【第一部分】化工原理 计算题

【1-1】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？

解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有

.绝绝大气压力

1012001000981281580 （绝对压力）

ρ+==-??=p gh p Pa

(2)管子上端空间的表压 表p

表绝 -大气压力=8158010120019620 =-=-p p Pa

(3)管子上端空间的真空度真p

()真表=-=-1962019620 p p Pa -=

(4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h

'ccl

h

h ρρ=

4

水 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4

31594

'.h m ?=

=10002

125 1594

【1-2】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。

解 水的密度/3水=998ρkg m

()....331011001213550005998981117410=?+?+??=?p Pa

【1-3】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/3

1250kg m 的液体，液面高度为3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m

，容器上部空间的压力（表压）为

习题1-1附图

29.4kPa 。试求：(1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。

解 容器上部空间的压力.29 4（表压）=p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p

()()()()().'...p p h R g p p h g R g p h R g p h g R g Rg ρρρρρρρρ=+-++=+-++++++=+++-=11000 321 32212222 0

()0因g 0，故0ρρ-≠=R

(2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410

().....333222941012125098144110ρ=+-=?+??=?B p p g Pa

【1-4】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。由于水的压力，截面1处

产生1m 高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）?

解 ./105=u m s

.,.d m d m ==1202 01

.()/2

212120522??

==?= ???

d u u m s d

221

12222

ρρ+=+p u p u ..222212

21205187522

ρ

---===p p u u

..121875187510001875ρ?=-==?=p p p Pa

..187501911911000981

ρ?=

===?p h m mm g

另一计算法

22

1122

22ρρ+=+p u p u g g g g

...2

222

1221205019122981

ρ---====?p p u u h m g g

计算液柱高度时，用后一方法简便。

【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静

压头。

解 水的体积流量 ././33252510 -==?V q L s m s ， 截面1处的流速 ../.3

122

1

25101274005

4

4

π

π

-?=

=

=?V

q u m s d

截面2处的流速 .../.2

2

1212005127451

0025????

==?= ? ?????

d u u m s d 在截面1与2之间列伯努利方程，忽略能量损失。

22

1122

22ρρ+=+p u p u g g g g

..11100511002522

ρ=+=+=+p d h g ()

()

(2)

2

2127451100252981

2981

++

=+

??h

截面2处的静压头 .20218=-h m 水柱 负值表示该处表压为负值，处于真空状态。

【1-6】如习题1-17附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为

.5735mm mm φ?。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa 。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa 。设压力表之前管路中的压头损失为0.5m 水柱，试求水的流量为多少/3m h

?

习题1-4附图

习题1-5附图

解 出水阀全关闭时，压力表读数30. 4kPa （表压）能反映出水槽的水面距出水管的高度h

...p h m g ρ?===?3

表

3304103110981

阀门开启后，压力表读数 .2203=p kPa （表压）

从水槽表面至压力表处的管截面列出伯努利方程，以求出水管的流速2u

2

22

1++2ρ=∑f p u Z H g g

.,.13105水柱==∑=f Z h m H m

(23)

232031031052981

10981?=++??u

./.2323005==u m s d m

水的流量

..././22333200532363410228 4

4

V q d u m s m h π

π

-=

=

??=?=

【1-7】如习题1-19附图所示，有一高位槽输水系统，管径为.mm mm φ?5735。已知水在管路中流动的机械能损失为2

452

∑=?f u h (u 为管内流速)。试求水的流量为多

少/3m h 。欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？

解 管径.005=d m ， 机械能损失2

452

∑=?f u h

(1) 以流出口截面处水平线为基准面，

,,,1212500？

Z m Z u u ==== 22

22

14522

=+?u u Z g

../Z g u m s ?=

==1225981

146 4623

水的流量 ().../.V q d u m s m h

π

π

-=

=

??=?=2

2

3

3

3200514628710103 ／4

4

(2) ()'..10212=+=V V V q q q '..../221212146175 ==?=u u m s '(')2

1223=Z g u (.)'..Z m ?==2

123175781 981

高位槽应升高 ..m -=7185218

习题1-6附图

习题1-7附图

【1-8】 如习题1-20附图所示，用离心泵输送水槽中的常温水。泵的吸入管为

.mm mm φ?3225，管的下端位于水面以下2m ，并装有底阀与拦污网，该处的局部压头

损失为2

82u g ?。若截面'22-处的真空度为39.2kPa ，由'11-截面至'-22截面的压头损

失为2

122?u g

。试求：(1)吸入管中水的流量，/3m h ；(2)吸入口'11-截面的表压。

解 管内径...00320002520027=-?=d mm ，水密度/31000ρ=kg m 截面'-22处的表压.2392=-p kPa ，水槽表面10=p （表压） (1) 从'''---00至22， 00为基准面，

,,,?1202030====Z Z m u u

压头损失 222

222118+=822222?

?∑=??+ ???f u u u H g g g

22

0022

1222ρρ++=+++∑f p u p u Z Z H g g g g

(2)

23

22

3921010381000981298122981

-??

?=+

+++ ?

?????u u ./2143=u m s

水的流量 ()..223

236000．0271433600295

／44

π

π

=

?=???=V q d u m h (2) 从'',,1211至2205--==Z Z

.......()

p p u Z g g g

p p Pa kPa ρρ=++-?=++?

???=?=2

122

232

1311223921011435100098110009812298110410104表压

【1-9】 20℃的水在mm mm φ?2196的直管内流动。试求：(1)管中水的流量由小变大，当达到多少/m s 3时，能保证开始转为稳定湍流；(2)若管内改为运动黏度为./cm s 2014的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？

解 (1) 水，20℃，./.,.339982，1005100207ρμ-==??=kg m Pa s d m ..Re ./.3

02079982 4000 001945100510du u u m s ρ

μ

-??=

=

=?

体量流量 ()../2

2430207001945 6.54104

4

V q d u m s π

π

-=

=

??=?

