化工基础张近习题解答

1、化工基础习题解答(第一版张近主编)第 3 章流体流动过程及流体输送设备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% , CO27.1%, 020.1% (均为体积分数)，求表压为 88.2kPa,温度为 25C时，混合气体 的密度。解：解法一：先求混合的摩尔质量；Mn】=(My)H2+(My)N2+(M-y)g+(M y)cH4+(My)g+(My)o2=2x0.42+28x0.215+28x0.278+16x0.015+44x0.071+32x0.001=18.04kg/kmolMP 18,04x(101,3

2、+ 882)“$p - - =- 二 L38/4000 属湍流h7TU4x0.02（b）44x0*023.14x4tf=.05 m s二 44 in 水柱0.08 ni=117.23 in 水杜丄u2=0.023r_PgL0520 +竺一+ 10 + 424/y- =0.02x2x9.81Z=h m： r；=0m： U-t3,14xL05 *156ni8、欲建一水塔向某工厂供水，如图所示，从水塔到 工厂的管长（包括局部阻力当量长度）为 500m，最大 流量为 0.02口3匸。管出口处需保持 10m 水柱的压头（表压）。若摩擦系数 入=0.023，求：（a）当管内流速为 1.05 ms-1，所需

3、管径及塔高；（b）当管内流速为 4 ms1,所需管径及塔高；（c）由（a）、（b）计算结果，分析满足一 定流量时，塔咼与管径的关系。解：如图选取 1, 2 截面，计算基准面为管出口水平面。 压力以表压表示。在 1T2 列柏努利方程，得：9、用离心泵经$ 57mmK3.5mm 的钢管，将敞口 贮罐内的有机溶剂 （粘度为 20X10-3）Pas,密度为 800 kg m-3） ，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 4kgf m-2（表压） ， 有机溶液输送量为 6.6m3h-1，试确定泵提供的压

4、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 1T2 列柏努利方程，得：12 Pl rr2rrZj +1Uy4-FHe- FH fpg_2g - pgJi=0m：22=16m；”1=“2二0：P=0（压）；P2=4kgfm（表压）L=25m：=32-.-/-ZZ=52x2二0?6mfpgd1800 x9.81x0.05-=16+4X9.81X10+0 7666 76 （lu液柱）“800 x9.8110、用泵将密度为 850kg m-1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30J kg-1，泵入口流速为

5、 0.915m s1，入口管 径为$ 89mrhC 6mm,出口管径为$ 60mnK4mm 求泵的有效功率。解：如图选取低位槽液面为 1-1 面，高位槽 为 2-2 面，地面为计算基准面，在 1T2 列 柏努利方程，得：4V4x6.63.14X0.052X3600=0*934im0.05x0.934x80020 xl03=18682000,1 2PivTIK+ R-2 -p7巧二血宀。；j?i=pi=0 （表压）；J kg1：=g（- n） + ；（ul ；）+咋2Pw =9.81x（20-2） + 30 = 206.587-Ag_17T3 14Ti化卡才占皿0775915畑0=左62炖N尸讥

6、他=206.58x3.62= 74779 （W）11、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，管路上装有一1个闸阀，阀前离管路入口端 15m，B 处装有一 个指示剂为汞的 U 型管压差计，测压点与管 路出口端之间距离为 20m。v（1）当阀门关闭时读数 R=600mm，h=1500mm。 阀门部分开启时，测得 R=400mm ,h=1400mm, 管路的摩擦系数取启 0.02，入口处局部阻力系 数取手 0.5,问管内流量为多少 m3/h?阀门全开时（取闸阀全开 1刖=15, /=0.018）, 问压差计测压点 B 处的静压强为多少 kPa （表压）？解：（1） a、

7、首先根据当阀门关闭时 R, h 求水槽液面到出口处的垂直距离H。根据流体静力学方程P4=pg忒H+h）；P4、=pg%RTp尸P*；彳：pg水（H+力）=pgn/；1000 x（/1.5）=13600 x0,6解得：H=6.66m。b、当阀门部分开启时 B 点的压力为PB=P&H宾Rpg水方=13600 x9.81x0*4-1000 x9.81x1,4=3.96x104Pa在 1T B 列柏努利方程，0-0 面为计算基准面I 2PlgZ,+ 町 + +H121p二 i=2m；二 2=20im代入上式得：叫Av-苹-20WJ-* 2-=-（JAB匸TZS + 111 + = ZBg + U + +工h2 P2PZi=H；ZB=0；UI=0；pi=0（表压）;/?B=3.96xlOPa（表压）7KhF丄 匸+5)ZLH(002k