化工原理作业答案.docx

3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa，乙地区的平均大气压力为 101.33 kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为 20 kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ ? ?解：（ ? ? 绝压=大气压-真空度= 85.3 ?103 ? 20 ?103 Pa ? 65.3kPa （2）真空表读数 ? ? 真空度=大气压-绝压= 101.33 ?103 ? 65.3 ?103 Pa ? 36.03kPa R5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为 =500 mm， R 1 R=80 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃 R 2 管内灌入一段水，其高度 R3=100 mm。试求 A、B 两点的表压力。解：（1）A 点的压力 ? ? p ? ? gR A 水 3 ? gR ? 汞 2 1000 ? 9.81? 0.1 ? 13600 ? 9.81? 0.08 Pa ? 1.165 ?104 Pa（表） （2）B 点的压力 p ? p B ? A ? gR 汞 1 ? ? 1.165?104 ?13600?9.81?0.5 Pa ? 7.836?104 Pa（表） 13．如本题附图所示，用泵 2 将储罐 1 中的有机混合液送至精馏塔 3 的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为 1.0133 ? 105 Pa。流体密度为 800 kg/m3。精馏塔进口处的塔内压力为 1.21 ? 105 Pa，进料口高于储罐内的液面 8 m，输送管道直径为φ68 mm ? 4 mm，进料量为20 m3/h。料液流经全部管道的能量损失为 70 J/kg，求泵的有效功率。 解：在截面 A-A? 和截面B - B? 之间列柏努利方程式，得 p u2 p u2 ? 1 ? 1 ? gZ ?W ? 2 ? 2 ? gZ ? h ? 2 1 e ? 2 2 f p ? 1.0133?105 Pa；p 1 2 ? 1.21?105 Pa；Z ? Z 2 1 ? 8.0m； u ? 0； 1 ? h ? 70 J kg f 20 3600u ? V ? V ? m s ? 1.966 m s 20 3600 2 A π 3.14 ? ?2 d 2 ? 4 4 0.068 ? 2? 0.004 p ? p u2 ? u2 ? ? ? W ? 2 e ? ? 1 ? 2 2 ? 1 ? g Z ? Z ? h 2 1 f ? 1.21?1.0133 ?105 1.9662 ? ?W ? ? e 800 ? 2 ? 9.8?8.0 ? 70? J kg ? ? ? ?2.46 ?1.93 ? 78.4 ? 70?J kg ? 175 J kg N ? w W ? 20 3600?800?173 W ? 768.9W e s e 用泵将 2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持 25.9 ×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为? 76 mm×4 mm 的钢管，总长为 35 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 17 m。若泵的效率为 0.7，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m3，黏度为 6.3 ? 10-4 Pa ? s。管壁绝对粗糙度可取为 0.3 mm。） 解：在反应器液面 1-1，与管路出口内侧截面 2-2，间列机械能衡算方程，以截面 1-1，为 基准水平面，得 b1gz ? u2 ? p ?W b1 1 1 ? gz u2 ? p ? h （1） 1 2 ? e 2 2 ? f b22式中 z =0，z =17 m，u ≈0 b2 2 1 2 b1 w 2 ?104 ub2 ? ? 4  d 2 ? ? m s ? 1.43 m s 3600 ? 0.785 ? 0.0682 ?1073 p p=-25.9×103 Pa (表)， =0 (表 p p 1 2 将以上数据代入式（1），并整理得 u2 p ? p W ? g(z ? z ) ? b2 ? 2 1 ? ? h e 2 1 2 ? f =9.81×17+ 1.432 + 25.9 ?103 + ?h =192.0+ ?h 2 1073 f f 其中 ? L ? ? L h =（ ? + e + ?? ） u 2 b2f d 2 b2 bRe ? du ? = 0.068 ?1.43 ?1073 =1.656×105