最新化工原理第二版、杨祖荣1,3,5,6章习题答案

1目录第一章流体流动与输送机械（2）第三章传热（35）第五章气体吸收（61）第六章蒸馏（83）2第一章流体流动与输送机械1某烟道气的组成为CO213，N276，H2O11（体积），试求此混合气体在温度500、压力1013KPA时的密度。解混合气体平均摩尔质量KG/MOL10982108276041333IMMY混合密度333KG/4570527181980RTPM2已知20时苯和甲苯的密度分别为879KG/M3和867KG/M3,试计算含苯40及甲苯60（质量）的混合液密度。解86709412AM混合液密度3KG/M13某地区大气压力为1013KPA，一操作中的吸收塔塔内表压为130KPA。若在大气压力为75KPA的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少解表表绝PPAAKPA31567301不不不4如附图所示，密闭容器中存有密度为900KG/M3的液体。容器上方的压力表读数为42KPA，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上055M，其读数为58KPA。试计算液面到下方测压口的距离。解液面下测压口处压力GHPZP10M362508190453001GHZ题4附图35如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700MM和600MM。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800KG/M3和1000KG/M3。（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断A与B、C与D点的压力是否相等。解（1）容器底部压力GHPGHPAA水水油21M1607182H不不（2）BAPDC6为测得某容器内的压力，采用如图所示的U形压力计，指示液为水银。已知该液体密度为900KG/M3，H08M，R045M。试计算容器中液面上方的表压。解如图，12为等压面。GHP1GRPA02A0则容器内表压KPA0538190819451360GHRPA7如附图所示，水在管道中流动。为测得AA、BB截面的压力差，在管路上方安装一U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R180MM，试计算AA、BB截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000KG/M3和13600KG/M3。解图中，11面与22面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即，1P2P又GMABDH1H2AC题5附图题7附图题6附图124GRMGPB02021所以A整理得B0由此可见，U形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读数R有关，而与U形压差计放置的位置无关。代入数据PA24918091360BAP8用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为1000KG/M3，读数R为12MM。为了提高测量精度，改为双液体U管压差计，指示液A为含40乙醇的水溶液，密度为920KG/M3，指示液C为煤油，密度为850KG/M3。问读数可以放大多少倍此时读数为多少解用U形压差计测量时，因被测流体为气体，则有021RGP用双液体U管压差计测量时，有21CA因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放大倍数314850920CAR此时双液体U管的读数为M6173419图示为汽液直接混合式冷凝器，水蒸气与冷水相遇被冷凝为水，并沿气压管流至地沟排出。现已知真空表的读数为78KPA，求气压管中水上升的高度H。解APG题9附图5水柱高度M9578103GPHA10硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为764MM和5735MM。已知硫酸的密度为1830KG/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1大管476KG/H16470839SVMM/S95/70221DUKG/71683069G2小管M57质量流量不变KG/H164702SM/S2583/975022DVUS或/71061SKG/2348722UG11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11面,管出口内侧为22面,在1122间列柏努力方程FWUPGZUPGZ22111简化HF/2M09281112一水平管由内径分别为33MM及47MM的两段直管组成，水在小管内以25M/S的速度流6向大管，在接头两侧相距1M的1、2两截面处各接一测压管，已知两截面间的压头损失为70MMH2O，问两测压管中的水位哪一个高，相差多少并作分析。解1、2两截面间列柏努利方程FHUGPZUGPZ222111其中21M/S314752212D170589221FHUGPH说明2截面处测压管中水位高。这是因为该处动能小，因而静压能高。13如附图所示，用高位槽向一密闭容器送水，容器中的表压为80KPA。