天津大学版化工原理习题答案1

1化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编化工原理天津大学出版社,2005）1第一章流体流动11、1214252637383941041151251361471571671781891992010211022112312241225132614271528152917第二章流体输送机械1711721831841951962072182192210221123122321324第三章机械分离和固体流态化241242253254265266267278279281029113012301331143115321632第四章传热32132233333434534635736836937103711371238133914391539164017411941204121422242234224432543第五章蒸馏43314324434544554664674784794710481149124913501550第六章吸收511512513517518529521052115212541454第七章干燥541542553554565569571化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编化工原理天津大学出版社,2005）第一章流体流动1、某设备上真空表的读数为133103PA,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为987103PA。解由绝对压强大气压强真空度得到设备内的绝对压强P绝987103PA133103PA854103PA设备内的表压强P表真空度133103PA2在本题附图所示的储油罐中盛有密度为960/的油品，油面高于罐底69M，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760MM的圆孔，其中心距罐底800MM，孔盖用14MM的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为3923106PA，问至少需要几个螺钉分析罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油螺解P螺GHA96098196083140762150307103N螺390310331400142NP油螺得N623取NMIN7至少需要7个螺钉3某流化床反应器上装有两个U型管压差计，如本题附图所示。测得R1400MM，R250MM，指示液为水银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U型管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R350MM。试求AB两处的表压强。分析根据静力学基本原则，对于右边的管压差计，AA为等压面，对于左边的压差计，BB为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。解设空气的密度为G，其他数据如图所示AA处PAGGH1水GR3水银R2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记2即PA10103981005136103981005716103PABB处PBGGH3PAGGH2水银GR1PB13610398104716103605103PA4本题附图为远距离测量控制装臵，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位臵。已知两吹气管出口的距离H1M，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820KG。试求当压差计读数R68MM时，相界面与油层的吹气管出口距离。分析解此题应选取的合适的截面如图所示忽略空气产生的压强，本题中11和44为等压面，22和33为等压面，且11和22的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解解设插入油层气管的管口距油面高H在11与22截面之间P1P2水银GRP1P4，P2P3且P3煤油GH，P4水G（HH）煤油G（HH）联立这几个方程得到水银GR水G（HH）煤油G（HH）煤油GH即水银GR水GH煤油GH水GH带入数据10101136100068H1010082100418试求锅炉上方水蒸气的压强。分析首先选取合适的截面用以连接两个管，本题应选取如图所示的11截面，再选取等压面，最后根据静力学基本原理列出方程，求解5用本题附图中串联管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压，管压差计的指示液为水银，两管间的连接管内充满水。以知水银面与基准面的垂直距离分别为123M，212M,325M,414M。锅中水面与基准面之间的垂直距离53M。大气压强A993103。