(2) ././24201401410υ-==?cm s m s

Re du

υ

=

..4

0207

200001410

-=

?u ./0135=u m s

习题1-20附图

【1-10】水的温度为10℃，流量为330／L h ，在直径.mm mm φ?5735、长为100m 的直管中流动。此管为光滑管。(1)试计算此管路的摩擦损失；(2)若流量增加到990／L h ，试计算其摩擦损失。

解 水在10℃时的密度.39997／ρ=kg m ，黏度

.,.,Pa s d m l m

μ-=??==3

130610 005 100，光滑管。 (1) 体积流量 /.V q L h m h ==3330033／ 流速 ../.V

q u m s d

π

π

=

==?

?

?2

2

03300467 36003600005

4

4

雷诺数 . Re .3

0．050．04679997

1787层流130610ρ

μ

-??=

=

=?du

摩擦系数 Re 6464

0．03581787

λ=

== 摩擦损失 (.)/.f l u h J kg d λ==??22

100004670．0358=0．0781 20052

(2) 体积流量 /.3990099 ／==V q L h m h

因流量是原来的3倍，故流速../u m s =?=004673014 雷诺数Re 178735360=?=湍流

对于光滑管，摩擦系数λ用Blasius 方程式计算

.....Re ()025025

031640316400375360λ=

== 也可以从摩擦系数λ与雷诺数Re 的关联图上光滑管曲线上查得，.0037λ=。

摩擦损失 (.)

/.22100014=0．037=0．725 20052

f l u h J k

g d λ=??

【1-12】把内径为20mm 、长度为2m 的塑料管（光滑管），弯成倒U 形，作为虹吸管使用。如习题1-31附图所示，当管内充满液体，一端插入液槽中，另一端就会使槽中的液体自动流出。液体密度为/31000kg m ，黏度为1?mPa s 。为保持稳态流动，使槽内液面恒定。要想使输液量为./m h 317，虹吸管出口端距槽内液面的距离h 需要多少米？

解 已知,,/330．

02210,=1d m l m kg m mPa s ρμ===?，体积流量./317=V q m h 流速 ././.2

2

173600

1504002

4

4

V

q u m s d π

π

=

=

=?

从液槽的液面至虹吸管出口截面之间列伯努利方程式，以虹吸管出口截面为基准

习题1-12附图 习题1-13附图

面

22

22u l u h g d g

λξ??=++ ???∑

..Re .4

3

00215041000

30110湍流110

ρ

μ

-??=

=

=??du

光滑管，查得.00235λ=，管入口突然缩小.ξ=05 U 形管（回弯头）.15ξ=

(2)

21504

100235051506170022981

h m ??=+?++= ????

【1-13】如习题1-32附图所示，有黏度为.17?mPa s 、密度为/3765kg m 的液体，从高位槽经直径为mm mm φ?1144的钢管流入表压为0．16MPa 的密闭低位槽中。液体在钢管中的流速为m/1s ，钢管的相对粗糙度/0．002ε=d ，管路上的阀门当量长度50=e l d 。两液槽的液面保持不变，试求两槽液面的垂直距离H 。

解 在高位槽液面至低位槽液面之间列伯努利方程计算H ，以低位槽液面为基准面。

,.p p Pa u u ==?==61212（0表压）01610，两槽流速 0， ,,/,.120管内流速1管径0106====Z H Z u m s d m

液体密度/.33765，黏度1710ρμ-==??kg m Pa s 雷诺数.Re ..43

0106176547710湍流1710

ρ

μ

-??=

=

=??du

/..0002，查得00267ελ==d 管长30160190=+=l m ，阀门50=e

l d

，高位槽的管入口0．

5ξ=，低位槽管出口=1ξ，90°弯头.075ξ=

2

22λξρ+??=++ ???∑e l l p u H g d g

(62016101901002675005107523976598101062981)

?????

=

+?++++?= ?????????m

【1-14】如习题1-34附图所示，在水塔的输水管设计过程中，若输水管长度由最初方案缩短25%，水塔高度不变，试求水的流量将如何变化？变化了百分之几？水在管中的流动在阻力平方区，且输水管较长，可以忽略局部摩擦阻力损失及动压头。

解 在水塔高度H 不变的条件下，输水管长度缩短，输水管中的水流量应增大。 从水塔水面至输水管出口之间列伯努利方程，求得

2

2λ=∑=?f l u H H d g

因水塔高度H 不变，故管路的压头损失不变。 管长缩短后的长度'l 与原来长度l 的关系为 '0．75=l l 在流体阻力平方区，摩擦系数恒定不变，有

'''(')'.(')22

222207522λλλλλλ=∑=∑==f f H H l u l u d g d g l u l u d g d g

故流速的比值为

'..11155075

==u u 流量的比值为

'.1155=V

V

q q 流量增加了15.5%

【1-15】用1689mm mm φ?的钢管输送流量为/60000kg h 的原油，管长为100km ，油管最大承受压力为.MPa 157。已知50℃时油的密度为/3890kg m ，黏度为181?mPa s 。假设输油管水平铺设，其局部摩擦阻力损失忽略不计，试问为完成输油任务，中途需设置几个加压站？

解 .,,/m d m l k m q k g h

==

=

015 100 60000 /,/./33890181600003600

=001873 890

ρμ==?=

V kg m mPa s

q m s

../.2

2

001873

106015

4

4

V

q u m s d

π

π

=

=

=?

..Re 3

015106890

782层流18110ρ

μ

-??=

=

=?du

.Re 646400818782

λ=

== 因为是等直径的水平管路，其流体的压力降为

习题1-14附图

....f l u p h Pa MPa d ρρλ??=∑=????=232

710010106=8900．0818=27310273 20152

油管最大承受压力为.MPa 157 加压站数 (273)

174

157

=

=n 需设置2级加压，每级管长为50km ，每级的./.27321365?==p MPa ，低于油管最大承受压力。

【1-16】如习题1-16附图所示，温度为20℃的水，从水塔用mm mm φ?1084钢管，输送到车间的低位槽中，低位槽与水塔的液面差为12m ，管路长度为150m （包括管件的当量长度）。试求管路的输水量为多少3m /h ，钢管的相对粗糙度.／0002ε=d 。

解 水，./.3320℃,9982,=100410ρμ-==??t kg m Pa s 由伯努利方程，得管路的摩擦阻力损失为

./12981118 ∑==?=f h Hg J kg

管内水的流速u 未知，摩擦系数λ不能求出。本题属于已知.l m d m ==150、01、/./f d h J kg ε=∑=0002、 118，求与V u q 的问题。

/.lg .22512

372f

f d h d l u l

d d h εμρ?? ?=-+ ??