已知输送管路为MM的钢管，管路系5348统的能量损失与流速的关系为（不包括出口能量26UWF损失），试求（1）水的流量；（2）若需将流量增加20，高位槽应提高多少M解（1）如图在高位槽液面11与管出口内侧22间列柏努利方程FWUPGZUPGZ22111简化（1）FW21即223861089U解得M/S5712U流量/HM457/107250418543322SDVS（2）流量增加20，则M/S87U题13附图10M1H27此时有FWUPGZ21M78109/8162108231即高位槽需提升078M。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20MPA（表压），精馏塔内操作压力为13MPA（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40103KG/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11与回流管出口外侧22间列柏努利方程FEWUPGZWUPGZ222111简化FE221FEGZUP212M/S1407856347850222DMUS5089616EWJ/KG72不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中15用压缩空气将密闭容器中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。输送量为2M3/H，输送管路为3735MM的无缝钢管。两槽中液位恒定。设管路的总压头损失为1M（不包括出口），硫酸的密度为1830KG/M3。试计算压缩空气的压力。题14附图题15附图8解以容器中液面为11面,管出口内侧为22面,且以11面为基准,在1122间列柏努力方程FHZUGPZUGP22121简化FHZUGP21其中M/S7860378506/422DVS代入121FHZUGP12786019830KP24A不16某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为4525MM。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75KPA，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为J/KG（U为水在管内的流速）。试求2WF（1）高位槽的液面高度；（2）阀门全开时水在管内的流量（M3/H）。解1阀门全关,水静止GHPM95781032阀门全开在水槽11面与压力表22面间列柏努力方程FWUPGZUPGZ22111简化F21H题16附图192310758197U解之M/S422U流量/SM107342107853DVS/H3617用泵将常压贮槽中的稀碱液送至蒸发器中浓缩，如附图所示。泵进口管为8935MM，碱液在其中的流速为15M/S；泵出口管为763MM。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7M。碱液在管路中的能量损失为40J/KG（不包括出口）蒸发器内碱液蒸发压力保持在20KPA（表压），碱液的密度为1100KG/M3。设泵的效率为58，试求该泵的轴功率。解取贮槽液面为11截面，蒸发器进料口管内侧为22截面，且以11截面为基准面。在11与22间列柏努利方程（A）FEWUPGZWUPGZ222111或（B）FEP121212其中Z10；P10（表压）；U10Z27M；P220103PA（表压）已知泵入口管的尺寸及碱液流速，可根据连续性方程计算泵出口管中碱液的流速M/S062785122DU入入1100KG/M3，WF40J/KG将以上各值代入（B）式，可求得输送碱液所需的外加能量J/KG12940120681973E碱液的质量流量题17附图10KG/S7281062078542UDMS泵的有效功率KW519SEWN泵的效率为58，则泵的轴功率KW45802E18如附图所示，水以15M3/H的流量在倾斜管中流过，管内径由100MM缩小到50MM。A、B两点的垂直距离为01M。在两点间连接一U形压差计，指示剂为四氯化碳，其密度为1590KG/M3。若忽略流动阻力，试求（1）U形管中两侧的指示剂液面哪侧高，相差多少MM（2）若保持流量及其他条件不变，而将管路改为水平放置，则压差计的读数有何变化解在11与22截面间列柏努利方程FWUPGZUPGZ22111其中M/S53078036/52211DVUS/S15/5222SMZ1020FW（1）221121UGZP09353508922由静力学基本方程（2）GRGZPGZP021M3650819015932121ZPR题18附图11故U形压差计两侧为左低右高。（2）当管路水平放置时由柏努利方程21211UP由静力学方程01RG两式联立2210URG可见，流量不变时，不变，即U形压差计读数不变。1,19附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100KG/M3，循环量为45M3/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M219FEHHKW8321903645GVNS4782NE不2列柏努力方程BAFABBAHZUGPZUGP2211简化FABBAH97810153BP96表ABB处真空度为19656PA。题19附图1220用离心泵将20水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。泵吸入与压出管路直径相同，均为7625MM。水流经吸入与压出管路（不包括喷头）的能量损失分别为及（J/KG），式中，U为水在管内的流速。在操作条件下，泵入口真空表21UWF210F的读数为266KPA，喷头处的压力为981KPA（表压）。