解设11截面处的压强为1对左边的管取等压面，由静力学基本方程30水GH5H41水银GH3H4代入数据01010398131411361039812514对右边的管取等压面，由静力学基本方程1水GH3H2水银GH1H2代入数据11010398125121361039812312993103解着两个方程得0364105PA6根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为9203,9983,管中油水交接面高度差R300，两扩大室的内径D均为60，管内径为6。当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。分析此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解解由静力学基本原则，选取11为等压面，对于管左边表油GH1R1对于管右边2水GR油GH2表水GR油GH2油GH1R水GR油GR油G（H2H1）当表0时，扩大室液面平齐即（D/2）2（H2H1）（D/2）2RH2H13MM表257102PA7列管换热气的管束由121根25MM的钢管组成。空气以9M/S速度在列管内流动。空气在管内的平均温度为50压强为196103PA表压，当地大气压为987103PA试求空气的质量流量；操作条件下，空气的体积流量；将的计算结果换算成标准状况下空气的体积流量。解空气的体积流量SUA9/400221210342M3/S质量流量WSSSMP/RT034229987196/8315323109/S换算成标准状况V1P1/V2P2T1/T2S2P1T2/P2T1S12947273/10132303420843M3/S84高位槽内的水面高于地面8M，水从1084MM的管道中流出，管路出口高于地面2M。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按F65U2计算，其中U为水在管道的流速。试计算AA截面处水的流速；水的流量，以M3/H计。分析此题涉及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒算问题，一般运用的是柏努力方程式。运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面，对于本题来说，合适的截面是高位槽11,和出管口22,如图所示，选取地面为基准面。解设水在水管中的流速为U，在如图所示的11,，22,处列柏努力方程Z101/Z2222/F（Z1Z2）GU2/265U2代入数据829817U2,U29M/S换算成体积流量VSUA29/4012360082M3/H920水以25M/S的流速流经3825MM的水平管，此管以锥形管和另一533M的水平管相连。如本题附图所示，在锥形管两侧A、B处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。若水流经AB两截面的能量损失为15J/，求两玻璃管的水面差（以计），并在本题附图中画出两玻璃管中水面的相对位臵。分析根据水流过A、B两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解解设水流经两截面处的流速分别为UA、UBUAAAUBABUB（AA/AB）UA（33/47）225123M/S在两截面处列柏努力方程Z11221/Z22222/FZ1Z2（12）/F（1222）2G（H1H2）151232252/2H1H200882M882MM即两玻璃管的水面差为882MM10用离心泵把20的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定，各部分相对位臵如本题附图所示。管路的5直径均为7625MM，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为246610PA,水流经吸入管与排处管（不包括喷头）的能量损失可分别按F,12U，HF,210U2计算，由于管径不变，故式中U为吸入或排出管的流速/S。排水管与喷头连接处的压强为980710PA（表压）。试求泵的有效功率。分析此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。解总能量损失HFHF，1HF，2U1U2U2U210U12U在截面与真空表处取截面作方程Z0GU02/2P0/Z1GU2/2P1/HF，1（P0P1）/Z1GU2/2HF，1U2M/SWSUA79KG/S在真空表与排水管喷头连接处取截面Z1GU2/2P1/WEZ2GU2/2P2/HF，2WEZ2GU2/2P2/HF，2（Z1GU2/2P1/）125981（98072466）/99821010228597J/KGNEWEWS2859779226KW11本题附图所示的贮槽内径D为2，槽底与内径D0为33MM的钢管相连，槽内无液体补充，其液面高度H0为2M（以管子中心线为基准）。液体在本题管内流动时的全部能量损失可按HF20U公式来计算，式中U为液体在管内的流速MS。试求当槽内液面下降1M所需的时间。分析此题看似一个普通的解柏努力方程的题，分析题中槽内无液体补充，则管内流速并不是一个定值而是一个关于液面高度的函数，抓住槽内和管内的体积流量相等列出一个微分方程，积分求解。