【正文】 石油化學(xué)工程原理課后答案第一章 流體流動(dòng)11 已知油品的相對(duì)密度（即比重），試求其密度和比容。解： 12 若將90kg密度為的油品與60kg密度為的油品混合，試求混合油的密度。解：混合后各油品的重量百分比： 由 得： 13 氫和氮混合氣體中。求此混合氣體在400K和的密度。解：混合氣體平均分子量： 14 如題圖所示，用U形管壓差計(jì)測(cè)定氣體反應(yīng)器進(jìn)。出口處的壓力，測(cè)得，試求此反應(yīng)器底部A和頂部B處的表壓和絕壓為多少。當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?。解：A處的表壓： A處的絕壓： A、B處的壓差： 則B處的表壓： B處的絕壓：15 用U形管壓差計(jì)測(cè)定氣體管路中某兩點(diǎn)的壓力差，壓差計(jì)中的指示液為水，其密度為，壓差計(jì)讀數(shù)為500mm。試計(jì)算兩點(diǎn)的壓力差為多少。解：16 為了放大所測(cè)氣體壓差的讀數(shù)采用如圖110所示的斜管壓差計(jì)。若壓差計(jì)內(nèi)裝密度為的95%乙醇溶液，壓差計(jì)讀數(shù)R’為29mm。試計(jì)算壓力差，分別用SI單位和工程單位表示。17 密度為的原油經(jīng)過(guò)直徑為的鋼管流動(dòng)，流速為，試求原油的體積流量、質(zhì)量流量和質(zhì)量流速。解：已知 18 ，體積流量為。試分別求硫酸在兩種直徑管中的質(zhì)量流量、流速和質(zhì)量流速。解： 19 如題圖所示，從容器A用泵B將密度為油品輸送到塔C頂部。容器內(nèi)與塔頂?shù)谋韷毫θ珙}圖所示。管子規(guī)格為。油品的輸送量為，輸送管路的全部能量損失為，試求泵的有效功率。解：管內(nèi)流體的流速： 以容器A的液面為截面1，以塔C為截面2 在12截面間列柏努利方程： 得： 110 如題圖所示，從敞口高位槽向精餾塔加料，高位槽液面維持不變，塔進(jìn)料口處的壓力為（表壓）。原料液的密度為，管子直徑，從高位槽至塔的進(jìn)料口處的阻力損失為。試問(wèn)要維持的加料量，高位槽中的液面須高出塔的進(jìn)料口多少米？解：管內(nèi)流體的流速： 以高位槽的液面為截面1，以進(jìn)料管入口為截面2 在12截面間列柏努利方程： 得：111 如題圖所示為一由敞口高位槽的穩(wěn)定供水系統(tǒng)，管徑為。已知從高位槽液面至管出口處的能量損失為（u為管內(nèi)流速）。試求水的流量為多少？欲使水量增加20%，應(yīng)將高位槽水面升高多少米？解：以高位槽的液面為截面1，管出口為截面2 在12截面間列柏努利方程： 得： 若使水量增大20%，則 在12截面間列柏努利方程： 得： 。112 如圖所示，一油水分離器中的油水分界面借助于Π形管來(lái)維持和調(diào)節(jié)，有關(guān)尺寸如附圖所示。油的密度為，水的密度為。試計(jì)算：⑴如閥1和閥2均全關(guān)閉時(shí)，油水分界面高度H為多少米？（忽略Π形管中的阻力損失）⑵如打開閥2時(shí)，H為多少米？（忽略Π形管中的阻力損失）⑶如水在Π形管中的流動(dòng)阻力損失時(shí)，重新計(jì)算⑴和⑵的內(nèi)容。解：⑴當(dāng)閥1和閥2均全關(guān)閉時(shí)，以油水界面為截面1，以Π形管管頂為截面2。 在12截面間列柏努利方程： 式中：，（表壓）， ，（表壓）， 代入式中： 整理得： 得：⑵打開閥2而不考慮阻力損失，以油水界面為截面1，以閥2為截面位。 在13截面間列柏努利方程： 式中：，（表壓）， ，（表壓）， 代入式中： 整理得： 得：⑶若考慮阻力損失：在⑴中閥2關(guān)閉時(shí)： 得： 在⑵中閥2打開時(shí)： 得：113 25℃的水以的流量在直徑為的鋼管中流動(dòng)，試判斷其流動(dòng)型態(tài)。如換成密度為、粘度為387cP的油品以同樣的流量流動(dòng)，試判斷其流動(dòng)型態(tài)。解：25℃的水的， 油品：114 述所述的輸送管路，管中的流量達(dá)到多少時(shí)，水由層流開始向湍流流動(dòng)？如油品保持層流流動(dòng)，其管中的最大流速為多少？解：對(duì)于水：由層流時(shí) 得： 對(duì)于油品：由層流時(shí) 得：115 水在的水平鋼管中流動(dòng)，溫度為20℃，管長(zhǎng)100m，水的質(zhì)量流量為。求直管阻力損失為多少？分別以、和表示。（管壁絕對(duì)粗糙度?。┙猓?0℃水的物性：， 由查圖128得： 則 116 有一熱交換器，外殼內(nèi)徑為300mm，內(nèi)裝有60根直徑為的光滑管組成的管束?？諝庖缘牧髁吭诠芡馄叫辛鬟^(guò)，空氣的平均溫度為30℃，換熱器長(zhǎng)度為4m。試估算空氣通過(guò)換熱器時(shí)的壓力降，以和表示。