化工原理课后答案解析
3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？
解：KPa .1563753.231KPa
3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝
1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度
为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。
解：kPa Pa gm
ρgR ρp gh
ρgh ρp 53529742.70632.600378
.081.990045.081.9106.13300==-=??-???=-==+
1-10．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/m 3，体积流量为9m 3/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: (1) 大管: mm 476?φ
h kg ρq m V s /1647918319=?=?= s m d q u V /69.0068.0785.03600/9785.02
21=?== s m kg u G ?=?==211/4.1263183169.0ρ
(2) 小管: mm 5.357?φ
质量流量不变 h kg m s /164792= s m d q u V /27.105.0785.03600/9785.02
222=?== 或: s m d d u u /27.1)50
68(69.0)(222112=== s m kg u G ?=?=?=222/4.2325183127.1ρ
1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 2-2’间列柏努
力方程: f W u p g Z u p g Z ∑+++=++222221112
121ρρ
简化: g W u H f /)21(22∑+= m 09.281.9)20121(=÷+?= 1-14．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔
顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为 2.0MPa （表压），精
馏塔内操作压力为1.3MPa （表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内
液面30m ，管内径为140mm ，丙烯密度为600kg/m 3。现要求输送量为
40×103kg/h ，管路的全部能量损失为150J/kg （不包括出口能量损
失），试核算该过程是否需要泵。
解: 在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努力方程:
f e W u p
g Z W u p g Z ∑+++=+++222221112
121ρρ 简化: f e W u p g Z W p ∑+++
=+2222121ρρ f e W g Z u p p W ∑+++-=222122
1ρ
s m d m u s /2.114
.0785.060036001040785.023
22=???==ρ 15081.9302.12
160010)0.23.1(26+?+?+?-=∴e W kg J /6.721-=
∴ 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中
1-16．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×2.5mm 。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa 。当阀门全开时，压力表的读数为75 kPa ，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为2u W f =∑J/kg （u 为水在管内的流速）。
试求：
（1）高位槽的液面高度；
（2）阀门全开时水在管内的流量（m 3/h ）。
解: (1) 阀门全关,水静止
gh p ρ= 题14 附图 h
题16 附图 1
m g p h 95.781
.910107833
=??==∴ρ
(2) 阀门全开:
在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程: f W u p g Z u p g Z ∑+++=++222221112
121ρρ 简化: f W u p g Z ∑++=
222121ρ 222232
11000107581.995.7u u ++?=? 解之: s m u /414.12=
∴ 流量: s m u d V s /10776.1414.104.0785.0433222-?=??==π
h m /39.63=
1-17．附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100
kg/m 3，循环量为45 m 3/h 。管路的内径相同，盐水从A 流经两个换
热器至B 的压头损失为9m ，由B 流至A 的压头损失为12m ，问：
（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？
（2）若A 处压力表的读数为153kPa ，则B 处压力表的读数为
多少？
解: (1) 对于循环系统:
m h H f e 21129=+=∑=
kW g V H P s e e 83.281.91100360045
21=???=?=ρ kW P P e
04.47
.083.2:===∴η轴功率 (2) B A →列柏努力方程:
fAB B B B A A A h Z u g
g p Z u g g p ∑+++=++222121ρρ 简化: fAB B B A h Z g
p g p ∑++=ρρ )
97(81.91100103153+??+=??B p 题17 附图
)(19656表a B p p -=∴
∴ B 处真空度为19656 Pa 。
1-23．计算10℃水以2.7×10－3m 3
/s 的流量流过φ57×3.5mm 、长20m 水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的粗糙度为0.5mm ） 解: s m d V u s /376.105.0785.0107.2785.023
2=??==- 10℃水物性:
s p m kg a ??==-3310305.1,/7.999μρ
431027.510
305.1376.17.99905.0Re ?=???==-μρ
du 01.050
5.0==
d ε 查得 038.0=λ kg J u d l λW f /47.142
376.105.020038.022
2=??==∑∴ m g W h f f 475.1/=∑=∑
a f f P ρW P 7.14465=?∑=?
1-25．如附图所示，用泵将贮槽中20℃的水以40m 3
/h 的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m ，输送管内径为100mm ，管子总长为80m （包括所有局部阻力的当量长
度）。已知水的密度为998.2kg/m 3，粘度为1.005×10-3Pa ·s ，试计算泵所需的有效功率。ε
=0.2 解: s m d πq u V /415.11.0785.03600404
22=?==
200014054210
005.1415.12.9981.0Re 3>=???==-μρdu ε/d=0.2/100=0. 002
023.0=∴λ
在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:
f e W u p
g Z W u p g Z ∑+++=+++222221112
121ρρ题23 附图