解在槽面处和出口管处取截面11，22列柏努力方程H1GU2/2HFU2/220U2U048H1/207H1/2槽面下降DH，管内流出UA2DT的液体ADHUA2DT07H1/2A2DTDTA1DH/（A207H1/2）对上式积分T1H12本题附图所示为冷冻盐水循环系统，盐水的密度6为1100KGM，循环量为36M。管路的直径相同，盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为981JKG，由B流至A的能量损失为49JKG，试求（1）若泵的效率为70时，泵的抽功率为若干KW（2）若A处的压强表读数为245210PA时，B处的压强表读数为若干PA分析本题是一个循环系统，盐水由A经两个换热器被冷却后又回到A继续被冷却，很明显可以在A换热器B和BA两段列柏努利方程求解。解（1）由A到B截面处作柏努利方程0UA/2PA/1ZBGUB2PB981管径相同得UAUB（PAPB）/ZBG981由B到A段，在截面处作柏努力方程BZBGUB2PB/WE0UAPA/49WE（PAPB）/ZBG49981491471J/KGWSVS36/3600110011KG/SNEWEW泵的抽功率NNE/76231157W231KW（2）由第一个方程得（PAPB）/ZBG981得PBPA（ZBG981）2452101100798198162104PA13用压缩空气将密度为1100KG/M3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，两槽的液位恒定。管路直径均为6035MM，其他尺寸见本题附图。各管段的能量损失为F，ABF，CDU2，F，BC118U2。两压差计中的指示液均为水银。试求当R145MM，H200MM时（1）压缩空气的压强P1为若干（2）U管差压计读数R2为多少解对上下两槽取截面列柏努力方程00P1/ZG0P2/FP1ZG0P2F1098111001100（2U2118U2）10791103498U在压强管的B，C处去取截面，由流体静力学方程得PBG（XR1）PCG（HBCX）水银R1GPB1100981（0045X）PC1100981（5X）136109810045PBPC595104PA在B，C处取截面列柏努力方程0UB/2PB/ZGUC2/2PC/F，BC管径不变，UBUC7PBPC（ZGF，BC）1100（118U25981）595104PAU427M/S压缩槽内表压P1123105PA（2）在B，D处取截面作柏努力方程0U2/2PB/ZG00F，BCF，CDPB（7981118U2U205U2）1100835104PAPBGH水银R2G83510411009810213610981R2R26097MM14在实验室中,用玻璃管输送20的70醋酸管内径为15CM,流量为10KG/MIN,用SI和物理单位各算一次雷诺准数,并指出流型。解查20，70的醋酸的密度1049KG/M3,粘度26MPAS用SI单位计算D15102M,UWS/A09M/SREDU26103545103用物理单位计算1049G/CM,UWS/A90CM/S,D15CM26103PAS26103KG/SM26102G/SCM1REDU/15901049/261025451035451034000此流体属于湍流型15在本题附图所示的实验装臵中，于异径水平管段两截面间连一倒臵U管压差计，以测量两截面的压强差。当水的流量为10800KG/H时，U管压差计读数R为100MM，粗细管的直径分别为6035MM与4535MM。计算（1）1KG水流经两截面间的能量损失。（2）与该能量损失相当的压强降为若干PA解（1）先计算A，B两处的流速UAWS/SA295M/S，UBWS/SB在A，B截面处作柏努力方程ZAGUA2/2PA/ZBGUB2/2PB/HF1KG水流经A，B的能量损失HF（UA2UB2）/2（PAPB）/（UA2UB2）/2GR/441J/KG（2）压强降与能量损失之间满足HFP/PHF4411016密度为850KG/M，粘度为8103PAS的液体在内径为14MM的钢管内流动，8溶液的流速为1M/S。试计算（1）泪诺准数，并指出属于何种流型（2）局部速度等于平均速度处与管轴的距离；（3）该管路为水平管，若上游压强为14710PA，液体流经多长的管子其压强才下降到127510PA解（1）REDU/（141031850）/（8103）149102000此流体属于滞流型（2）由于滞流行流体流速沿管径按抛物线分布，令管径和流速满足Y22P（UUM）当0时,Y2R22PUMPR2/2D2/8当平均05MAX05M/S时,Y22P（051）D2/80125D2即与管轴的距离R495103M3在147103和1275103两压强面处列伯努利方程U12/2PA/Z1GU22/2PB/Z2GFU1U2,Z1Z2PA/PB/F损失能量F（PAPB）/（1471031275103）/8502294流体属于滞流型摩擦系数与雷若准数之间满足64/RE又F（/D）05U21495M输送管为水平管，管长即为管子的当量长度即管长为1495M17流体通过圆管湍流动时，管截面的速度分布可按下面经验公式来表示URUMAX（Y/R）1/7，式中Y为某点与壁面的距离，及YRR。试求起平均速度U与最大速度UMAX的比值。