解：30℃空氣的物性：， 以光滑管形式來(lái)確定λ： 則 117 用泵將密度為、粘度為80cP的燃料油通過(guò)直徑為的鋼管輸送到油罐。管路的直徑長(zhǎng)度為520m,管路上有兩個(gè)全開閘閥,6個(gè)90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭，油從油罐的側(cè)面進(jìn)入。當(dāng)燃料油的流量為時(shí)，整個(gè)管路的能量損失和壓力降為多少？解： 管件的阻力系數(shù)：入口，出口 全開閘閥，90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭 118 如題圖所示由高位槽通過(guò)管徑的鋼管（絕對(duì)粗糙度）向用戶供水。水的溫度為20℃，流量為。管線的直管長(zhǎng)度為35m，管路上有一個(gè)全開閘閥，2個(gè)90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭。試求整個(gè)輸送管路的壓力損失和壓力降。解：20℃水的物性： 由查圖128得 管件的局部阻力系數(shù)：入口，出口 全開閘閥，90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭 119 如題圖所示為一輸油管路。已知管路為的鋼管，A、B間的直管長(zhǎng)度為40m，其間有6個(gè)90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭，油的密度和粘度分別為和。在A和B點(diǎn)的壓力表讀數(shù)分別為和。其他數(shù)據(jù)如附圖所示。試計(jì)算管路中油的流量。解：在A、B截面間列柏努利方程： 式中：， ， 對(duì)于鋼管取，則 先假設(shè)在阻力平方區(qū)，由圖128查得 則可計(jì)算得： 校驗(yàn)： 按層流計(jì)算，將代入公式： 整理得： 得： ，假設(shè)成立 即管路中油的流量： 120 用泵將20℃的液體苯從貯槽輸送到反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)排管，直管長(zhǎng)度為42m，管路上有兩個(gè)90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭，一個(gè)半開的閘閥。管路出口在貯槽液面以上12m。貯槽與大氣相通，反應(yīng)器在（表壓）下操作。苯的流量為，試設(shè)計(jì)管徑，并計(jì)算泵的有效功率。解：由表12取苯在管路中的流速為 20℃下苯的物性：， 由得 由附錄十九取管徑為的鋼管，則流體實(shí)際流速為 取則查得 局部阻力系數(shù)：入口，出口，90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭 半開閘閥， 在貯槽及反應(yīng)器間列柏努利方程： 式中：， ，， 121 有一水平輸送原油的管路，管徑為，總長(zhǎng)度為42km。原油的流量為，密度和粘度分別為和300cP，管路兩端壓差保持不變，試問(wèn)： ⑴在管路下游1/3處并聯(lián)一條同樣直徑的管子時(shí)，原油輸送量增到多少？ ⑵欲使原油流量增加50%，需并聯(lián)多長(zhǎng)的管子？解：⑴在管路下游1/3并聯(lián)一條同樣直徑的管子時(shí)： 并聯(lián)前的 由于流體的粘度較大，可假設(shè)并聯(lián)管路后仍為層流 根據(jù)并聯(lián)管路特點(diǎn)，并聯(lián)部分的管路阻力損失相等 而 即： 由于管徑及管長(zhǎng)均相等，則有 則并聯(lián)后的總管流速為： 由于管路兩端點(diǎn)壓差不變，則在并聯(lián)前后的總阻力應(yīng)保持不變 并聯(lián)前的阻力： 并聯(lián)后的阻力： 由于，則有 即代入數(shù)據(jù)可得 解得： 檢驗(yàn)： 假設(shè)成立 ⑵若使原油流量增大50%，則，而 由于管路兩端點(diǎn)壓差不變，則在并聯(lián)前后的總阻力應(yīng)保持不變 并聯(lián)前的阻力： 并聯(lián)后的阻力： 由于，則有 即代入數(shù)據(jù)可得 即需并聯(lián)28km的同樣直徑的管路。122 如題圖所示由敞口高位槽A分別向反應(yīng)器B和吸收塔C穩(wěn)定的供給20℃的軟化水，反應(yīng)器B內(nèi)壓力為?？偣苈返囊?guī)格為，長(zhǎng)度為；從分支點(diǎn)至反應(yīng)器B的管路規(guī)格為，長(zhǎng)度為15m；從分支點(diǎn)至吸收塔C的管路規(guī)格為，長(zhǎng)度為20m（以上管長(zhǎng)均包括各自管路上的各種局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。