化工原理作业答案
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3．已知甲地区的平均大气压力为85.3 kPa，乙地区的平均大气压力为101.33 kPa，在甲
地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数
为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？
解：（1）设备绝对压力
绝压=大气压-真空度=()kPa
3.
65
Pa
10
20
10
3.
853
3=
⨯
-
⨯
（2）真空表读数
真空度=大气压-绝压=()kPa
03
.
36
Pa
10
3.
65
10
33
.
1013
3=
⨯
-
⨯
5．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，
R2=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
()（表）
Pa
10
1.165
Pa
08
.0
81
.9
13600
1.0
81
.9
10004
2
汞
3
水
A
⨯
=
⨯
⨯
+
⨯
⨯
=
+
=gR
gR
pρ
ρ
（2）B点的压力
()（表）
Pa
10
7.836
Pa
5.0
81
.9
13600
10
165
.14
4
1
汞
A
B
⨯
=
⨯
⨯
+
⨯
=
+
=gR
p
pρ
13．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。已知储罐液面维持恒定，其上方压力
为1.0133⨯105 Pa。流体密度为800 kg/m3。精馏塔进口处的塔压
力为1.21⨯105 Pa，进料口高于储罐的液面8 m，输送管道直径为
φ68 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-A A'和截面-
B B'之间列柏努利方程式，得
22
1122
1e2f
22
p u p u
gZ W gZ h
ρρ
+++=+++∑
()
s
m
966
.1
m
004
.0
2
068
.0
4
14
.3
3600
20
4
π
kg
J
70
m
0.8
Pa
10
21
.1
Pa
10
0133
.1
2
2
2
f
1
1
2
5
2
5
1
=
⨯
-
⨯
=
=
=
=
≈
=
-
⨯
=
⨯
=
∑
d
V
A
V
u
h
u
Z
Z
p
p
；
；
；
；
()
22
2121
e21f
2
p p u u
W g Z Z h
ρ
--
=++-+∑
()
()
768.9W
W
173
800
3600
20
kg
J
175
kg
J
70
4.
78
93
.1
46
.2
kg
J
70
0.8
8.9
2
966
.1
800
10
0133
.1
21
.1
e
s
e
2
5
=
⨯
⨯
=
=
=
+
+
+
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
⨯
+
+
⨯
-
=
W
w
N
W
e
19．用泵将2×104 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25.9×103 Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm×4 mm的钢管，总长为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。反应器液面与管路出口的距离为17 m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。（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
22
b1b2
12
1e2f
22
u u
p p
gz W gz h
ρρ
+++=+++∑（1）
式中z1=0，z2=17 m，u b1≈0
s
m
43
.1
s
m
1073
068
.0
785
.0
3600
10
2
4
2
4
2
b2
=
⨯
⨯
⨯
⨯
=
=
ρ
π
d
w
u
p1=-25.9×103 Pa (表)，p2=0 (表)
将以上数据代入式（1），并整理得
2
b221
e21f
()
2
u p p
W g z z h
ρ
-
=-+++∑
=9.81×17+
2
43
12
.
+
1073
10
9.
253
⨯+
f
h
∑=192.0+f h
∑
其中
f
h
∑=（λ+e
L L
d
+∑
+∑ζ）2b22u
=
Re b
duρ
μ
=
3
0.068 1.431073
0.6310-
⨯⨯
⨯
=1.656×105
0044
.0
=
d
e
根据Re与e/d值，查得λ=0.03，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为