分析平均速度U为总流量与截面积的商，而总流量又可以看作是速度是UR的流体流过2RDR的面积的叠加即V0RUR2RDR解平均速度UV/A0RUR2RDR/（R2）0RUMAX（Y/R）1/72RDR/（R2）2UMAX/R15/70R（RR）1/7RDR082UMAXU/UMAX082918一定量的液体在圆形直管内做滞流流动。若管长及液体物性不变，而管径减至原有的1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的若干倍解管径减少后流量不变U1A1U2A2而R1R2A14A2U24U由能量损失计算公式F（/D）（1/2U2）得F，1（/D）（1/2U12）F，2（/D）（1/2U22）（/D）8（U1）216F，1HF216HF119内截面为1000MM1200MM的矩形烟囱的高度为30A1M。平均分子量为30KG/KMOL，平均温度为400的烟道气自下而上流动。烟囱下端维持49PA的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20，地面处的大气压强为1013310PA。流体经烟囱时的摩擦系数可取为005，试求烟道气的流量为若干KG/H解烟囱的水力半径RA/112/21120273M当量直径DE4R1109M流体流经烟囱损失的能量F（/DE）U2/200530/1109U2/20687U2空气的密度空气PM/RT121KG/M3烟囱的上表面压强表压P上空气GH1219813035502PA烟囱的下表面压强表压P下49PA烟囱内的平均压强PP上P下/2P0101128PA由PM/RT可以得到烟囱气体的密度（30103101128）/（8314673）05422KG/M3在烟囱上下表面列伯努利方程P上/P下/ZGFFP上P下/ZG4935502/0542230981268250687U2流体流速U1976M/S质量流量SUA197611205422463104KG/H1020每小时将210KG的溶液用泵从反应器输送到高位槽。反应器液面上方保持26710PA的真空读，高位槽液面上方为大气压强。管道为的钢管，总长为50M，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），5个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为15M。若泵效率为07，求泵的轴功率。解流体的质量流速S2104/3600556KG/S流速US/A143M/S雷偌准数REDU/1651994000查本书附图129得5个标准弯头的当量长度521105M2个全开阀的当量长度204509M局部阻力当量长度E10509114M假定1/1/22LGD/1142LG68/031140029检验D/RE1/200080005符合假定即0029全流程阻力损失E/DU2/2U2/2002950114/6810341432/230863J/KG在反应槽和高位槽液面列伯努利方程得P1/WEZGP2/WEZGP1P21073308632029J/KG有效功率NEWES20295561128103轴功率NNE/1128103/07161103W161KW21从设备送出的废气中有少量可溶物质，在放空之前令其通过一个洗涤器，以回收这些物质进行综合利用，并避免环境污染。气体流量为3600M/H，其物理性质与50的空气基本相同。如本题附图所示，气体进入鼓风机前的管路上安装有指示液为水的U管压差计，起读数为30MM。输气管与放空管的内径均为250MM，管长与管件，阀门的当11量长度之和为50M，放空机与鼓风机进口的垂直距离为20M，已估计气体通过塔内填料层的压强降为19610PA。管壁的绝对粗糙度可取015MM，大气压强为1013310。求鼓风机的有效功率。解查表得该气体的有关物性常数1093,196105PAS气体流速U3600/36004/02522038M/S质量流量SUAS20384/025210931093KG/S流体流动的雷偌准数REDU/284105为湍流型所有当量长度之和总E50M取015时/D015/25000006查表得00189所有能量损失包括出口,入口和管道能量损失即05U2/21U2/20018950/025U2/2110066在1122两截面处列伯努利方程U2/2P1/WEZGU2/2P2/WEZGP2P1/而1122两截面处的压强差P2P1P2水GH1961031039813110316657PAWE282083W/KG泵的有效功率NEWES30832W308KW22如本题附图所示，贮水槽水位维持不变。槽底与内径为100MM的钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀，距管路入口端15M处安有以水银为指示液的U管差压计，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长度为20M。（1）当闸阀关闭时，测得R600MM，H1500MM；当闸阀部分开启时，测的R400MM，H1400MM。摩擦系数可取0025，管路入口处的局部阻力系数为05。问每小时从管中水流出若干立方米。（2）当闸阀全开时，U管压差计测压处的静压强为若干（PA，表压）。闸阀全开时LE/D15，摩擦系数仍取0025。