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：34900901000m kg .d t=⨯==水ρρkg m .300111090011===ρν1-2 若将90kg 密度为3830m kg 的油品与60kg 密度为3710m kg 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： 609060901.x W =+=409060602.x W =+=由22111ρρρW W m x x += 得： 31122147777104083060m kg ...x x W !W m =⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=--ρρρ1-3 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25m N M 的密度。

解：混合气体平均分子量：mol g .....y M y M M m 5178250022875001622211=⨯+⨯=+=336m kg 805124003148105178105...RT PM m m =⨯⨯⨯⨯==-ρ1-4 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mm R 7501=，mm R 8002=，试求此反应器底部A 和顶部B 处的表压和绝压为多少2m N 。

当地大气压力atm Pa 1=。

解：A 处的表压：Pa...gR p CCl A 42102511 808191594 4⨯-=⨯⨯-==ρ A 处的绝压：()Pa...p p p aA A 434108758 103101102511⨯=⨯+⨯-=+=表压 A 、B 处的压差：Pa ...gR p p p O H B A 311035757 75081910002⨯=⨯⨯==-=∆ρ则B 处的表压：Pa ...p p p A B 4341098711035757102511⨯-=⨯-⨯-=∆-=B 处的绝压：Pa ...p B 454101438100131109871⨯=⨯+⨯-=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31000m kg，压差计读数为500mm 。

试计算两点的压力差为多少2m kN 。

解：29054508191000m N k ...gR P =⨯⨯==∆ρ1-6 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=α。

若压差计内装密度为3840m kg 的95%乙醇溶液，压差计读数R ’为29mm 。

试计算压力差21p p -，分别用SI 单位和工程单位表示。

2422110332873381= 200290819840 cmkgf .m N .sin .. sin gR p p P -⨯=⨯⨯⨯==-=∆αρ解：1-7 密度为3910m kg 的原油经过直径为mm 4108⨯φ的钢管流动，流速为s m .850，试求原油的体积流量h m 3、质量流量h kg 和质量流速()Sm kg ⋅2。

解：已知 3910m kg =ρ s m .u 850=23221085471044m ..d A -⨯=⨯==ππh m .s m ...uA V 333303324106766108547850=⨯=⨯⨯==-- h kg 10187291003244⨯=⨯==..V W ρ()Sm ..u G ⋅=⨯==2kg 5773910850ρ1-8 比重为 1.83的硫酸经由直径为mm 476⨯φ和mm .5357⨯φ的管子串联管路，体积流量为min L 150。

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：h m S m .min L V V V3332191052150=⨯====-23221m 1063230680441-⨯=⨯==..d A ππ23222m 1096310500442-⨯=⨯==..d A ππh kg .S kg ..V W W 4321106471575418301052⨯==⨯⨯===-ρh m s m ...A V u 247868830106323105233111==⨯⨯==--h m s m ...A V u 45862741109631105233222==⨯⨯==--()()h m kg .s m kg .u G ⋅⨯=⋅=⨯==262111053641260183068830ρ ()()h m kg .s m kg .u G ⋅⨯=⋅=⨯==262221039282331183027361ρ1-9 如题图所示，从容器A 用泵B 将密度为3890m kg 油品输送到塔C 顶部。

容器内与塔顶的表压力如题图所示。

管子规格为mm 4114⨯φ。

油品的输送量为h kg .41045⨯，输送管路的全部能量损失为kg J 122，试求泵的有效功率。

解：管内流体的流速：S m ...u 91011060360089041045242=⨯⨯⨯⨯⨯=π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：∑+++=+++fh p u g Z We p u g Z ρρ22212122211228901021602910181936008191232+⨯++⨯=+++⨯..We ..得：kg J 10883323⨯=.WekW.S J .h J ...WeW Ne 2543103254105571 104510883324843=⨯=⨯=⨯⨯⨯==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240cm kgf .（表压）。