试求泵的有效功率。解以水槽液面为11截面，泵入口处为22截面，且以11面为基准面。在两截面间列柏努利方程12211FWUPGZUPGZ简化为0122F即2681953U解得M/S2U在水槽11截面与喷头处33截面间列柏努利方程FEWUPGZWUPGZ2332111简化为FE233即23322335110UPGZUUPGZE其中M/S1823U则J/KG829415201943EW水的流量/S630782UDVSS泵有效功率KW5429463MNEE2125水以35M3/H的流量在763MM的管道中流动，试判断水在管内的流动类型。题20附图13解查附录25水物性CP903,KG/M9563M/S52786702DVUS40191093RE5为湍流22运动黏度为32105M2/S的有机液体在7635MM的管内流动，试确定保持管内层流流动的最大流量。解0DUREM/S9270612325MAX/S1046378043AXUDV/H612323计算10水以27103M3/S的流量流过5735MM、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05MM）解/S376105782502DVUS10水物性SP13,KG/M9A34027505167DURE0查得4J/KG5312760512UDLWFM83/GHFFAFFPP1424如附图所示，水从高位槽流向低位贮槽，管路系统中有两个90标准弯头及一个截止阀，管内径为100MM，管长为20M。设摩擦系数，试求03（1）截止阀全开时水的流量；（2）将阀门关小至半开，水流量减少的百分数。解如图取高位槽中液面为11面，低位贮槽液面为22截面，且以22面为基准面。在11与22截面间列柏努利方程FWPUGZPUGZ22121其中Z14；U10；P10（表压）；Z20；U20；P20（表压）简化得FG1各管件的局部阻力系数进口突然缩小5090标准弯头2个127截止阀（全开）6出口突然扩大091502225703UUDLWF2578194M/SU水流量H/M864S/0129107854332DVS（2）截止阀关小至半开时截止阀半开的局部阻力系数此时总阻力11224M题24附图152225910351UUDLWF阀门关小后，局部阻力发生变化，但由于高位槽高度不变，所以管路总阻力不变，即1ZFF22597U907VS即流量减少10。25如附图所示，用泵将贮槽中20的水以40M3/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）。试计算泵所需的有效功率。设管壁的粗糙度为02MM解M/S415078536422DVUS20水物性CP0,KG/93531410528DURE根据，查得/2/2在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程FEWUPGZWUPGZ211简化FE2而J/KG02415082UDLEFJ/KG681920WES9364SVMKW40238012SEN26有一等径管路如图所示，从A至B的总能量损失为题25附图题26附图16。若压差计的读数为R，指示液的密度为，管路中流体的密度为，试推导的计算FW0FW式。解在AB截面间列柏努利方程，有FBBAAWUPGZUPGZ2211等径直管，故上式简化为FBAPGZZ（1）BABAFW对于U形压差计，由静力学方程得GRZPGZPBA02GB1、（2）联立，得RWF027求常压下35的空气以12M/S的速度流经120M长的水平通风管的能量损失和压力损失。管道截面为长方形，长为300MM，宽为200MM。（设00005）D解当量直径M2403224BADE35空气物性SP185,KG/165A656072084REU由,查得05D1917J/KG68421092UDLWEFPA74568FFP28如附图所示，密度为800KG/M3、黏度为15MPAS的液体，由敞口高位槽经1144MM的钢管流入一密闭容器中，其压力为016MPA（表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为15M/S，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度0002，试计算两槽液面的垂直距离。DZ解在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程FWUPGZUPGZ2211简化F24310810586REDU由,查得22管路中进口90弯头2个750半开闸阀4出口125147502106322UDLWFJ/KG8760M289/780162PZF29从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。题28附图18气体流量为3600M3/H，废气的物理性质与50的空气相近，在鼓风机吸入管路上装有U形压差计，指示液为水，其读数为60MM。输气管与放空管的内径均为250MM，管长与管件、阀门的当量长度之和为55M（不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为15M，已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为245KPA。管壁的绝对粗糙度取为015MM，大气压力为1013KPA。试求鼓风机的有效功率。