解根据流体静力学基本方程,设槽面到管道的高度为X水GHX水银GR10315X13610306X66M12部分开启时截面处的压强P1水银GR水GH3963103PA在槽面处和11截面处列伯努利方程ZG000U2/2P1/而E/DU2/22125U266981U2/239632125U2U309/S体积流量SUA309/401236008741M3/H闸阀全开时取22,33截面列伯努利方程ZGU2/205U2/2002515/DU2/2U347M/S取1133截面列伯努利方程P1/U2/2002515/DU2/2P137104PA2310的水以500L/MIN的流量流过一根长为300M的水平管，管壁的绝对粗糙度为005。有6M的压头可供克服流动阻力，试求管径的最小尺寸。解查表得10时的水的密度9997KG/M313077105PASUVS/A1085103/D2F69815886J/KGF/DU2/2150U2/D假设为滞流64/RE64/DUHFGFD15103检验得RE7051222000不符合假设为湍流假设RE97104即DU/97104D834102M则/D00006查表得0021要使FHFG成立则150U2/D5886D182102M24某油品的密度为800KG/M，粘度为41CP，由附图所示的A槽送至B槽，A槽的液面比B槽的液面高出15M。输送管径为8935MM（包括阀门当量长度），进出口损失可忽略。试求（1）油的流量（M/H）；（2）若调节阀门的开度，使油的流量减少20，此时阀门的当量长度为若干M13解在两槽面处取截面列伯努利方程U2/2ZGP1/U2/2P2/FP1P2ZGF/DU2/21598150/82103U2/2假设流体流动为滞流,则摩擦阻力系数64/RE64/DU联立两式得到U12M/S核算REDU/19200005假设成立17即D,C两点的流速U11776M/S,U2149M/SBC段和BD的流量分别为VS,BC3210/436001776514M3/SVS,BD2610/43600149258M3/S29在3825MM的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为164MM，管中流动的是20的苯，采用角接取压法用U管压差计测量孔板两测的压强差，以水银为指示液，策压连接管中充满甲苯。测得U管压差计的读数为600MM，试计算管中甲苯的流量为若干KG/H解查本书附表20时甲苯的密度和粘度分别为867KG/M3,0675103假设RE867104当A0/A1164/330245时,查孔板流量计的C0与RE,A0/A1的关系得到C0063体积流量VSC0A02GRA/1/2063/416421062981061360867/08671/2175103M3/S流速UVS/A205M/S核算雷偌准数REDU/867104与假设基本相符甲苯的质量流量SVS17510386736005426KG/H第二章流体输送机械1在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26M/H时，泵出口处压强表和入口处真空表的读数分别为152KPA和247KPA，轴功率为245KW，转速为2900R/MIN，若真空表和压强表两测压口间的垂直距离为04M，泵的进出口管径相同，两测压口间管路流动阻力可忽略不计，试求该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。解取20时水的密度9982KG/M3在泵出口和入口处列伯努利方程U12/2GP1/GU12/2GP2/GFZ泵进出口管径相同,U1U2不计两测压口见管路流动阻力F0P1/GP2/GZP2P1/GZ04152247103/9982981846M该泵的效率QHG/N261846998298/2451033600532182用离心泵以40M/H的流量将贮水池中65的热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水池中，以达到冷却的目的，已知水进入喷头之前需要维持49KPA的表压强，喷头入口较贮水池水面高6M，吸入管路和排出管路中压头损失分别为1M和3M，管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离心泵并确定泵的安装高度。当地大气压按10133KPA计。解输送的是清水选用B型泵查65时水的密度9805KG/M3在水池面和喷头处列伯努利方程U12/2GP1/GU12/2GP2/GFZ取U1U20则P2P1/GFZ49103/980598614151MQ40M3/H由图227得可以选用3B19A2900465时清水的饱和蒸汽压PV2544104PA当地大气压AP/G10133103/99829811035M查附表二十三3B19A的泵的流量295486M3/H为保证离心泵能正常运转,选用最大输出量所对应的S即S45M输送65水的真空度SSA10PV/9811030241000/25M允许吸上高度HGSU12/2GF,0125115M即安装高度应低于15M3常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760KG/M，粘度小于20CST，在贮槽条件下饱和蒸汽压为80KPA，现拟用65Y60B型油泵将此油品以15M流量送往表压强为177KPA的设备内。