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1、石油化学工程原理课后答案石油化学工程原理课后答案 第一章 流体流动 1-1 已知油品的相对密度（即比重）为 0.9，试求其密度和比容。 解： 3 4 900901000mkg.d t = 水 kgm. 3 001110 900 11 = 1-2 若将 90kg 密度为 3 830mkg的油品与 60kg 密度为 3 710mkg的油品混合，试求 混合油的密度。 解：混合后各油品的重量百分比： 60 9060 90 1 .xW= + = 40 9060 60 2 .xW= + = 由 2 2 1 1 1 WW m xx += 得： 3 1 1 2 2 1 4777 710 40 830 60 m
2、kg. xx W!W m = += += 1-3 氢和氮混合气体中，氢的体积分率为 0.75。求此混合气体在 400K 和 2 5mNM的 密度。 解：混合气体平均分子量： molg.yMyMMm 517825002287500162 2211 =+=+= 3 36 mkg 80512 4003148 105178105 . . . RT PMm m = = 1-4 如题图所示，用 U 形管压差计测定气体反应器进。出口处的压力，测得mmR750 1 =， mmR800 2 =，试求此反应器底部 A 和顶部 B 处 的 表 压 和 绝 压 为多少 2 mN。当地大 气压力atmPa1=。 解：A
3、 处的表压： Pa. gRp CClA 4 2 102511 808191594 4 = = = A 处的绝压： () Pa. ppp aAA 4 34 108758 103101102511 = += +=表压 A、B 处的压差： Pa.gRppp OHBA 3 1 1035757 7508191000 2 = 则 B 处的表压： Pa.ppp AB 434 1098711035757102511= B 处的绝压：Pa.pB 454 101438100131109871=+= 1-5 用 U 形管压差计测定气体管路中某两点的压力差，压差计中的指示液为水，其密度 为 3 1000mkg，压差计
4、读数为 500mm。试计算两点的压力差为多少 2 mkN。 解： 2 9054508191000mNk.gRP= 1-6 为了放大所测气体压差的读数采用如图 1-10 所示的 斜管压差计， o 20=。若压差计内装密度为 3 840mkg 的 95%乙醇溶液，压差计读数 R为 29mm。试计算压力差 21 pp ，分别用 SI 单位和工程 单位表示。 242 21 10332873381= 200290819840 cmkgf.mN. sin singRppP = =解： 1-7 密度为 3 910mkg的原油经过直径为mm4108的钢管流动，流速为sm.850， 试求原油的体积流量hm3、质
5、量流量hkg和质量流速()Smkg 2 。 解：已知 3 910mkg= sm.u850= 2322 10854710 44 mdA = hm.sm.uAV 3333 03324106766108547850= hkg 1018729100324 4 =VW ()SmuG= 2 kg 5773910850 1-8 比重为 1.83 的硫酸经由直径为mm476和mm.5357的管子串联管路，体积流 量为minL150。试分别求硫酸在两种直径管中的质量流量、流速和质量流速。 解：hmSm.minLVVV 333 21 91052150= 2322 1 m 1063230680 44 1 =dA 2
6、322 2 m 1096310500 44 2 =dA hkg.SkgVWW 43 21 106471575418301052= hmsm. . . A V u247868830 106323 1052 3 3 1 1 1 = = hmsm. . . A V u45862741 109631 1052 3 3 2 2 2 = = ()()hmkg.smkg.uG= 262 11 1053641260183068830 ()()hmkg.smkg.uG= 262 22 1039282331183027361 1-9 如 题 图 所 示 ， 从 容 器A用 泵B将 密 度 为 3 890mkg油品
7、输送到塔 C 顶部。容器内与塔顶 的表压力如题图所示。管子规格为mm4114 。 油品的输送量为hkg. 4 1045，输送管路的全部 能量损失为kgJ122，试求泵的有效功率。 解：管内流体的流速： Sm. . . u9101 10603600890 41045 2 4 2 = = 以容器 A 的液面为截面 1，以塔 C 为截面 2 在 1-2 截面间列柏努利方程： +=+ f h p u gZWe p u gZ 2 2 2 1 2 1 22 21 122 890 102160 2 9101 819360081912 32 + +=+ . .We 得：kgJ 1088332 3 = .We
