-流体流动部分1*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处的流体压力为作用在孔盖上的总力为每个螺钉所受力为因此习题2附图习题1附图2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（2）B点的压力3、如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道*截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm。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p PA=PA P + 水gh + 汞gR = P0 P=p0- 水gh - 汞gR =（101.310-1000 - 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hf=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-A截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/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（1）式中z1=7 m，ub10，p1=0（表压）z2=1.5 m，p2=0（表压），ub2 =5.5 u2代入式（1）得（2）水的流量（以m3/h计）5、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1.0133105 Pa。流体密度为800 kg/m3。精馏塔进口处的塔内压力为1.21105 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6、*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=或=/=（式中=2 ，=（）2 =4因此=32又由于=（=（=（2=（0.5）0.25=0.841故=320.84=26.9 习题7附图7、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，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m3，黏度为6.310-4 Pas。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）式中 z1=0，z2=17 m，ub10p1=-25.9103 Pa (表)，p2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得 =9.8117+=192.0+其中=（+）=1.656105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/kg于是泵的轴功率为=1.73kW习题8附图8、如本题附图所示，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0.5。问每小时从管中流出多少水（m3）？（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）式中p1=0(表) ub2=0，z2=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）式中h=1.5 m, R=0.6 m将已知数据代入式（b）得将以上各值代入式（a），即 9.816.66=+2.13 ub2解得水的流量为（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）式中z1=6.66 m，z3=0，ub1=0，p1=p3=将以上数据代入式（c），即 9.816.66=+4.81 ub2解得再在截面1-1，与2-2，间列机械能衡算方程，基平面同前，得（d）式中z1=6.66 m，z2=0，ub10，ub2=3.51 m/s，p1=0（表压力）将以上数值代入上式，则解得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=54.55 kmol/hkmol/h=45.45 kmol/h（2）精馏段操作线方程（3）提馏段的液相负荷3、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 = 0.75*+0.238；q线方程为y = 2-3*。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*q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，得及解得 R = 3，*D = 0.952（2）进料热状况参数及原料液组成由于及解得 q = 0.75（气液混合进料），*F = 0.5（3）两操作线交点的坐标值*q及yq联立操作线及q线两方程，即解得*q = 0.4699及yq = 0.5903（4）提馏段操作线方程其一般表达式为式中有关参数计算如下：kmol/h = 25.32 kmol/hkmol/h =111.54 kmol/hkmol/h = 86.22 kmol/h则4、5、6、. z.