1、1流体流动部分1某储油罐中盛有密度为 960 kg/m3 的重油（如附图所示） ，油面最高时离罐底 9.5 m，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的孔，其中心距罐底 1000 mm，孔盖用 14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为 39.5106 Pa，问至少需要几个螺钉（大气压力为 101.3103 Pa）？解：由流体静力学方程，距罐底 1000 mm 处的流体压力为个Pa1083.a)0.159(8.601.03 ghp作用在孔盖上的总力为N627.4.8.)( 433a个个个个AF每个螺钉所受力为N109.6014.5.39321 因此 个65.67.
2、341 Fn2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 R1=500 mm，R 2=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 个Pa10.65Pa08.19361.0891 42水3 gp（2 ） B 点的压力个Pa07.836Pa5.08913605. 44水A gRp习题 2 附图习题 1 附图23、如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接 U 管压差计，指示液为水银，读数 R=100 毫米，h=800m
3、m。为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。已知当地大气压为 101.3KPa 试求管路中心处流体的压力。解：设管路中心处流体的压力为 pPA=PAP + 水 gh + 汞 gR = P0P=p0- 水 gh - 汞 gR=（101.310-10009.8x0.8- 136009.80.1）P=80.132kpa 4、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面 7 m，水从 108 mm4 mm 的管道中流出，管路出口高于地面 1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按h f=5.5u2 计算，其中 u 为水在管内的平均流速（m/s） 。设流动为稳态，试计算（1 ）A -
4、A截面处水的平均流速；（2 ）水的流量（m 3/h） 。解：（1）A - A截面处水的平均流速在高位槽水面与管路出口截面之间列机械能衡算方程,得2211bbfppgzugzuh（1 ）式中 z1=7 m，u b10，p 1=0（表压）z2=1.5 m，p 2=0（表压） ，u b2 =5.5 u2代入式（1）得2b29.87.5.s0.3bu（2 ）水的流量（以 m3/h 计） hm78.4s0235.4.2018.4. 3b2s AV5、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
5、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 68 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 和截面 之间列柏努利方程式，得-A-B32211efpupugZWgZhsm96.1s04.268.41.3kJ7000.8Pa.Pa. 222f1 12525 dVAuh个 个个个e 1fpuWgZh768.9W1380362kgJ54.79.1J0.2.ese 5wNe6、 某液体以一定的质量流量在水平直圆管内作湍流流动。若管长及液体物性不变，将管
6、径减至原来的 1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？解：流体在水平光滑直圆管中作湍流流动时= fpfh或 = / =ff2buLd=（f12h2b121)()式中 =2 ， =（ ） 2 =42db21ud因此 = =32f1h22()41又由于 25.0Re36=（ =（ =（2 =（0.5） 0.25=0.841121.)0.51b2)du25041.)故 =320.84=26.9 f1h7、用泵将 2104 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 25.9103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为 76 mm4 mm 的钢管，总长
7、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，求习题 7 附图 4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（1）22b1be fuuppgzWgzh式中 z1=0，z 2=17 m，u b10sm43.1s0768.75.361424b dwp1=-25.9103 Pa (表) ，p
8、2=0 (表) 将以上数据代入式（1） ，并整理得2b1e21f(uWgzh=9.8117+ + + =192.0+432.079.53ffh其中 =（ + + ）fheLd2bu= =1.656105 Rebu30.681.407.d根据 Re 与 e/d 值，查得 =0.03，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为闸阀（全开）： 0.432 m =0.86 m标准弯头： 2.25 m =11 m故 =(0.03 +0.5+4) =25.74J/kgfh30.861kgJ243.于是 7.kgJ4.2.19e W泵的轴功率为= = =1.73kWsNe/wW.0361.48、如本题附图所