?

∑∑ ....lg . (3)

2011180002251100410150

215037019982201118-??????=-+ ? ?????

?

./255 m s = 验算流动类型 ...R e ..5

3012559982

254

10湍流100410

du ρ

μ

-??==

=??

体积流量 () (2)

233600012553600721／4

4

V q d u m h π

π

=

?=

???=

习题1-16附图 习题1-17附图

【1-17】如习题1-37附图所示，温度为20℃的水，从高位槽A 输送到低位槽B ，两水槽的液位保持恒定。当阀门关闭时水不流动，阀前与阀后的压力表读数分别为80kPa 与30kPa 。当管路上的阀门在一定的开度下，水的流量为./m h 317，试计算所

需的管径。输水管的长度及管件的当量长度共为42m ，管子为光滑管。

本题是计算光滑管的管径问题。虽然可以用试差法计算，但不方便。最好是用光滑管的摩擦系数计算式..Re 025

03164λ=（适用于.R e 35

251010?<<）与22f l u h d λ∑=及

2

4π=

V

q u d ，推导一个与及∑f V h q d 之间的计算式。 解 水在./.3320℃时9982,100410ρμ-==??kg m Pa s 水的流量.317／m h ，管长及管件当量长度42=l m

阀门关闭时，压力表可测得水槽离压力表测压点的距离与A B H H 。

(3)

3

8010817998298130103069982981

ρρ?===??===?A A B B p H m

g p H m

g

两水槽液面的距离...817306511=-=-=A B H H H m

以低位槽的液面为基准面，从高位槽A 的液面到低位槽B 之间列伯努利方程，得管路的摩擦损失∑f h 与H 的关系式为

.../511981501 ∑==?=f h Hg J kg

对于水力光滑管，∑f h 与V q 及d 之间的计算式为

(025)

175

475

0241μρ??

= ?

??

∑V f q h l d (025)

175

475

0241μρ??

= ?

??

∑V f

q d

l h 代入已知数

....(./)..025

3175

475

1004101736000．241429982501

-??

?=?? ?

??

d

求得管内径为 .00205=d m 验证Re 范围

..Re ...V q du d ρρμπμ-??

====???317

49982436002900031410041000205

湍流 符合λ计算式中规定的Re 范围

【1-18】. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。

解：如图，设水层吹气管出口处为a ，煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p =

1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压)

1b p g H ρ=油(表压)

U 管压差计中，12Hg p p gR ρ-= (忽略吹气管内的气柱压力) 12a b p p p p gR ρ-=-=

分别代入a p 与b p 的表达式，整理可得：

()Hg gh g H h gH ρρρ+-=油水 1000 1.0136000.068

0.4181000820

H R h m ρρρρ-?-?=

==--Hg 水水油

【1-19】. 高位槽内的水面高于地面8 m ，水从1084mm mm φ?的管道中流出，管路出口高于地面2 m 。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按

26.5f

h

u =∑计算(不包括出口阻力损失)，其中u 为水在管内的流速m/s 。试计算：

(l) 'A A -截面处水的流速；(2) 水的流量，以m 3/h 计。

1-19题 1-20题

H 1

压缩空气

p

'A

'B

解：(1) 取高位槽水面为上游截面11'-，管路出口内侧为下游截面22'-，如图所示，那么128,2z m z m == (基准水平面为地面)

1120,0u p p ≈==(表压)，'A A -处的流速与管路出口处的流速相同，2A u u = (管径不变，密度相同)

在截面11'-和22'-间列柏努利方程方程，得

2

22

f u

g z

h ?=+∑，其中2

6.5f h u =∑ 代入数据2

26.59.81(82)2

u u +=?- 解得 2.9/A u u m s ==

(2) 2

332.9(10842)10360082/4

h V uA m h π

-??==?

?-???=?? 【1-20】. 20℃的水以2.5 m/s 的流速流经38 2.5mm mm φ?的水平管，此管以锥形管与另一533mm mm φ?的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A 、B 处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经A 、B 两截面间的能量损失为1.5J/kg ，求两玻璃管的水面差(以m 计)，并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位置。

解：取,A B 两点处所在的与管路垂直的平面分别为上游和下游截面'A A -和

'B B -，如图所示，并取管路中心线所在的水平面为基准面，那么0A B z z ==，

2.5/A u m s = 22

38 2.52(

) 2.5() 1.23/5332

A B A B d u u m s d -?==?=-? 在截面'A A -和'B B -间列柏努利方程：

22

,22A A B B f A B u p u p h ρρ

-+=++∑ 22

22

, 2.5 1.23()( 1.5)1000868.522

A B B A f A B u u p p h Pa ρ----=-=-?=∑ 查表得到 210.102Pa mmH O =， 那么

2868.5

88.50.102

mmH O = 210p p ->，所以A 点的压力大于B 点的压力，即B 管水柱比A 管高88.5mm

【1-21】. 用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。

各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为

76 2.5mm mm φ?，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.06×103 Pa ；水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的能量损失可分别按

2,1

2f h

u =∑与

2,2

10f h

u =∑计算，由于管径不变，故式中u 为吸入

或排出管的流速m/s 。排水管与喷头连接处的压强

为98.07×103 Pa(表压)。试求泵的有效功率。 1-21题

解：取水槽中水面所在的平面为截面11'-，并定为基准水平面。泵入口真空表连接处垂直于管子的截面为22'-。水洗塔出口处为截面33'-，如图所示，那么有

10z = 21.5

z m = 314z m = 10u ≈ 23u u u == 10p =(表压) 3224.6610p P a =-?(表压) 3398.0710p Pa =?(表压) 31000/kg m ρ=

在截面11'-和22'-间列柏努利方程，得

22

1

122

12,122

f p u p u gz gz h ρρ++=+++∑ 22f

h

u =∑

代入以上数值解得2/u m s = 2

31.99(76 2.52)1010007.

91/

4s w u A k g s π

ρ?

?==??-???=?