贮槽液面恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5M，吸入管路和排出管路的全部压头损失为1M和4M。试核算该泵是否合用。若油泵位于贮槽液面以下12M处，问此泵能否正常操作当地大气压按10133KPA计解查附录二十三65Y60B型泵的特性参数如下流量Q198M3/S,气蚀余量H26M扬程H38M允许吸上高度HGP0PV/GHF,01074M12扬升高度ZHF,0238434M如图在11,22截面之间列方程19U12/2GP1/GU22/2GP2/GF,12Z其中U12/2GU22/2G0管路所需要的压头EP2P1/GZF,123374M2105假设成立U1U2D2/D12123M/S允许气蚀余量HP1P2/GU12/2GP1PAP真空度2802KPAH280223346103/998298127M允许吸上高度HGPAPV/GHF离心泵离槽面道路很短可以看作F0HGPAPV/GH101423346103/998298127742M5水对某离心泵做实验，得到下列各实验数据Q，L/MIN010020030040050020H，M3723837345318285送液体的管路系统管径为764MM，长为355M（包括局部阻力的当量长度），吸入和排出空间为密闭容器，其内压强为1295KPA（表压），再求此时泵的流量。被输送液体的性质与水相近。解根据管路所需要压头E与液体流量QE的关系EKBQE2而KZP/G且吸入排出空间为常压设备,P0KZ48BE/D1/2G60103A2003355/0068/29810068260103/421683104管道特性方程为E481683104QE2由下列数据绘出管道特性曲线EQEQE,L/MIN0100200300400500E,M486481153199531734688绘出离心泵的特性曲线HQ于同一坐标系中,如图所示两曲线的交点即为该泵在运转时的流量泵的流量为400L/MIN若排出空间为密闭容器,则KZP/G481295103/99829811802而B的值保持不变管路的特性方程为E2重新绘出管路的特性曲线和泵的特性曲线QE,L/MIN0100200300400500E,M180219702475331744956010可以得到泵的流量为310L/MIN6某型号的离心泵，其压头与流量的关系可表示为H1806106Q2（H单位为M，Q单位为M/S）若用该泵从常压贮水池将水抽到渠道中，已知贮水池截面积为100M，池中水深7M。输水之初池内水面低于渠道水平面2M，假设输水渠道水面保持不变，且与大气相通。管路系统的压头损失为HF0410Q2（HF单位为M，Q单位为M/S）。试求将贮水池内水全部抽出所需时间。21解列出管路特性方程EKHFKZP/G贮水池和渠道均保持常压P/G0KZEZ04106Q2在输水之初Z2ME204106Q2联立H1806106Q2，解出此时的流量Q4103M3/S将贮水槽的水全部抽出Z9ME904106Q2再次联立H1806106Q2，解出此时的流量Q3103M3/S流量Q随着水的不断抽出而不断变小取Q的平均值Q平均（QQ）/235103M3/S把水抽完所需时间V/Q平均556H7用两台离心泵从水池向高位槽送水，单台泵的特性曲线方程为H251106Q管路特性曲线方程可近似表示为H101106Q两式中Q的单位为M/S，H的单位为M。试问两泵如何组合才能使输液量最大（输水过程为定态流动）分析两台泵有串联和并联两种组合方法串联时单台泵的送水量即为管路中的总量，泵的压头为单台泵的两倍；并联时泵的压头即为单台泵的压头，单台送水量为管路总送水量的一半解串联HE2H101105QE22251106Q2QE0436102M2/S并联QQE/2251106QE2101105QE/22QE0383102M2/S总送水量QE2QE0765102M2/S并联组合输送量大8现采用一台三效单动往复泵，将敞口贮罐中密度为1250KG/M的液体输送到表压强为128106PA的塔内，贮罐液面比塔入口低10M，管路系统的总压头损失为2M，已知泵活塞直径为70MM，冲程为225MM，往复次数为2001/MIN，泵的总效率和容积效率为09和095。试求泵的实际流量，压头和轴功率。解三动泵理论平均流量QT3ASNR3/400720025200052M3/MIN实际流量QQT0950520494M3/MIN22泵的压头HP/GU2/2GHFZ取U2/2G0P/GHFZ128106/125098121011638M轴功率NHQ/1021305KW9用一往复泵将密度为1200KG/M的液体从A池输送到B槽中，A池和B槽液面上方均为大气压。往复泵的流量为5M/H。输送开始时，B槽和A池的液面高度差为10M。输送过程中，A池液面不断下降，B槽液面不断上升。输送管径为30MM，长为15M（包括局部阻力当量长度）。A池截面积为12M，B槽截面积为415M。液体在管中流动时摩擦系数为004。试求把25M液体从A池输送到B槽所需的能量。