化工原理课后答案解析

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3.在大气压力为101.3kPa 的地区,一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔,仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作,则此时表压的读数应为多少?

解:

KPa

.1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝

1-6 为测得某容器内的压力,采用如图所示的U 形压差计,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:

kPa

Pa gm

ρgR ρp gh

ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133

00==-=⨯⨯-⨯⨯⨯=-==+

1-10.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/m 3,体积流量为9m 3

/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: mm 476⨯φ

h kg ρq m V s /1647918319=⨯=⋅= s m d q u V /69.0068.0785.03600

/9785.02

21=⨯==

s m kg u G ⋅=⨯==2

11/4.1263183169.0ρ (2) 小管: mm 5.357⨯φ

质量流量不变 h kg m s /164792=

s m d q u V /27.105.0785.03600

/9785.02

2

22=⨯==

或: s m d d u u /27.1)50

68

(69.0)(

222112=== s m kg u G ⋅=⨯=⋅=2

22/4.2325183127.1ρ

1-11. 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:

f W u p

g Z u p g Z ∑+++=++

2

222211

12

121ρρ

简化: g W u H f /)21(22∑+=

m 09.281.9)2012

1

(=÷+⨯=

1-14.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40×103

kg/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:

f e W u p

g Z W u p g Z ∑+++=+++

2

222211

12121ρρ 简化:

f e W u p

g Z W p ∑+++

=+2

22

21

2

1ρρ

f e W

g Z u p p W ∑+++-=

2221

22

1ρ s m d m u s

/2.114

.0785.060036001040785.02

32

2=⨯⨯⨯=

=

ρ

15081.9302.12

1

60010)0.23.1(26+⨯+⨯+⨯-=

∴e W kg J /6.721-=

∴ 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中

1-16.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75 kPa ,且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为2

u W f =∑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(m 3

/h )。

解: (1) 阀门全关,水静止

gh p ρ=

题14 附图

题16 附图

m g p h 95.781

.910107833

=⨯⨯==

∴ρ (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: f W u p g Z u p g Z ∑+++=++

2

222211

12121ρρ 简化: f W u p g Z ∑++=

2

22

12

1ρ 2

22232

11000107581.995.7u u ++⨯=⨯

解之: s m u /414.12=

∴ 流量: s m u d V s /10776.1414.104.0785.04

33222-⨯=⨯⨯==

π

h m /39.63

=

1-17.附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3

,循环量为45 m 3

/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?

解: (1) 对于循环系统:

m h H f e 21129=+=∑= kW g V H P s e e 83.281.911003600

4521=⨯⨯⨯=⋅=ρ

kW P P e

04.47

.083

.2:

==

=

∴η

轴功率 (2) B A →列柏努力方程:

fAB B B B A A A h Z u g g p Z u g g p ∑+++=++2

22121ρρ 简化:

fAB B B A h Z g

p

g p ∑++=ρρ 题17 附图