原料液的密度为3890m kg ，管子直径mm 360⨯φ，从高位槽至塔的进料口处的阻力损失为kg J 22。

试问要维持h m 314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：s m ..u 6981054036004142=⨯⨯⨯=π以高位槽的液面为截面1，以进料管入口为截面2 在1-2截面间列柏努利方程：∑+++=++fh p u g Z p u g Z ρρ2221212221228901080794002698100042+⨯⨯++=++...Zg 得：m .Z 8836=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⨯φ。

已知从高位槽液面至管出口处的能量损失为2452u h f =∑（u 为管内流速s /m ）。

试求水的流量为多少h m 3？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 ug Z p u g Z ρρ222121222124502819200819822u u ..+++⨯=++⨯ 得：s m .u 61=h m .S m ...uA V 323231111014163050461=⨯=⨯⨯==-π若使水量增大20%，则S m ...u . u 921612121=⨯==在1-2截面间列柏努利方程：∑+++=++fh p u g Z p u g Z ρρ222121222129214502921819200221...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Π形管来维持和调节，有关尺寸如附图所示。

油的密度为3780m kg ，水的密度为3996m kg 。

试计算：⑴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Π形管中的阻力损失） ⑵如打开阀2时，H 为多少米？（忽略Π形管中的阻力损失）⑶如水在Π形管中的流动阻力损失∑=kg J .h f 20时，重新计算⑴和⑵的内容。

解：⑴当阀1和阀2均全关闭时，以油水界面为截面1，以Π形管管顶为截面2。

在1-2截面间列柏努利方程：∑+++=++fh p u g Z p u g Z ρρ2221212221式中：H Z =1，()H .g p -=541油ρ（表压），01=um .Z 242=，02=p （表压），02=u ，∑=0f h代入式中：()8192454819..H .g .H ⨯=-+⋅水油ρρ整理得：()2454.g H .g gH ⋅=-+水油水ρρρ得：m .H 1173=⑵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：∑+++=++fh p u g Z p u g Z ρρ2221212221式中：H Z =1，()H .g p -=541油ρ（表压），01=um .Z 932=，03=p （表压），03=u ，∑=0f h代入式中：()8199354819..H .g .H ⨯=-+⋅水油ρρ整理得：()9354.g H .g gH ⋅=-+水油水ρρρ得：m .H 7331=⑶若考虑阻力损失：在⑴中阀1、2关闭时：∑+++=++fh p u g Z p u g Z ρρ2221212221()202454.g .H .g Hg +=-+水油ρρ得：m .H 2113=在⑵中阀2打开时：∑+++=++fh p u g Z p u g Z ρρ2221212221()209354.g .H .g Hg +=-+水油ρρ得：m .H 8271=1-13 25℃的水以s L 4的流量在直径为mm .5357⨯φ的钢管中流动，试判断其流动型态。

如换成密度为3880m kg 、粘度为387cP 的油品以同样的流量流动，试判断其流动型态。

解：25℃的水的3997m kg =ρ，S mPa .⋅=89370μS m ..d V u 037205010444232=⋅⨯⨯==-ππ 湍流 40001013611089370997037205053>⨯=⨯⨯⨯==-....du Re μρ油品：层流 200062311038788003720503<=⨯⨯⨯==-...du Re μρ1-14 述所述的输送管路，管中的流量达到多少h m 3时，水由层流开始向湍流流动？如油品保持层流流动，其管中的最大流速为多少s m ？解：对于水：由层流时2000<=μρdu Re得：s m ...d u 0360997050109030200020003=⨯⨯⨯==-ρμh m ...uA V322560360005040360=⨯⨯⨯==π对于油品：由层流时 2000<=μρdu Re 得：s m ..d u 61788005010387200020003=⨯⨯⨯==-ρμ1-15 水在mm .5138⨯φ的水平钢管中流动，温度为20℃，管长100m ，水的质量流量为h kg .310658⨯。