? 再在截面11'-和33'-间列柏努利方程，得

2

2

331

113,1222

e f p u p u gz W gz h ρρ-++==+++∑ 将以上数值代入，其中2,12,1,212f f f h h h u -=+=∑∑∑，解得261.3/e W J kg =

261.3

7.912.26

e e s N W w k W ==?=

【1-22】. 本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3，循环量为36 m 3/h 。管路的直径相同，盐水由A 流经两个换热器而至B 的能量损失为98.1 J/kg ，由B 流至A 的能量损失为49 J/kg ，试计算：(1) 若泵的效率为70%时，泵的轴功率为若干kW? (2) 若A 处的压强表读数为245.2?103 Pa 时，B 处的压强表读数为若干?

解：对循环系统，在管路中任取一截面同时作上游和下游截面，列柏努利方程，可以证明泵的功率完全用于

克服流动阻力损失。 1-22题

(1) 质量流量 331100/36/360011/s S w V kg m m s kg s ρ==?= ,,98.149147.1/f A B f B A We h h J kg --=+=+=∑∑

147.1

111618.1

e e s N W w J s ==?= /1618.1/0.7 2.3N N e k W

η=== (2) 在两压力表所处的截面A 、B 之间列柏努利方程，以通过截面A 中心的水平面作为位能基准面。

22

,22

A

A B B

A B f A B p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中，0A z =，7B z m =，A B u u =，245.2A p =kPa ，,98.1/f A B h J kg -=∑ 将以上数据代入前式，解得4,(

) 6.210A

B B f A B p p gz h Pa ρρ

-=--=?∑(表压)

【1-23】. 用压缩空气将密度为1100 kg/m 3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液面维持恒定。管路直径均为60 3.5mm mm φ?，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为2,,f AB f CD h h u ==∑∑，2, 1.18f BC h u =∑。两压差计中的指示液均为水银。试求当R 1=45 mm ，h =200 mm 时：(1) 压缩空气的压强p 1为若干? (2) U 管压差计读R 2数为多少?

解：求解本题的关键为流体在管中的流速 (1)在B 、C 间列柏努利方程，得

22

,22

C C B

B

B C f B C p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑

,()B C

C B f B C p p g z z h ρ

--=-+∑ (1)

1()()B C H g

C B

p p g R g z z ρρρ-=-+- 3(136001100)9.81451011009.815-=-???+?? 59473Pa =

代入(1)式，同时已知31100/kg m ρ= 5C B z z m -= 2

, 1.18

f B C

h

u -=∑ 解得 2.06/u m s =

在低位槽液面11'-与高位槽液面22'-之间列柏努利方程，并以低位槽为位能基准面，得

22

1

122

12,1222

f p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中10z = 210z m = 120u u =≈ 20p =(表压)

22,12

,,, 3.18 3.18 2.0613.5/f f A B f B C f C D h

h h h u J kg ----=++==?=∑∑∑∑

代入上式可得

1

2,12f p gz h ρ

-=+∑

12,12()1100(9.811013.5)122760f p g z h P a ρ-=+=??+=∑(表压) (2) 若求2R 关键在于B p ，通过B p 可列出一个含h 的静力学基本方程

2H g B

g R g h p ρρ+=

(2) 为此在低位槽液面11'-与截面B 之间列柏努利方程，以低位槽为位能基准面，得

22

1

11,122

B B

B f B p u p u gz gz h ρρ-++=+++∑ 其中，10z =，1073B z m =-=，10u ≈， 2.06/B u m s =，1123p kPa =(表压)

2

1

,1()2

B

B B f B p u p gz h ρρ-=--+∑

21.22760(9.813 1.5 2.06)1100

1100

=-?-??

83385Pa

=(表压)

代入(2)式：

28338511009.810.2

9.8113600

R

-??=

?

0.610610

m m m

==

【1-25】．每小时将2×104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽(见本题附

图)。反应器液面上方保持26.7×103 Pa的真空度，

高位槽液面上方为大气压强。管道为

764

mm mm

φ?的钢管，总长为50 m，管线上有两

个全开的闸阀、一个孔板流量计(局部阻力系数为

4)、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的

距离为15 m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。

解：在反应器液面11'

-与管路出口内侧截面22'

-间列柏努利方程，以截面11'

-为基准水平面，得

22

1

122

12,1222

e f p u p u gz W gz h ρρ-+++=+++∑ 其中 10z = 215z m = 10u ≈ 3126.710p Pa =-?(表压) 20p =(表压)

4

2324210 1.43/3600[(7642)10]1073

u m s π-??=

=?-??? 212

2

21,1

2

()2

e f

p p u W g z z h ρ

--=+-++∑32

26.710 1.439.811510732

f h ?=+?++∑

173f h =+∑

其中，'f f f h h h =+∑

对直管阻力2

2

f l u h d λ=

3

54

(768)101.431073R e 1.656106.310

d u ρ

μ

---???=

==?? 0.3m m ε= 那么 /0.3/(76.42)0.0044d ε=?=

由/d ε和Re 在图1－27可查得 0.029λ=

2

3501.430.02921.8/(768)102

f h J k

g -=??=-? 对局部阻力 二个全开的闸阀 20.330.6

6m m ?= 五个标准弯头 1.658m m ?=

进口阻力系数 0.5 孔板的局部阻力系数 4

22'

22e f

c l u u h

d λξ=+22

30.668 1.43 1.430.029 4.58.378/681022

J kg -+=??+?=? 17321.88.38203.2/e W J kg =++=

该流体的质量流量 4

210/36005.6/

s w k g s

=?= 203.25

.61128

e N W =?= /1128.9/0

.71.6e N N k W η===

【1-26】. 用离心泵将20℃水经

总管分别送至A 、B 容器内，总管流量为89 m 3/h ，总管直径为1275mm mm φ?。

泵出口压强表读数为1.93×105 Pa ，容器B 内水面上方表压为l kgf/cm 2。总管的流动阻力可忽略，各设备间的相对位置如本

题附图所示。试求：(1) 两支管的压头损失,f O A H -，,f O B H -；(2) 离心泵的有效压头H e 。

解：(1) 在总贮槽液面11'-和主管路压力表之后，记为截面22'-，列柏努利方程，并以通过截面2主管路中心线的水平面作为位能基准面，得

22

1122

12,1222f p u p u z He z H g g g g

ρρ-+++=+++ 2

2

212121,12()2f p p u u He z z H g g

ρ---=

+-++ 其中，52 1.9310p Pa =?(表压) 212z z m -=- ,12

0f H -= 10u ≈ 2232

4489 2.3/3600[(12752)10]S V u m s d ππ-?=

==-?? 代入之后得到：17.94He m =

(2) 在截面2和容器A 的液面之间列柏努利方程，得

22

222,222A A

A f A p u p u z z H g g g g

ρρ-++=+++

其中52 1.9310p Pa =?(表压) 0A p =(表压) 2 2.3/u m s = 0A u ≈

216A z z m -=-

2

22,22()2A f A

A p p u H

z z g g

ρ--=++-∑19.67

0.2716 3.