解列出此往复泵输送的管路特性方程EKBQE2而KP/GU2/2GZA，B槽上方均大气压P/G0，U2/2G0在输送开始时，H010M输送完毕后A池液面下降25/12201MB池液面上升25/41561MH10201611811MBE/D1/2G3600A20415/0031/3600/40032229810157输送开始时管路的特性方程E100157QE2输送完毕时管路的特性方程E1840157QE2取平均压头平均EE/2（100157QE2840157QE2）/2，QE5M3/S18M输送所需要的时间V/Q25/55H18000输送有效功率NEHQG185/360012009812943所需要的能量WNE53106J5300KJ10已知空气的最大输送量为14500KG/H，在最大风量下输送系统所需的风压为1600PA（以风机进口状态级计）。由于工艺条件的呀求。风机进口与温度为40，真空度为196PA的设备相连。试选合适的离心通风机。当地大气压为933KPA。解输送洁净空气应选用47211型通风机40，真空度为196PA时空气的密度MP/RT104KG/M3将输送系统的风压HT按HTHT/23HT160012/104185072M输送的体积流量QQM/14500/1041394231M3/H根据输送量和风压选择47211NO6C型可以满足要求其特性参数为转速R/MIN风压PA风量M3/H效率功率（KW）20001941814100911001115的空气直接由大气进入风机在通过内径为800MM的水平管道送到炉底，炉底表压为10KPA。空气输送量为20000M/H（进口状态计），管长为100M（包括局部阻力当量长度），管壁绝对粗糙度可取为03MM。现库存一台离心通风机，其性能如下所示。核算此风机是否合用当地大气压为10133KPA。转速，R/MIN风压，PA风量，M/H14501265021800解输送系统的风压HT（Z2Z1）GP2P1（U22U12）/2HF水平管道输送，Z2Z10，（U22U12）/20空气的流动速度UQ/A20000/（/40823600）1106M/S查本书附图可得15空气的粘度179103PAS，密度1226KG/M3REDU/0812261106D03/8000000375根据RE/D图可以得到其相对粗糙度00365HFE/DU2/200365100/0811062/22791输送系统风压HTP2P1HF108103122627911114212PA50在出口灰尘中所占的质量分率16252920721在捕集的灰尘中所占的质量分率4411266201871133试求（1）除尘效率（2）绘出该旋风分离器的粒级效率曲线。解出口气体中每小时产生的灰尘量071035000235KG除尘效率0215/（21535）08686计算出每一小段范围捏颗粒的粒级效率P121544/（215443516）628P221511/（215113525）730P3215266/（2152663529）8493P486P59426P6972P79485绘出粒级效率曲线如图所示7验室用一片过滤面积为01M的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行实验，滤叶内部真空读为500MMHG，过滤5MIN的滤液1L，又过滤5MIN的滤液06L，若再过滤5MIN得滤液多少分析此题关键是要得到虚拟滤液体积，这就需要充分利用已知条件，列方方程求解解虚拟滤液体积由过滤方程式V22VVEKA2过滤5MIN得滤液1L（1103）22103VEKA25过滤10MIN得滤液16L（16103）2216103VEKA210由式可以得到虚拟滤液体积VE07103KA20396过滤15分钟假设过滤15分钟得滤液VV22VVEKA2V2207103V50396V2073103再过滤5MIN得滤液V2073103161030473103M30473L8以小型板框压滤机对碳酸钙颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验，测得数据列于本28题附表中已知过滤面积为0093M2，试求（1）过滤压强差为1030KPA时的过滤常数K,QE及E2滤饼的压缩指数S；（3）若滤布阻力不变，试写出此滤浆在过滤压强差为1962KPA时的过滤方程式。解过滤常数K,QE及E根据Q22QQEK，和QV/A，带入表中的数据（227/93）22QE227/9350K（91/93）22QE91/93660K由两式可得QE381103K106105QE2KEEQE2/K0929滤饼的压缩指数S同理在P3434KPA时，由上式带入表中数据得（227/93）22QE227/93171K（91/93）22QE91/93233K得到QE31103K437105利用LGK（1S）LGPLG2K，对压强差为1030KPA和3434KPA时的过滤常数K取对数差得LG（K/K）（1S）LG（P/P）1S08532，即压缩指数S01468过滤方程式在过滤压强差为1962KPA时LG（K/K）（1S）LG（P/P）LG（1564/K）08532LG（103/1962得K271105QE（QEQE）/2（38131）103/235103QE2KEEQE2/K35103/2711050452过滤方程式为（Q35103）2271105（0452）9在实验室中用一个边长0162M的小型滤框对CACO3颗粒在水中的悬浮液进行过滤实验。料浆温度为19，其中CACO3固体的质量分率为00723。测得每1M3滤饼烘干后的质量为1602KG。