化工基础习题解答.docx
化工皋触打强解答(其次版我近豆偏)第3章流体流淌过程与流体输送设备1、某合成氨工艺以煤为原料的气化法生产中，制得的半水煤气组成为:H242%,N221.5%,CO27.8%,CH41.5%,C027.1%,020.1%(均为体积分数)，求表压为88.2kPa,温度为25°C时，混合气体的密度。解：解法一：先求混合的摩尔质量；Ma-(My)H2+(My)N2+(My)co+(My)cH4+(My)co2+(My)o2=2×0.42+28×0.215+28×0.278+16×0.0!5+44×0.071+32×0.001=18.04kgkno1.=1.38艇,“MP18.04X(101.3+88.2)RT8.314x(273+25)算出在操作温度和压力卜洛纯组分的密度，然后再按组分的摩尔分数会加。解法略。6、套管换热器的内管为d>25mmX2.5mm,外管为4>57mmX3.5mm的无缝钢管。液体以5400kgh的流量流过环隙。液体的密度为1200kgm',粘度为2X10Tas。试推断液体在环隙流淌时的流淌形态。解：设大管内径为d1.,小管外径为d2流体在环隙流淌当量直径为：de=d1.-d2d1=O.O57-O.OO35×2-O.O5mm,d2-O.O25mm:4O.O5-O.O25-O.O25mm4卜4Hz4x5400，-<(i123.14(×O.O52-O.O252)×1200×3600''Cdup0.025×0.85X1200,八Re=;=12740-4000屈湍流2×107、现要求将原油以肯定流量，通过条管道由油库送往车间，并保证原油在管道中呈层流流淌，现分别提出如卜措施：(I)管道长度缩短20%；(2)管径放大20%；(3)提高原油温度使原油粘度下降20%,而假设密度改变不大，可忽视不计。问上述措施分别可使由于管道沿程摩擦而损失的机械能比原设计降低百分之几？解：加流流动的摩擦损失为：z=32'kP(1)、*.*/)=0.8/；，E小=0.8工切(hf)=hf-=0.2h/(2)、Vd1=1.2d:y=32=0.694×(32)=0.694/(y)=ry1.=0.306y(3)、U1=0.8：.,.zn=.8(/0=f=0.2z8、欲建一水塔向某工厂供水，如图所示，从水塔到工厂的管长（包括局部阻I-二二二一1厂力当量长度）为500m,最大流量为0.02m's管出口处需保持Iom水柱的1._11压头（表压）。若摩擦系数44）.023,求：（八）当管内流速为1.05m-s'所需管径与塔高；（b）当管内流速为4m-sH21所需管径与塔高；（C）It1.（八）、（b）计算结、果，分析满意肯定流量时，塔高与管径的关系。解：如图选取1,2截面，计算基准面为管出口水平面。压力以表压表J''o在1-2列柏努利方程，得：Z.+IK+旦+=Z,+/：+丝+”2gIpg-2g-PgZ=hm；=2=0m：产0：粒=：P1.=O（表压）：y=10m水柱（表压）：（八）、Z/=1.05nrs'1d=4×0°2=0,156n1;3.14×1.05Hf=0.023××1.05-=4.14m水柱f0.1562×9.811.052hOhFIo+44=14.27772×9.81(b)z=4ms'1,d=Mx-=0.08m：V3.14×450042Hf=0.023××=117.23m水柱H11p-：16m1J1S5P9f0.082×9.819、用离心泵经4»57mmX3.5mm的钢管，将敞口贮罅内的有机溶剂（粘度为20X10"）Pa-s,密度为800kgm'）,输送到反应器中，设贮罐内液面离反应器内液面高度保持16m,见附图。已知钢管总长度（包括局部阻力当量长度）为25m,反应器内压力恒定为4kgf1（表压），有机溶液输送量为6.6m'h,试确定泵供应的压头。解：如图选取截面1,2计算基准面为敞口贮罐液面，压力以表压表示。在1-2列柏努利方程，得:Z1.+II；+-+He=z2+-2+-+Hf2gPg2gpg=0ni:Z2=1.61n:/1=2:p=0（表JR）;p2=4kgfnT.（表压）：Z=25ni:44×6.6-3.14O.O5'3600=0.934ms1ndup0.05×0.934×800-“八八Re二一-二：=1868<200020×10-332/Hf=Pgd'=0.76m32X0.934×25×20X103800X9.8IxO.O52H""+嚷猊：+076=66.76（m液柱）10、用泵将密度为850kgm的某液体从低位槽打到高位槽。低位槽据地面高2m,管子出口距地面高20m,管路阻力损失为30Jkg泵入口流速为0.915ms1,入口管径为89nm×6mm,出口管径为6O11111×4ran，求泵的有效功率。解：如图选取低位槽液面为IT面，高位槽为2-2面，地面为计算基准面，在1-2列柏努利方程，得:+¼y1 ，B1，小gz+7；+旦+-=g4+7；+2 P2p=2m;二2=2Om:i="2s5s0:PI=P2=0(表压)：My=30Jkg":代入上式得：wt=g(z2-z1.)+(II2-1.)+wf2P吗=9.8IX(20-2)+30=206.58JAgTzn=FP=-J;./,p=-×0.0772×0.915×850=3.62k2s-1J*AtW42M=”，皿=206.58x3.62=747.79(W)IK如图所示，槽内水位维持不变，槽底部与内径为100mm的钢管联结，管路上装有个闸阀，阀前离管路入口端15m,B处装有一个指示剂为汞的型管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。(1)当阀门关闭时读数代6Mmn,加/5微mn。阀门部分开启时，测得庐0Qm,h=M0anm,管路的摩擦系数取4=0.02,入口处局部阻力系数取f=0.5,问管内流量为多少m3h?(2)阀门全开时(取闸阀全开e=15,4=0.018),问压差计测压点6处的静压强为多少kPa(表压)？解：(Da、首先依据当阀门关闭时亿力求水槽液面到出口处的垂宜距离Ho:赢流体静力学方程p4=pg水(H+力)：r=PgH述.p4=pg得：PgMH+卜)=PgHgR:1000×(7+1.5)=13600×0.6解得：A6.66mob、当阀门部分开启时B点的压力为PB=PgHgR-Pg水卜=13600×9.81.×0.4-1.000×9.81×1.4=3.96×104Pa在IfB列柏努利方程，0-0面为计算基准面1 p1.1)PBy1.zS÷½+-ZBg+-Hb+Zh八TB2 P2P二i=H：zb=0:11=0:p=0(表压)；pB=3.961.O1.Pa(衣压)j2<2Ehf1.=(-+)-=(0.02+o.5)-=1.75/2/-B、c20.12代入上式解得："g=1.j+"+1.75/2PHg-暹6669.8j396U=1.=100°-=3.38/SY2.25V2.25F=-2z=-××0.12×3.38=0.0265/5=95Ami/h44