整個(gè)管道為無(wú)縫鋼管。如果要求向反應(yīng)器B供給水流量為，向吸收塔C供給水流量為，問(wèn)高位槽液面至少高于地面多少？解：20℃水的物性：， 以分支點(diǎn)為O點(diǎn)，則在OB段中的流速為： 由查圖128得 則根據(jù)柏努利方程可得O點(diǎn)的總比能為： 則在OC段中： 由查圖128得 則根據(jù)柏努利方程可得O點(diǎn)的總比能為： 取兩個(gè)中較大者，即 在總管中的流速： 由查圖128得 則在A與O間列柏努利方程： ，此時(shí)OB段應(yīng)適當(dāng)關(guān)小閥門。123 在的輸送空氣管道中心安裝了一個(gè)皮托管，空氣的溫度為21℃，壓力為1atm（絕壓）。用一微差壓差計(jì)測(cè)定壓差，指示液為油和水，其密度分別為和。當(dāng)壓差計(jì)讀數(shù)為50mm時(shí)，空氣的質(zhì)量流量為多少？解：21℃空氣的物性：， 壓差計(jì)指示值： 由皮托管測(cè)得的管中心流速： 查圖125得 即 124 在直徑的輸送輕油管路上，安裝了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)以測(cè)量輕油的流量。已知孔板孔徑為60mm，在操作溫度下輕油的密度為，運(yùn)動(dòng)粘度為1cSt。當(dāng)U形管壓差計(jì)讀數(shù)為1250mmH2O時(shí)，輕油的體積流量和質(zhì)量流量各為多少？解： 先假設(shè)為定值，由查圖141得 再由此查得，如上法計(jì)算后得 ， 再由此查得基本不變，則認(rèn)為此即為管內(nèi)的實(shí)際流速 則 125 在輸送空氣管道上安裝了一個(gè)孔徑為75mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，孔板前空氣壓力為，溫度為25℃。問(wèn)當(dāng)U形管壓差計(jì)讀數(shù)為145mmH2O時(shí)，流經(jīng)管道空氣的質(zhì)量流量為多少？解：25℃，1atm下空氣的物性， 則在下 先假設(shè)為定值，由查圖141得 在定值區(qū)，假設(shè)正確，則認(rèn)為此即為管內(nèi)的實(shí)際流速 則 126 密度為，粘度為2cP的某溶液，通過(guò)的鋼管流動(dòng)，最大流量為，U形管壓差計(jì)的讀數(shù)R最大不超過(guò)400mmHg，試計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的孔板孔徑。解： 假設(shè)在極限點(diǎn)上，查圖141得 根據(jù)代入數(shù)據(jù) 解得： 校驗(yàn)：由查圖141得 再代入前式中求得 則再由查圖141得， 即選用孔徑為55mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)。127 轉(zhuǎn)子流量計(jì)出廠時(shí)是以20℃和1atm條件下的空氣進(jìn)行標(biāo)定的，現(xiàn)用來(lái)測(cè)定密度為的裂解氣的流量，當(dāng)讀數(shù)為時(shí)，裂解氣的流量為多少？解：20℃和1atm條件下的空氣的 第二章 流體輸送機(jī)械21 用15℃的水進(jìn)行某離心泵的性能實(shí)驗(yàn)，水的體積流量為，泵入口真空表讀數(shù)為180mmHg，泵出口壓力表讀數(shù)為。真空表與壓力表間垂直距離為400mm，吸入管與排出管的直徑分別為和。試求該流量下離心泵的壓頭和效率。解：15℃水的密度為 以真空表位置為1截面，壓力表位置為2截面 (表壓) （表壓） ， 在2截面間列柏努利方程： 22 原來(lái)用于輸送水的離心泵現(xiàn)改為輸送密度為的水溶液，水溶液的其它性質(zhì)可視為與水相同。若管路狀況不變，泵前后兩個(gè)敞口容器的液面間的高度不變。試問(wèn)： ⑴泵的壓頭有無(wú)變化； ⑵泵的出口壓力表讀數(shù)有無(wú)變化； ⑶泵的軸功率有無(wú)變化。解：由于管路狀況不變，泵前后敞口容器的液面差不變，而只是密度變化。 ⑴在兩敞口容器液面間列柏努利方程： ， 因此泵的壓頭不變。 ⑵在泵的出口壓力表與出口容器液面間列柏努利方程： ， 因此泵的出口壓力表讀數(shù)發(fā)生變化，其變化為： ⑶軸功率： 因此泵的軸功率發(fā)生變化，其變化為：23 某臺(tái)離心泵在轉(zhuǎn)速為時(shí)，輸水量為，壓頭為20mH2O?，F(xiàn)因馬達(dá)損壞，用一轉(zhuǎn)速為的電動(dòng)機(jī)代用，問(wèn)此時(shí)泵的流量、壓頭和軸功率將為多少？（泵的效率取6