m =+-=

由于主管路的阻力可以忽略，,,2 3.94f O A f A H H m --≈=∑∑ 同样可列出截面2到容器 B 的液面的柏努利方程，解得

,,2 1.96f O B

f B H

H m --≈=∑∑

【1-27】在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m 3

/h 时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152 kPa 和24.7 kPa ，轴功率为2.45 kW ，转速为2900r/min 。若真空表和压强表两侧压口间的垂直距离为0.4m ，泵的进、出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。

【1-28】

化工原理计算练习题(含答案)

1．将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m 3 /h, 液体的扬升高度为7m 。输送管路由内径为80mm 的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用？ Q(L/s) 0 3 6 9 12 15 H(m) 19.5 19 17.9 16.5 14.4 12 η(%) 17 30 42 46 44 已知：酸液在输送温度下粘度为1.15?10-3 Pa ?s ；密度为1545kg/m 3 。摩擦系数可取为0.015。 解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得： f e H g p z g u H g p z g u ∑+++=+++ρρ222 2112122 式中0)(0,7,0212121≈=====u ，u p p m z z 表压 管内流速：s m d Q u /99.1080 .0*785.0*360036 42 2 == = π 管路压头损失：m g u d l l H e f 06.681 .9*299.108.0160015.022 2==∑+=∑λ 管路所需要的压头：()m H z z H f e 06.1306.6711=+=∑+-= 以（L/s ）计的管路所需流量：s L Q /103600 1000 *36== 由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s 时所提供的压头即达到了14.4m ，当流量为管路所需要的10 L/s ，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m 。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。 3、如图用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一表压为2.5atm 的塔内，管径为φ108×4mm 管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水的流量为56.5m 3·h -1，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m -3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答： (1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和有效功率； 图2-1 解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m A=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m

化工原理计算题

流体流动、流体输送机械习题 主要计算公式： 1、流体静力学基本方程式： gh p p ρ+=0或 2、流体的速度、体积流量、质量流量 及质量流速之间的关系： uA q v = 圆管： 2 4 d q u v π = ρ ρuA q q v m == ρ ρu A q A q G v m === 3、稳定流动时的连续性方程： 对任一截面： 常数 ==m q uA ρ 对不可压缩流体：常数=uA 4、柏努利方程： 221122 1222u p u p gz gz ρρ ++=++ 不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程： ∑+++=+++f e h p u gz w p u gz ρρ2 222121122 或∑+?+?+?=f e h p u z g w ρ22 5、流体通过直管的摩擦阻力： 22 u d l h f λ = 6、摩擦因数（系数）λ 层流（ 2000 ≤e R ）： ρ μ λdu R e 6464= = 层流时直管摩擦阻力： p g z ρ+=常数

232d g lu h f ρμ= 湍流（ 5 310~103?=e R ），且在光滑管内流动时： 25 .03164 .0e R =λ 柏拉修斯（Blasius ）式 7、局部阻力计算 （1）当量长度法 22 u d l h e f λ = （2）阻力系数法 2u 2 ξ =f h 8、流体输送设备消耗的功率 η W q ηH ρgq ηP P e m v e a === H ρgq P v e = 9、并联管路 3 21V V V V ++= B fA f f f h h h h -?=?=?=?321 10、分支管路 21V V V += 1 f01 21020 0h ρP 2u gz ρP 2u gz 1 -∑+++=++ 2 f02 22h ρP 2u gz 2 -∑+++=常数=

《化工原理试题库》大全

化工原理试题库多套及答案 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度 流动，其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050，热水

化工原理习题

化工原理练习题一（流体流动与流体输送机械） 一、填空 1．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。 2．某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa。该地区大气压强为720mmHg。 3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为1cP，在d内=100mm管内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为。 4．12kgf·m＝J。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝压)80 ℃时的密度为。6．20℃的水通过10m长，d内＝l 00mm的钢管，流量V0＝10m3／h，阻力系数λ＝0.02，阻力降ΔP＝。 ７．常用测量流量的流量计有、、。 8．无论滞流湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为，到管中心速度为。滞流时，圆管截面的平均速度为最大速度的倍． 9．在流动系统中，若截面上流体流速、压强、密度等仅随改变，不随而变，称为稳定流动，若以上各量既随而变又随而变，称为不稳定流动。 10．流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以分、、三层。11．流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来损失的倍。12．等边三角形边长为a，其当量直径是，长方形长2a，宽为a，当量直径是。13．管内流体层流的主要特点是；湍流的主要特点是。14．孔板流量计的流量系数α的大小，主要与和有关。当超过某一值后，α为常数。 l 5．直管阻力的表示式hf＝。管中流出ζ出＝，流入管内ζ入＝。16．气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而。 17．在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍?A)两种情况都为层流，B)两种情况都在阻力平方区。 18、离心泵起动时要、。 19、原来输送水的离心泵，现改用于输送某种水溶液，水溶液的重度为水的1.2倍，其它的物理性质可视为与水相同，管路状况不变，泵前后两开口容器液面垂直距离不变，问(1)流量有无改变，(2)压头有无改变，(3)泵的功率有无改变。 20、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1) ，(2) ，(3) (4) 。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 21、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生现象。 22、在低阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加；在高阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加。 23、往复泵为泵，其流量调节应采用。 二．某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂，经一根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中，送液量为每分钟2000L。问该泵所需的功率为若干(泵的效率为0.6，管的局部阻力略去不计)。ρ＝705kg／m3，μ=500×10-1Pa·s 。答案：112KW

