，兩支管的流量比和并聯(lián)管路能量損失；（ 2）閥門(mén) D 關(guān)小至兩支路流量相等時(shí)，并聯(lián)管路能量損失；（ 3）當(dāng)將兩閥門(mén)均關(guān)小至CD20 時(shí)，兩支路的流量比及并聯(lián)管路能量損失。答：