化工单元操作与控制（杨成德）习题答案解答项目一

化工单元操作与控制

课后习题答案

高职高专规划教材

苏州健雄职业技术学院

医药科技学院

杨成德 顾准 顾晓吴主编

2018.02.28

项目一 输送系统的操作与设计

1．

根据附图所示的双液体U管压差计的读数，计算设备中气体

的压力，并注明是表压还是绝压。已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m3和998 kg/m3，压差计的读数R＝300mm。

1 h1 2

两扩大室的内径D为60mm，U管的内径d为6mm。

习题1 附图

解：已知d=6mm, D=60mm, R=300mm=0.3m, ?水=998kg/m3, ?液=920kg/m3。由U型管压力计可知，右边的液面较左面的液面高度差为

R??d21300???621h??2???0.003m?3mm

4?D/44??602/4?P???水??油?gR??油gh??998?920??9.81?0.3?920?9.81?0.003?256.6Pa(表压) 2．

为了排出煤气管中的少量积水，用附图所

示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。已知煤气压力为10kPa（表压），试求水封管插入液面下的深度h。

解：已知P=10Kpa，?=998kg/m3，由公式P??gh可知：

h?P/?g?10?103/(998?9.8)?1.02m

习题2 附图

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3． 硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm

和φ57×3.5mm。已知硫酸的密度为1831 kg/m3，体积流量为9m3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。

解：知Vs=9m3/h, ?=1831 kg/m3, d1=76mm-4mm?2=68mm=0.068m,

d2=57mm-3.5mm?2=50mm=0.05m, 故可得 (1) ms1?ms2?Vs???9?1831?16479kg/h?4.58kg/s (2)us1?us2?Vs9??2479.4m/h?0.689m/s 2?d1/43.14?0.0682/4Vs9??4583.7m/h?1.27m/s 22?d2/43.14?0.05/4ms1m4.58?2s1??1261.8kg/(m2?s) 2A1?d1/43.14?0.068/4ms2m4.58?2s2??2333.8kg/(m2?s) 2A2?d2/43.14?0.05/4(3)G1?G2?4．

在兰州操作的苯乙烯真空精馏塔顶的真空表读数为80×103

Pa，在北京操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？兰州地区的平均大气压强为85.3×103 Pa，天津地区的平均大气压强为101.33×103 Pa。

解：已知P01=85.3?103Pa，P02=101.33?103Pa，P真1=80?103Pa；所以

333P01?P01?P真1?P绝?P绝?P真1?85.3?10-80?10?5.3?10Pa

P真2?P02?P绝?101.33?103-5.3?103?96.03?103Pa

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5． 某设备的进、出口压强分别为1200mmH2O（真空度）和1.6at

（表压）。若当地大气压为760mmHg，求此设备进、出口的压强差。（用SI制表示）

解：已知P0=101.33kPa=101.33?103Pa, h真=1200mm=1.2m，

P表=1.6at=1.6?101.33?103=162.13?103Pa; ?=103kg/m3。

33P1?P0??gh真?101.33?10?1000?9.8?1200?89.57?10Pa?89.57kPa

P2?P0?P表?101.33?103?162.13?103?263.46?103Pa?263.46kPa?P?263.46?103?89.57?103?173.88?103Pa?173.88kPa

6． 敞口容器内装有3.5m深的油，该油的密度为920kg/m3，求容

器底部的压力?

解：已知P0=101.33kPa=101.33?103Pa, h =3.5m，?=920kg/m3，故

P?P0??gh?101.33?103?920?9.8?3.5?132.88?103Pa?132.88kPa

题7 附图

7． 用附图所示的U形管压差计测量管道A点的压强，U形管压

P1 P2 P3

差计与管道的连

接导管中充满水。压差计内指示液为汞，读数R=120mm，当地大气压为101.3kPa。 试求A点的绝对压强。

解：已知 P0=101.33kPa=101.33?103Pa, h =3.5m， ?水=1000kg/m3，

?汞=13600kg/m3， R=120mm=0.12m， h1=1.2-R=1.2-0.12=1.08m。

由图可知，

PA?P1??水gh1 P1?P2?P3?P0??汞gR

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?PA?P0??水gh1??汞gR?101.33?103?1000?9.8?1.08?13600?9.8?0.12阿 ?1279?103Pa?1279kPa8． 如附图所示，用一倒U形管压差计测定

输水管AB两点间的压差，指示剂为空气，读数为300mm，试计算A、B两点的压差为多少？

习题8附图

解：已知?水=1000kg/m3，R=300mm=0.3m，

?P???水??空?gR??水gR?1000?9.8?0.3?2.94?103Pa

9． 如附图所示，用U形管压差计测量密封容器中液体上方的压

力。已知液体的密度为1000kg/m3，压差计内指示液为汞，h=3m，h1=1.3m，h2=1m，当地大气压为101.3kPa。求液面上方的表压和绝压各为多少？

解：已知?水=1000 kg/m3，?汞=13600 kg/m3，h1=1.3m，h2=1m，h=3m，P0=101.3kPa=101.3?103Pa； 由图可知P1?P2

P2?P0??液g?h1-h2? 1?P??水g?h-h2? P?P?P0??汞g?h1-h2???水g?h-h2??101.3?10?13600?9.8?(1.3?1)?1000?9.8?(3?1)

3P1

P2

?121.7?10Pa3

习题9附图

10． 如图所示的混合式蒸汽冷凝器中，器内真空度为82kPa， 求大气腿内的水柱高度H为多少米？

解：已知?=1000kg/m3，P真=82kPa=82?103Pa； 由图可得，?P?P0?(P0?P真)?P真

?h??P/?g?82?103/(1000?9.8)?8.37m

习题10附图

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