在过滤压强差为275800PA时所的数据列于本题附表过滤时间184275112154205267334410488577672773887滤液体积020406081012141618202224262829V试求过滤介质的当量滤液体积VE，滤饼的比阻R，滤饼的空隙率及滤饼颗粒的比表面积。已知CACO3颗粒的密度为2930KG/M3，其形状可视为圆球。解由（VVE）2KA2（E）两边微分得2（VVE）DVKA2DD/DV2V/KA22VE/KA2计算出不同过滤时间时的D/DV和V，将其数据列表如下V04060810121416182022242628/V121651852125231335383944547550557作出D/DVV的曲线如图10用一台BMS50/81025型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固体质量分率为0139，固相密度为2200KG/M3，液相为水。每1M滤饼中含500KG水，其余全为固相。已知操作条件下的过滤常数K272105M/S，Q34510M3/M2。滤框尺寸为810MM810MM25MM,共38个框。试求（1）过滤至滤框内全部充满滤渣所需的时间及所得的滤液体积（2）过滤完毕用08M清水洗涤滤饼，求洗涤时间。洗水温度及表压与滤浆的相同。解（1）滤框内全部充满滤渣滤饼表面积A（081）22384986M2滤框容积V总（081）200253806233M3已知1M3的滤饼中含水500/100005M3含固体10505M3固体质量0522001100KG设产生1M3的滤饼可以得到M0，KG（V0，M3）的滤液，则01391100/（110050M）M06313KG滤液的密度按水的密度考虑V00314M3形成06233M3的滤饼即滤框全部充满时得到滤液体积V6314062333935M3则过滤终了时的单位面积滤液量为QV/A3935/4986007892M3/M2QE2KEEQE2/K（345103）2/27210504376由（QQE）2K（E）得所需的过滤时间为（QQE）2/KE（007892000345）2/27210504376249S洗涤时间VEQEA3451034986017230由（DV/D）WWKA2/8（E）得洗涤速率272105（4986）2/8（39350172）205105洗涤时间为08/205105388S11用叶滤机处理某种悬浮，先以等速过滤20MIN，得滤液2M3。随即保持当时的压强差再过滤40MIN，问共得滤液多少M3若叶滤机每次卸渣重装等全部辅助操作共需20MIN，求滤液日产量。滤布阻力可以忽略。解12在3105PA的压强差下对钛白粉在水中的悬浮液进行实验，测的过滤常数K5105M/S，Q001M3/M2，又测得饼体积之比V008。现拟用有38个框的BMY50/81025型板框压滤机处理此料浆，过滤推动力及所用滤布也与实验用的相同。试求（1）过滤至框内全部充满滤渣所需的时间；（2）过滤完毕以相当与滤液量1/10的清水进行洗涤，求洗涤时间；（3）若每次卸渣重装等全部辅助操作共需15MIN，求每台过滤机的生产能力（以每小时平均可得多少M3滤饼计）。解（1）框内全部充满滤渣滤饼表面积A（081）22384986M2滤框容积V总（081）200253806233M3总共得到滤液体积VV总/06233/008779M3则过滤终了时的单位面积滤液量为QV/A779/49860156虚拟过滤时间EQE2/K（001）2/51052S由（QQE）2K（E）得所需的过滤时间为（QQE）2/KE（0156001）2/51052551S洗涤时间VEQEA001498604986由（DV/D）WWKA2/8（E）得洗涤速率5105（4986）2/8（77904986）18746105清水体积779/100779洗涤时间0779生产总时间T55141615601867S生产能力Q3600V总/T360006233/18671202M3/H3113某悬浮液中固相质量分率为93，固相密度为3000KG/M3，液相为水。在一小型压滤机中测得此悬浮液的物料特性常数K11104M2（SATM），滤饼的空隙率为40。现采用一台GP5175型转筒真空过滤机进行生产（此过滤机的转鼓直径为175M，长度为098M，过滤面积为5M2，浸没角度为120），转速为05R/MIN，操作真空度为800KPA。已知滤饼不可压缩，过滤介质可以忽略。试求此过滤机的生产能力及滤饼厚度。解形成的1M的滤饼中含液相04M3固相06M3设产生1M3的滤饼可以得到M0，KG（V0，M3）的滤液，则0093063000/（06300004103M0）M01715484KG滤液的密度按水的密度考虑V017155M3由K2KP得过滤常数K211104801/10151736105过滤机每转一周的过滤时间60/N60120/0536040S介质阻力忽略VE0，E0转筒每转一周所的滤液体积V液（KA2）1/2（17365240）1/204167M3生产能力QNV0560041671251M3/H每转一周所得的滤饼的体积V饼041673滤饼的厚度V饼/A002429/5000486M486MM14用板框过滤机在恒压差下过滤某种悬浮液，滤框边长为065M，已测得操作条件下的有关参数为K6105M2/S，QE001M3/M2滤液。滤饼不要求洗涤，其它辅助时间为20MIN，要求过滤机的生产能力为9M/H，试求（1）