化工原理复习资料选择及计算题答案

欢迎来主页下载---精品文档 第一章流体流动与输送机械 一、填空或选择 du??，该式应用条件为牛顿型流体作_层流1．牛顿粘性定律的表达式为 ?dy流动。在SI制中，粘度的单位是流体的物性，在cgs制中，粘度的单位是泊。 2．某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为_201.33 kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为_360mmHg 。（当地大气压为101.33 kPa） 3．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布侧形是_抛物线型曲线。其管64?。层流区又Re关系为_2 倍，摩擦系数λ与中心最大流速为平均流速的?Re称为阻力的一次方。 4．流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与_Re_和_ε/d 有关；若其作完全湍流，则λ仅与_ε/d 有关。完全湍流又称为阻力的平方区。 5．流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_层流底层_，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度_越薄；流动阻力越大。 6．因次分析的依据是_因次一致性原则。 7．从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将_减小，管路的局部阻力将_增大，直管阻力将_减小，管路总阻 力将_恒定。（设动能项可忽略。） 8．根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测定大直径气体管路截面上速度分布的是测速管（皮托管）；恒压差流流量计有转子流量计；恒截面 差压流量计有孔板流量计和文丘里流量计；能量损失最大的是孔板流量计； 对流量变化反映最灵敏的是孔板流量计。 A．孔板流量计B．文丘里流量计C．皮托管D．转子流量计 流通截面积?4，水力半径为_1/4_倍当量直径。9．当量直径的定义式为 润湿周边22??ulu????p??p．直管阻力的计算式10 ；局部阻力的计算式有ff d22 2?lu?e??p。和f d211．水流经图示的管路系统从细管喷出。已知d管段的压头损失H=1m（包括f11局部阻力）d管段的压头损失H=2m（不包括出口损失）。则管口喷出时水的速f,223/h。V=_8.06_m，水的流量=_1.75_m/su管段的速度，=_7.00_m/su度 d 113精品文档． 欢迎来主页下载---精品文档

化工原理计算题

1、 如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。 送液管为φ45×2.5mm 的钢管，要求送液量为4.2m 3/h 。设料液在管内的压头损失为1.4m （不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？ 其中：z1=h ，u1=0 p1=0(表压) He=o Z2=0 p2=0(表压) hf=1.4m 将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度： 计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。 2、 如附图所示。用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量为35 m3/h 。 泵的入口管为φ108×4mm 无缝钢管，出口管为φ76×3 mm 无缝钢管。池中水深为1.5m ， 池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。水流经所有管路的能量损失为42 J/kg （不包括喷嘴）， 喷嘴入口处的表压为34 kPa 。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率.（水密度以1000kg/m3计） 解: 取水池大液面为1-1’面，取喷嘴入口内侧为2-2’截面，取池底水平面为基准水平面， 在1面与2面之间列柏努利方程 由题 Z1=1.5 m; P1=0 (表压）； U1=0 z2=20; u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s; P2= 34 Kpa (表压）; Wf=42 J/kg 3、 例：在操作条件25oC 、101.3kPa 下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO2 10% （体积分数）的CO2 －空气混合气在一容器内充分接触。 （1）判断CO2的传质方向中，且用气相摩尔分数表示过程的推动力； （2）设压力增加到506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？并用液相分数表示过程的推动力？ （3）若温度增加到60oC ，压力仍为506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？ 解：（1）查表5-2得：25oC 、101.3kPa 下CO2 －水系统的E ＝166MPa ，则 因y=0.10比较得y < y*所以CO2的传质方向是由液相向气相传递，为解吸过程。 解吸过程的推动力为：Δy=y*-y = 0.164-0.10 = 0.064 （2）压力增加到506.5kPa 时，因x=1×10-4比较得x*>x 所以CO2的传质方向是由气相向液相传递，为吸收过程。 吸收过程的推动力为Δx=x*-x = 3.05×10-4-----1×10-4=2.05×10-4 由此可见，提高操作压力，有利于吸收 0.164 0.0001163916390.1013166=?=====m x y*p E m

《化工原理II》计算试题

《化工原理II》计算试题 石油大学(北京)化工学院(第二部分)题库 2，计算题 1，(15分)在直径1.2m的Mellepak 250Y规整填料吸收塔中，空气混合物中的SO2用清水吸收吸收塔的总操作压力为101.3kpa，温度为20℃，混合气体进入塔内的流量为1000 m3/h，SO2的摩尔分数为0.09，SO2的回收率要求不低于98%，采用气相kya = 0.0524 kmol/(m·s)的总体积传质系统系统的相平衡方程为:ye=3.3x试着找出: (1)推导出计算传质单元数的公式； L？敏。m？成立，哪一个？是溶质的吸收率，m是相平衡常数；(2)测试证书:V(3)最小溶剂剂量，千克摩尔/小时； (4)如果实际溶剂量是最小溶剂量的1.2倍，计算塔水中SO2浓度(摩尔分数)；(5)计算完成分离任务所需的传质单元数量、传质单元高度和填料高度 2，(15分)一种吸收煤气中苯的吸油塔。已知煤气的流速为2240(NM3/hr)，进入塔的气体中苯含量为4%，离开塔的气体中苯含量为0.8%(以上均为体积分数)。进入塔内的油不含苯。取L=1.4 Lmin。已知体系的相平衡关系为Y * = 0.126 x。试着找出:(1)溶质吸收率？ (2)Lmin和L (kmol/h) (3)求柱组成Xb(kmol苯/kmol油)(4)求吸收过程的对数平均驱动力？Ym (5)解决非政府组织问题；用分析法； (6)以增加塔内的液体喷射量使用部分循环流量，在保证原始吸收率