8、kW.SJ.hJ. WeWNe 2543103254105571 10451088332 48 43 = = 1-10 如题图所示，从敞口高位槽向精馏塔加料，高位 槽液面维持不变，塔进料口处的压力为 2 40cmkgf. （ 表 压 ） 。 原 料 液 的 密 度 为 3 890mkg， 管 子 直 径 mm360，从高位槽至塔的进料口处的阻力损失为 kgJ22。 试 问 要 维 持hm314的 加 料 量 ， 高 位 槽 中 的液面须高出塔的进料口多少米？ 解：管内流体的流速： sm. . u6981 05403600 414 2 = = 以高位槽的液面为截面 1，以进料管入口为截面 2 在
9、 1-2 截面间列柏努利方程： +=+ f h p u gZ p u gZ 2 2 2 1 2 1 22 21 22 890 108079400 2 6981 000 42 + +=+ . Zg 得：m.Z8836= 1-11 如题图所示为一由敞口高位槽的稳定供水系统，管径为mm.5357。已知从高 位槽液面至管出口处的能量损失为 2 45 2 u hf=（u 为管内流速s/m）。试求水的流 量为多少hm3？欲使水量增加 20%，应将高位槽水面升高多少米？ 解：以高位槽的液面为截面 1，管出口为截面 2 在 1-2 截面间列柏努利方程： +=+ f h p u gZ p u gZ 2 2 2
10、1 2 1 22 21 2 450 2 8192008198 22 uu +=+ 得：sm.u61= hm.Sm.uAV 3232 31111014163050 4 61= 若使水量增大 20%，则Sm.u. u 921612121= 在 1-2 截面间列柏努利方程： +=+ f h p u gZ p u g Z 2 2 2 1 2 1 22 21 2 921 450 2 921 819200 22 1 .g Z+=+ 得：m. Z 6410= 即需要将高位槽水面升高至 10.64m。 1-12 如图所示，一油水分离器中的油水分界面借助于形管来维持和调节，有关尺寸如 附图所示。油的密度为 3
11、780mkg，水的密度为 3 996mkg。试计算： 如阀 1 和阀 2 均全关闭时，油水分界面高度 H 为多少米？（忽略形管中的阻力损失） 如打开阀 2 时，H 为多少米？（忽略形管中的 阻力损失） 如 水 在 形 管 中 的 流 动 阻 力 损 失 =kgJ.hf20 时，重新计算和的内容。 解：当阀 1 和阀 2 均全关闭时，以油水界面为截面 1，以形管管顶为截面 2。 在 1-2 截面间列柏努利方程：+=+ f h p u gZ p u gZ 2 2 2 1 2 1 22 21 式中：HZ = 1 ，()H.gp=54 1油 （表压），0 1 =u m.Z24 2 =，0 2 =p（表
12、压），0 2 =u，= 0 f h 代入式中： () 81924 54 819 H.g .H= + 水 油 整理得：()2454.gH.ggH=+ 水油水 得：m.H1173= 打开阀 2 而不考虑阻力损失，以油水界面为截面 1，以阀 2 为截面位。 在 1-3 截面间列柏努利方程： +=+ f h p u gZ p u gZ 2 2 2 1 2 1 22 21 式中：HZ = 1 ，()H.gp=54 1油 （表压），0 1 =u m.Z93 2 =，0 3 =p（表压），0 3 =u，= 0 f h 代入式中： () 81993 54 819 H.g .H= + 水 油 整理得：()935
13、4.gH.ggH=+ 水油水 得：m.H7331= 若考虑阻力损失：在中阀 1、2 关闭时： +=+ f h p u gZ p u gZ 2 2 2 1 2 1 22 21 () 2024 54 .g. H.g Hg+= + 水 油 得：m.H2113= 在中阀 2 打开时： +=+ f h p u gZ p u gZ 2 2 2 1 2 1 22 21 () 2093 54 .g. H.g Hg+= + 水 油 得：m.H8271= 1-13 25的水以sL4的流量在直径为mm.5357的钢管中流动，试判断其流动型 态。如换成密度为 3 880mkg、粘度为 387cP 的油品以同样的流量流
14、动，试判断其流动 型态。 解：25的水的 3 997mkg=，SmPa.=89370 Sm. .d V u0372 050 10444 2 3 2 = = 湍流 4000101361 1089370 9970372050 5 3 = = . . du Re 油品：层流 20006231 10387 8800372050 3 = = . . .du Re 由00570 35 20 . . d = 查图 1-28 得：0320.= 则kgJ. . . . u d hf 15286 2 50192 0350 100 0320 2 22 = ? OmH 16929 2 .ghH ff = 25 6285108562mNk.Pa.hP ff = 1-16 有一热交换器，外壳内径为 300mm，内装有 60 根直径为mm225的光滑管组成 的管束。空气以hm33000的流量在管外平行流过，空气的平均温度为 30，换热器长 度为 4m。试估算空气通过换热器时的压力降，以OmmH2和 2 mN表示。 解：30空气的物性： 3 1651mkg.=，SPa.=618 sm. A V u2120 600250 4 30 4 36003000 22 = = m. de029170 60025030 600250 4 30 4 4 22 = + = 湍流 400
