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题目

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/m3。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。 __

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/m3。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。

题目解答

答案

在贮槽液面1-1rsquo;与回流管出口外侧2-2rsquo;间列柏努利方程: there4;不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中

解析

步骤 1:确定能量平衡方程
在贮槽液面1-1'与回流管出口外侧2-2'间列柏努利方程,考虑压力、动能、位能和能量损失。简化方程,忽略贮槽液面处的动能和位能,因为贮槽液面恒定,且贮槽液面处的流速可视为零。

步骤 2:计算管内流速
根据质量流量和管径计算管内流速。质量流量为40×10^3 kg/h,管内径为140mm,丙烯密度为600kg/m^3。使用公式计算流速u2。

步骤 3:计算能量需求
根据能量平衡方程计算能量需求Wc。考虑压力差、动能、位能和能量损失。压力差为贮槽液面压力与塔内操作压力之差,动能为管内流速的平方的一半,位能为管出口处高出贮槽液面的高度乘以重力加速度,能量损失为150J/kg。

步骤 4:判断是否需要泵
根据计算得到的能量需求判断是否需要泵。如果能量需求为负值,说明液体在压力差的作用下可自动回流至塔中,不需要泵。如果能量需求为正值,说明需要泵提供额外的能量。

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