的条件下，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线。 3，(20分)在一个逆流操作的低浓度气体填料吸收塔中，纯矿物油被用来吸收混合气体中的溶质。已知在操作条件下，进口混合气体中的溶质含量为0.015(摩尔分数)，吸收率为85%，平衡关系Y*=0.5X努力找出:出口矿物油中溶质的最大浓度为 (1)最小液气比； (2)当吸收剂用量为最小溶剂用量的3倍时，NOG是用解析法计算的。(3)找到吸收过程的总对数平均传质驱动力？Ym。(4)当总气体传质单元的高度为1m时，计算填料层的高度； ？1？ (5)为了增加塔内液体的喷淋量，采用塔外液体部分循环流动。在保证原吸收速率的条件下，假设气相流速为，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线 4。在吸收塔中，某种气体混合物与清水逆流吸收。塔中的气相组成为0.05(摩尔分数，下同)。在该操作条件下，系统的平衡关系为y*=2x，操作液气比为1.25(L/V)min，塔内气相组成为0.01，吸收过程为气膜控制，Kya∝V0.7(V为气相摩尔分数) 试算:(1)液相出口组成xb，NOG传质任务所需； (2)如果初始气液组成、流速和操作条件保持不变，当原始塔与另一个相同的塔串联和逆流操作时，离开塔的气体的最终组成是什么(3)如果初始汽液组成、流速和操作条件不变，原塔和另一个相同的塔平

【第一部分】化工原理 计算题()

【1-1】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯 化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？ 解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力 绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有 .绝绝大气压力 1012001000981281580 （绝对压力） ρ+==-??=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压 表p (3)管子上端空间的真空度 真p (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4 31594 【1-2】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。 解 水的密度/3水=998ρkg m 【1-3】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为 3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。试求： (1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。 习题1-1附图

解 容器上部空间的压力.29 4（表压） =p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p (2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410 【1-4】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）? 解 ./105=u m s 另一计算法 计算液柱高度时，用后一方法简便。 【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。 解 水的体积流量 ././33252510 -==?V q L s m s ， 截面1处的流速 ../.3 12 2 1 25101274005 4 4 π π -?= = =?V q u m s d 习题1-4附图 习题1-5附图

化工原理复习题..干燥计算题

干燥 一、填空 1．在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d_________。 2．在101.33kPa的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d_________。 3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。 4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。 5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。 6．在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg 绝干气。 7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。 8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________； 降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。 10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*= 0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg水（m2.h）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。 二、选择题 1.已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数( ) A. H，p B. H，t d C. H, t D. I，t as

化工原理复习题计算题

有一套管式换热器，用冷却水将0.125kg/s 的苯由350K 冷却到300K ，冷却水在φ25×2.5mm 的内管中流动，其进出口温度分别为290K 和320K 。已知水和苯的对流传热系数分别为850 w/m 2?℃和1700 w/m 2?℃，两流体呈逆流流动，忽略管壁热阻和污垢热阻。试求：（1）所需要的管长；（2）冷却水的消耗量。定性温度下苯的比热为C P =1830J/kg ·K ，水的比热为C P =4200J/kg ·K (1)解法一： Q=m s Cp Δt=0.125×1830×50=11437.5 w ---------1分 m t A K Q ?=22=11437.5w --------1分 而2 1 21ln t t t t t m ???-?=? =18.2 ---------------------2分 221212111αλα++=m d d b d d K 代入数据得 K 2=485.7W/m 2·K 所以A 2=1.294m 2=3.14×0.025×L 解得L=16.48m 解法二：若计算基于内壳表面的K 1，则过程如下： 21211111d d d d b K m αλα++=令代入数据得 K 1=607.14W/m 2·K 所以A 1=1.035m 2=3.14×0.020×L 解得L=16.48m 结果完全一致。 (2)Q 1=Q 2=11437.5=4200×30×q L q L =0.09Kg/s 3. (12分) 常压下用连续精馏塔分离含苯44%的苯一甲苯混合物。进料为泡点液体，进料流率取100 kmol/h 为计算基准。要求馏出液中含苯不小于 94 %，釜液中含苯不大于8 %(以上均为摩尔百分率) 。该物系为理想溶液，相对挥发度为2.47。 塔顶设全凝器，泡点回流，选用的回流比为3。 试计算精馏塔两端产品的流率及精馏段所需的理论塔板数。 解：由全塔物料衡算：F ＝D ＋W ;FxF ＝DxD ＋WxW 将已知值代入, 可解得D ＝41.86kmol/h; W=58.14kmol/h 精馏段操作方程为: y n+1=0.75x n +0.235 泡点液体进料时q=1, y n+1=1.3472x n -0.0278 相平衡方程为 =y n /(2.47-1.47y n ) n n n x x y )1(1-+=ααn n n y y x )1(--=αα1 11+++=+R x x R R y D n n

化工原理计算题

第一章 流体流动 【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 998 4.01830 6.01+=m ρ =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4 ρm =1372kg/m 3 【例1-2】 已知干空气的组成为：O 221%、N 278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa 及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m 3 根据式1-3a 气体的平均密度为： 3kg/m 916.0373 314.896.281081.9=???=m ρ 【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h 1=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3，水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。 （1）判断下列两关系是否成立，即 p A =p'A p B =p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h 。 解：（1）判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。因A 与A '两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p'B 的关系不能成立。因B 及B '两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B '不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知，p A =p'A ，而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2 p A '=p a +ρ2gh 于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×0.7+1000×0.6=1000h 解得 h =1.16m 【例1-4】 如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置