9、示，贮槽内水位维持不变。槽的底部与内径为 100 mm 的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端 15 m 处安有以水银为指示液的 U管压差计，其一臂与管道相连，另一臂通大气。压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为 20 m。（1）当闸阀关闭时，测得 R=600 mm、h=1500 mm；当闸阀部分开启时，测得 R=400 mm、h =1400 mm。摩擦系数 可取为 0.025，管路入口处的局部阻力系数取为习题 8 附图50.5。问每小时从管中流出多少水（m 3）？（2）当闸阀全开时，U 管压差计测压处的压力为多少 Pa（表压） 。 （闸阀全开时Le/d15，摩
10、擦系数仍可取 0.025。 ）解：（1）闸阀部分开启时水的流量在贮槽水面 1-1， 与测压点处截面 2-2， 间列机械能衡算方程，并通过截面 2-2， 的中心作基准水平面，得（a）22b1bf12upgzzh个式中 p1=0(表) 个P39604.18904.89360OHg22 Rub2=0，z 2=0z1 可通过闸阀全关时的数据求取。当闸阀全关时，水静止不动，根据流体静力学基本方程知（b）2HO1Hg()hR式中 h=1.5 m, R=0.6 m将已知数据代入式（b）得 6.5.10613z2 22 2b bf,1-2cb b15().3(0.).13uuLhd将以上各值代入式（a） ，即
11、9.816.66= + +2.13 ub2 2b1096解得 sm3.bu水的流量为 sm43.1s.310785.3646 32b2s udV（2）闸阀全开时测压点处的压力在截面 1-1， 与管路出口内侧截面 3-3， 间列机械能衡算方程，并通过管中心线作基准平面，得（c）22b1b3f13upgzzh个式中 z1=6.66 m，z 3=0，u b1=0，p 1=p3=2ebf,3c()Lhd22bb50.()0.4.81u将以上数据代入式（c） ，即 9.816.66= +4.81 ub22b解得 sm13.bu再在截面 1-1， 与 2-2， 间列机械能衡算方程，基平面同前，得6（d）2
12、2b1bf12uppgzzh个式中 z1=6.66 m，z 2=0，u b1 0，u b2=3.51 m/s，p 1=0（表压力）kgJ6.J25.31.5f, h将以上数值代入上式，则.02.36.8192p解得 p2=3.30104 Pa（表压）蒸馏部分1、在一连续精馏塔中分离苯的含量为 0。5（苯的摩尔分数，下同）的苯-甲苯混合液，其流量为 100kmol/h。已知馏出液组成为 0。95，釜液组成为 0.05，试求（1 ）馏出液流量及苯的回收率（2）保持馏出液组成 0.95 不变，馏出液最大可能流量。2、在连续精馏塔中分离 A、B 两组分溶液。原料液的处理量为 100 kmol/h，其组
13、成为0.45（易挥发组分 A 的摩尔分数，下同） ，饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为 96，釜液的组成为 0.033。试求（1）馏出液的流量和组成；（2 ）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。解：（1）馏出液的流量和组成由全塔物料衡算，可得 kmol/h 43.2kol/h5.0196.0Fn,Dn, xqx .8m4.1W,n,80.3kmol/h=54.55 kmol/h,D,Fn,5.qkmol/h=45.45 kmol/h7950.4.23Dx（2 ）精馏段操作线方程 2604.7.65.390.1DxxRy（3 ）提馏段的液相负荷 k
14、mol/h .kol/h14.2Fn,D,Fn,L,n, qq3、在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为 50 kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的收率为 94。已知精馏段操作线方程为 y = 0.75x+0.238；q 线方程为 y = 2-3x。试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2 ）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值 xq 及 yq；（4 ）提馏段操作线方程。解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给条件，得及75.0R238.01D解得 R = 3，x D = 0.952（2 ）进料热状况参数及原料液组成 由于1q及 2Fq解得 q = 0.75（
15、气液混合进料） ，x F = 0.5（3 ）两操作线交点的坐标值 xq 及 yq 联立操作线及 q 线两方程，即38.075.xy2解得 xq = 0.4699 及 yq = 0.5903（4 ）提馏段操作线方程 其一般表达式为WVn,n,Lxy式中有关参数计算如下：kmol/h68.24kol/h952.04DFn,An, xq,W,n,68kmol/h = 25.32 kmol/h0592.32.5411n,FAqxxn,L,D,F687Rkmol/h =111.54 kmol/h,V,n,W1.4.kmol/h = 86.22 kmol/h则 1.542305920.13986.yxx4、85、96、10
