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1、1目 录第一章 流体流动与输送机械（2）第二章 非均相物系分离（32）第三章 传热（42）第四章 蒸发（69）第五章 气体吸收（73）第六章 蒸馏（95）第七章 固体干燥（119）2第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为 CO2 13，N 2 76，H 2O 11（体积） ，试求此混合气体在温度500、压力 101.3kPa 时的密度。解：混合气体平均摩尔质量kg/mol1098.210)8.276.0413.( 33imMy 混合密度333kg/457.0)527(1.8198.0RTpm2已知 20时苯和甲苯的密度分别为 879 kg/m3 和 867 kg/m3,试计算含苯 4
2、0及甲苯60（质量）的混合液密度。解： 867.09412am混合液密度 3kg/m.13某地区大气压力为 101.3kPa，一操作中的吸收塔塔内表压为 130kPa。若在大气压力为 75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解： 表表绝 ppaakPa3.1567)30.1)( 不不不4如附图所示，密闭容器中存有密度为 900 kg/m3 的液体。容器上方的压力表读数为 42kPa，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上 0.55m，其读数为 58 kPa。试计算液面到下方测压口的距离。解：液面下测压口处压力ghpzp10 m36.25.081.90)
3、45(3001 ghz 题 4 附图35. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为 700mm 和 600mm。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为 800 kg/m3 和 1000 kg/m3。（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断 A 与 B、C 与 D 点的压力是否相等。解：（1）容器底部压力ghpghpaa 水水油 21m16.07.182h不不（2） BApDC6为测得某容器内的压力，采用如图所示的 U 形压力计，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。解：如图，1-2 为等
4、压面。ghp1 gRpa02a0则容器内表压：kPa0.5381.9081.9451360 ghRpa7如附图所示，水在管道中流动。为测得 A-A、B-B截面的压力差，在管路上方安装一 U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数 R180mm ，试计算 A-A、B-B截面的压力差。已知水与水银的密度分别为 1000kg/m3 和 13600 kg/m3。解：图中，1-1面与 2-2面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即， 1p2p又 gmABDh1h2AC题 5 附图题 7 附图题 6 附图1 24gRmgpB02021)(所以 A整理得 B)(0由此可见， U 形压差
5、计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读数 R 有关，而与 U形压差计放置的位置无关。代入数据 Pa24918.09)1360( BAp8用 U 形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为1000kg/m3，读数 R 为 12mm。为了提高测量精度，改为双液体 U 管压差计，指示液 A 为含 40乙醇的水溶液，密度为 920 kg/m3，指示液 C 为煤油，密度为 850 kg/m3。问读数可以放大多少倍？此时读数为多少？解：用 U 形压差计测量时，因被测流体为气体，则有021Rgp用双液体 U 管压差计测量时，有)(21CA因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放
6、大倍数3.14850920 CAR此时双液体 U 管的读数为m6.173.4.1 9图示为汽液直接混合式冷凝器，水蒸气与冷水相遇被冷凝为水，并沿气压管流至地沟排出。现已知真空表的读数为 78kPa，求气压管中水上升的高度 h。解: apg 题 9 附图5水柱高度 m95.781.03gpha10硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为 764mm 和 573.5mm。已知硫酸的密度为 1830 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: 476kg/h16470839sVmm/s9.5./7.02
7、21du)kg/(71683069G(2) 小管: m5.7质量流量不变 kg/h164702sm/s2.5.8.3/975.022dVus或: /71)06()(1s)kg/(.23487. 22 uG11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:fWupgzupgz 2211 1简化: Hf/)(2m09.
8、281.112一水平管由内径分别为 33mm 及 47mm 的两段直管组成，水在小管内以 2.5m/s 的速度流6向大管，在接头两侧相距 1m 的 1、2 两截面处各接一测压管，已知两截面间的压头损失为70mmH2O，问两测压管中的水位哪一个高，相差多少？并作分析。解：1、2 两截面间列柏努利方程：fhugpzugpz 22211 1其中： 21m/s3.1475.2212d 17.0.)5.(892)( 21 fhugph说明 2 截面处测压管中水位高。这是因为该处动能小，因而静压能高。13如附图所示，用高位槽向一密闭容器送水，容器中的表压为 80kPa。已知输送管路为 mm 的钢管，管路系
9、5.348统的能量损失与流速的关系为 （不包括出口能量26uWf损失） ，试求：（1） 水的流量；（2） 若需将流量增加 20，高位槽应提高多少 m？解：（1）如图在高位槽液面 1-1 与管出口内侧 2-2 间列柏努利方程fWupgzupgz 2211 1简化： （1）fW21即 2238.6108.9u解得 m/s57.12u流量 /hm45.7/107.25.041.85.4 3322 sdVS（2）流量增加 20，则 m/s8.7.u题 13 附图10m1h27此时有 fWupgz21 m78.10.9/)8.16.2108( 231 即高位槽需提升 0.78m。14附图所示的是丙烯精馏
10、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 40103kg/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间列柏努利方程: fe WupgzWupgz 22211 1简化: fe221fe gzup212m/s.14.0785.634785.0222 dmus508.9.61)(6eWJ/kg.72不
11、需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中15用压缩空气将密闭容器中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。输送量为 2m3/h，输送管路为 373.5mm 的无缝钢管。两槽中液位恒定。设管路的总压头损失为 1m（不包括出口） ，硫酸的密度为 1830 kg/m3。试计算压缩空气的压力。题 14 附图题 15 附图8解: 以容器中液面为 1-1面,管出口内侧为 2-2面,且以 1-1面为基准,在 1-12-2间列柏努力方程:fhzugpzugp22121简化:fhzugp21其中: m/s786.03.785.06/422dVs代入: )1(21fhzugp)12786.019(8.30)kP2
12、4a不16某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为 452.5mm。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 J/kg（u 为水在管内的流速） 。试求：2Wf（1）高位槽的液面高度；（2）阀门全开时水在管内的流量（m 3/h） 。解: (1) 阀门全关,水静止ghpm95.781.03(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:fWupgzupgz 2211 1简化: f21h题 16 附图1923107581.97u解之: m/s42.2u流量: /sm1073.42.10.78
13、5. 3dVs/h3.617用泵将常压贮槽中的稀碱液送至蒸发器中浓缩，如附图所示。泵进口管为 893.5mm，碱液在其中的流速为 1.5m/s；泵出口管为 763mm。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为 7m。碱液在管路中的能量损失为 40J/kg（不包括出口）蒸发器内碱液蒸发压力保持在 20kPa（表压） ，碱液的密度为1100kg/m3。设泵的效率为 58，试求该泵的轴功率。解：取贮槽液面为 1-1 截面，蒸发器进料口管内侧为 2-2截面，且以 1-1 截面为基准面。在 1-1 与 2-2 间列柏努利方程：（a）fe WupgzWupgz 22211 1或 （b） fe p121212)()(其中： z1=0； p1=0（表压） ； u10z2=7m； p2=20103 Pa（表压）已知泵