化工原理计算题例题

三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×

化工原理复习资料选择及计算题

第一章流体流动与输送机械一、填空或选择 1．牛顿粘性定律的表达式为 du dy τμ =，该式应用条件为牛顿型流体作_层流 流动。在SI制中，粘度的单位是流体的物性，在cgs制中，粘度的单位是泊。2．某设备的表压强为100kPa，则它的绝对压强为_201.33 kPa；另一设备的真空度为400mmHg，则它的绝对压强为_360mmHg 。（当地大气压为101.33 kPa）3．流体在圆形直管中作滞流流动时，其速度分布侧形是_抛物线型曲线。其管 中心最大流速为平均流速的_2 倍，摩擦系数λ与Re关系为 64 Re λ=。层流区又 称为阻力的一次方。 4．流体在钢管内作湍流流动时，摩擦系数λ与_Re_和_ε/d 有关；若其作完全湍流，则λ仅与_ε/d 有关。完全湍流又称为阻力的平方区。 5．流体作湍流流动时，邻近管壁处存在一_层流底层_，雷诺数愈大，湍流程度愈剧烈，则该层厚度_越薄；流动阻力越大。 6．因次分析的依据是_因次一致性原则。 7．从液面恒定的高位槽向常压容器加水，若将放水管路上的阀门开度关小，则管内水流量将_减小，管路的局部阻力将_增大，直管阻力将_减小，管路总阻力将_恒定。（设动能项可忽略。） 8．根据流体力学原理设计的流量（流速）计中，用于测定大直径气体管路截面上速度分布的是测速管（皮托管）；恒压差流流量计有转子流量计；恒截面差压流量计有孔板流量计和文丘里流量计；能量损失最大的是孔板流量计；对流量变化反映最灵敏的是孔板流量计。 A．孔板流量计B．文丘里流量计C．皮托管D．转子流量计 9．当量直径的定义式为4?流通截面积 润湿周边 ，水力半径为_1/4_倍当量直径。 10．直管阻力的计算式 2 2 f l u p d ρ λ ?=；局部阻力的计算式有 2 2 f u p ρ ξ ?= 和 2 2 e f l u p d ρ λ ?=。 11．水流经图示的管路系统从细管喷出。已知d1管段的压头损失H f1=1m（包括局部阻力）d2管段的压头损失H f,2=2m（不包括出口损失）。则管口喷出时水的速度u3=_7.00_m/s，d1管段的速度u1=_1.75_m/s，水的流量V=_8.06_m3/h。

化工原理干燥计算题

1、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，在通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，得到温度为45℃的湿空气，在H-I图上画出空气状态变化的过程示意图。 2、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气，通过第一加热器加热到某温度后，再通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态，最后通过第二加热器加热到温度为45℃、相对湿度为40%的湿空气，试在H-I图上示意绘出空气状态变化情况。 3、一常压干燥器欲将1200kg/h的湿含量为5%的湿物料干燥至1%(湿基),所用空气的t =20℃、 =75%、湿空气量V=2500m /h。干燥器出口空气的干球温度为50℃。假定为绝热干燥过程。又已知预热器以125 ℃的饱和水蒸气加热空气，其传热系数为40W/m ℃，求单位面积预热器所需传热量（预热器热损失不计）。 3、X1=5/95=0.0526 X2=1/99=0.0101 G c= 1200(1-0.05)=1140kg/h W=1140(0.0526-0.0101)=48.45kg/h 根据t0 =20℃、0 =75% ，由t-H图，查得H0=0.011kg/kg干气 =0.844m 3/kg干气 L=2500/0.844=2961kg干气/h H2=W/L+H1=48.45/2961+0.011=0.0274 kg/kg干气 I0=(1.01+1.88×0.011)×20+2492×0.011=48.0kJ/kg干气 I2=(1.01+1.88×0.0274)×50+2492×0.0274=121.3kJ/kg干气 绝热干燥过程I1=I2，即 I1=(1.01+1.88×0.011)t1+2492×0.011=121.3 t1=91.1℃

化工原理计算试题

离心泵的计算 1计算题j01b10029 如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化? 计算题j01b10029 (题分：20) (1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s， u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/s p A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh =(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3 =5415 Pa (2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2 =(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2 =(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2 =11.2 J/kg 即?p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa 换成mmHg: ∑H f=?p f/(ρHg?g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81) =0.0839 mHg=83.9 mmHg (3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变 即R’不变，R’=R=20 mm 水平放置时p A-p B = (13.6-1)?103?9.81?0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。 2计算题j02b20067 (20分) 如图所示的输水系统,输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm2。试求： (1) 水泵的升扬高度； (2) 若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW)； (3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱)。 注:当地大气压为750mmHg 柱。 0.2 4.8

化工原理—传热复习题

一、选择题 1、关于传热系数K，下述说法中错误的是（） A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值； B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异； C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱，与冷、热流体的物性无关； D、要提高K值，应从降低最大热阻着手； C 2、在确定换热介质的流程时，通常走管程的有（），走壳程的有（）。 A、高压流体； B、蒸汽； C、易结垢的流体； D、腐蚀性流体； E、粘度大的流体； F、被冷却的流体； A、C、D； B、E、F 3、影响对流传热系数的因素有( )。 A、产生对流的原因； B、流体的流动状况； C、流体的物性； D、流体有无相变； E、壁面的几何因素； A、B、C、D、E 4、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（）。 A、②>④>③>①； B、③>④>②>①； C、③>②>①>④； D、②>③>④>①； 冷流体热流体 ①水气体 ②水沸腾水蒸气冷凝 ③水水 ④水轻油 D 5、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是（）。 A、③>④>①>②； B、④>③>②>①； C、③>④>②>①； D、③>②>④>①； ①空气流速为30m/S时的a；②水的流速为1.5m/s时的a； ③蒸汽滴状冷凝时的a；④水沸腾时的a； C 6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是（）。 A、管避热阻； B、污垢热阻； C、管内对流传热热阻； D、管外对流传热热阻； B 7、关于辐射传热，下述几种说法中错误的是（）。 A、除真空和大多数固体外，热射线可完全透过； B、热辐射和光辐射的本质完全相同，不同的仅仅是波长的范围； C、热射线和可见光一样，都服从折射定律； D、物体的温度不变，其发射的辐射能也不变； A 8、冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90?C，出口温度为50?C，冷

完整版化工原理试题库答案2

、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（ A ） A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是（C ）。 A. 变压差流量计，垂直安装。 C.变压差流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是（ C ） A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（ B ）o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前，没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动，已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 （C ）o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（ D ）o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下，换热器采用（ A ）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（ C ）也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中，需要热补偿装置的是（ A ）o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（ D ） A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000

化工原理习题

化工原理习题文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

一流体流动 流体密度计算 在讨论流体物性时，工程制中常使用重度这个物理量，而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3] 燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知，其中含％CO2,％O2,76％N2,8％水蒸气（体积％），试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度（假设在混合过程中，总体积等于各组分体积之和）。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％； (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％。 绝压、表压、真空度的计算 在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少 静力学方程的应用 如图为垂直相距的两个容器，两容器中所盛液体为水，连接两容器的U型压差计 ＝×103[kg/m3] 读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少ρ 水银 容器分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳（体积与水银相同），压差计读数为若干 ρ水银＝×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4＝×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银，两U管间的连接管内