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：
p绝?pa?p表?101.3?130?231.3KPap表?p绝?pa?231.3?75?1563.KPa
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/m3,h=0.8m,R=0.45m。试计算容器中液面上方的表压。
p?ρgh?ρ0gh解：
p?ρ0gR?ρgm?13.6?10?9.81?0.45?900?9.81?0.8?60037.2?7063.2?52974Pa?53kPa3
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/m3，体积流量为9m3/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: ?76?4mm
ms?qV?ρ?9?1831?16479kg/h u1?qV9/3600??0.69m/s
0.785d20.785?0.0682 G1?u1??0.69?1831?1263.4kg/m2?s (2) 小管: ?57?3.5mm
质量流量不变 ms2?16479kg/h
u2?qV9/3600??1.27m/s 20.785d20.785?0.052 或: u2?u1(d1268)?0.69()2?1.27m/s d2502 G2?u2???1.27?1831?2325.4kg/m?s
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:
Z1g?
p1p112?u12?Z2g?2?u2??Wf ?2?2
1221 ?(?1?20)?9.81?2.09m
2 简化: H?(u2??Wf)/g
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/m3。现要求输送量为40×103kg/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:
Z1g?题14 附图
p1p112?u12?We?Z2g?2?u2??Wf ?2?2?We?Z2g?p2?p1p212?u2??Wf ?2简化:
p1? We??ms12?u2?Z2g??Wf 2 u2??240?103?0.785d?6003600?1.2m/s 20.785?0.14(1.3?2.0)?1061??1.22?30?9.81?150 ?We?
6002 ??721.6J/kg
? 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?Wf?uJ/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（m3/h）。
解: (1) 阀门全关,水静止
p??gh
题16 附图
21 h
p78?103 ?h???7.95m
?g103?9.81 (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: Z1g?p1p112?u12?Z2g?2?u2??Wf ?2?2p212?u2??Wf ?2 简化: Z1g?75?103122?u2?u2 7.95?9.81?
10002解之: u2?1.414m/s
? 流量: Vs??4d2u2?0.785?0.042?1.414?1.776?10?3m3/s
3 ?6.39m/h
1-17．附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m3，循环量为45 m3/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:
He??hf?9?12?21m Pe?He?Vs?g?21?45 ?轴功率:题17 附图
?1100?9.81?2.83kW 3600P?Pe??2.83?4.04kW 0.7 (2) A?B列柏努力方程:
pAp1212?uA?ZA?B?uB?ZB??hfAB ?g2g?g2gpApB??ZB??hfAB ?g?g 简化:
15?3?103?pB?1100?9.81?(7?9) ?pB??19656pa(表)
? B处真空度为19656 Pa。
－
1-23．计算10℃水以2.7×103m3/s的流量流过φ57×3.5mm、长20m水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的粗糙度为0.5mm）
Vs2.7?10?3??1.376m/s 解: u?0.785d20.785?0.052 10℃水物性:
??999.7kg/m3, Re???1.305?10?3pa?s
du???0.05?999.7?1.3764?5.27?10 ?31.305?100.5?0.01
d50 查得 λ?0.038
??lu2201.3762?0.038???14.47J/kg ??Wf?λd20.052 ?hf??Wf/g?1.475m ?Pf??Wf?ρ?14465.7Pa
1-25．如附图所示，用泵将贮槽中20℃的水以40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液
位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为80m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知水的密度为998.2kg/m3，粘度为1.005×10-3Pa·s，试计算泵所需的有效功率。ε=0.2
40qV3600?1.415m/s 解: u??π20.785?0.12d4
Re?duρ0.1?998.2?1.415??140542?2000 μ1.005?10?3 ε/d=0.2/100=0. 002
题23 附图
?λ?0.023
在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:
Z1g?p1p112?u12?We?Z2g?2?u2??Wf ?2?2简化: We?Z2g??Wf
l??leu2801.4152?0.023???18.42J/kg 而: ?Wf?λd20.12 ?We?20?9.81?18.42?214.6J/kg
Ne?We?ms?We?Vs?ρ?214.62?40?998.2?2380W?2.4kW
36001-28．如附图所示，密度为800 kg/m3、粘度为1.5 mPa·s 的液体，由敞口高位槽经φ114×4mm的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa（表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5m/s，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度?d＝0.002，试计算两槽液面的垂直距离?z。
解: 在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:
Z1g?p1p112?u12?Z2g?2?u2??Wf?2?2p2??Wf
简化: ?Zg?
?0.106?800?1.54Re???8.48?10 ?3?1.5?10由 ?du?题26 附图
d?0.002 ,查得??0.026
管路中: 进口 ??0.5
90℃弯头 ??0.75 2个 半开闸阀 ??4.5 出口 ??1
lu230?1601.52??Wf?(????)?(0.026??0.5?2?0.75?4.5?1)?
d20.1062 ?60.87J/kg
化工原理课后答案