解以吸入管测压处为11面,洗涤塔管出口内侧为22面,列柏努力方程FEWUPGZWUPGZ222111简化FEZP21其中A1P65801902GRPOHM/S327856378502DVUS50空气物性SP1069,KG/091A5684232URE又50D查得18塔出进FEFWULW2PDLE出进0931452851208J/KG375/12PWZEFJ/KG62983065837915题29附图19KW263980136WEVEMNSS30密度为850KG/M3的溶液，在内径为01M的管路中流动。当流量为42103M3/S时，溶液在6M长的水平管段上产生450PA的压力损失，试求该溶液的黏度。解流速M/S5301780245DVUS设液体在管内为层流流动，则23LUPF黏度SPA04385631402LUDF校核RE2000810RE流动为层流，以上计算正确。该液体的黏度为00438PAS。31黏度为30CP、密度为900KG/M3的某油品自容器A流过内径40MM的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50M，阀后管长20M（均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为883KPA和442KPA。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30M。试求（1）管路中油品的流量；（2）定性分析阀前、阀后压力表读数的变化。解（1）阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得M108931GPZAAM52432AB当阀打开开度时，在A与B截面间列柏努利方程41FBWPUGZPUGZ221题31附图20其中表压，0BAP0BAU则有（A）2DLWGZEF由于该油品的黏度较大，可设其流动为层流，则UD64RE代入式（A），有223DULLGZEEBAM/S7360350132819904323ELDU校核287690RE3假设成立。油品的流量/HM328/S102497360478504422UDVS（2）阀打开后在A与1截面间列柏努利方程11212FAAWPUGZPUGZ简化得112FAA或211UDLPGZA211LA显然，阀打开后U1，P1，即阀前压力表读数减小。在2与B截面间列柏努利方程BFBBWPUGZGZ222221简化得212UDLGZPB因为阀后的当量长度L2中已包括突然扩大损失，也即，012DL故阀打开后U2，P2，即阀后压力表读数增加。3220苯由高位槽流入贮槽中，两槽均为敞口，两槽液面恒定且相差5M。输送管为383MM的钢管（005MM）总长为100M（包括所有局部阻力的当量长度），求苯的流量。解在两槽间列柏努力方程,并简化FWZG即2UDLE代入数据0318952化简得2U1563D查完全湍流区0设,由1式得21M/S2U由附录查得20苯物性3MKG879SP70A4310612UDRE查图，026再设，由（1）得M/S10U4320789ER查得假设正确6M/S1U22流量HM183S1084032785432UDVS33某输水并联管路，由两个支路组成，其管长与内径分别为，；120L61D，。已知总管中水的流量为22M3/S，水温为20，试求各支路中水的流量。M802L81D（设管子的粗糙度为03MM）解设两支路中的流动均进入阻力平方区，由及056/1D，查得，03758/3/2D071521620780156201765225121EESLLDV2SSSV又12163V/SM056231SV/616231SS校核RE支管1M/S260785021DVUS63109RE流动接近阻力平方区，。1支管2M/S8307856022DVUS63210541RE流动接近阻力平方区，。06故以上计算有效。两支管的流量分别为、/SM13/S0334如附图所示，高位槽中水分别从BC与BD两支路题34附图1023排出，其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为10M。AB管段的内径为38MM、长为28M；BC与BD支管的内径相同，均为32MM，长度分别为12M、15M（以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度）。各段摩擦系数均可取为003。试求（1）BC支路阀门全关而BD支路阀门全开时的流量；（2）BC支路与BD支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。解（1）在高位槽液面与BD管出口外侧列柏努利方程FWUGZPUGZP222111简化FABDW而221UDLLBDABFFFABD有035203881901U化简97521U又由连续性方程112122438UD代入上式980752121U解得M/S98流量HM08S10249810375433212UDVS（2）当BD，BC支路阀均全开时C，D出口状态完全相同，分支管路形如并联管路，FBDFBCW223UDLLC242315U128又321SSV3244UDUD21238218250在高位槽液面与BD出口列柏努利方程FBDFAFWGZ20315203881901UU397521U将（2）代入（3）式中8030122解得SM961S6SM75312UUU流量H731082084321DVS5S4017537522USHM676902843333DS35在内径为80MM的管道上安装一标准孔板流量计，孔径为40MM，U形压差计的读数为350MMHG。管内液体的密度为1050KG/M3，黏度为05CP，试计算液体的体积流量。解2508410A设，查得ECR60CSM107105983620478522310GACVS25SM4150875180232DVUS53108RE而407ECECR假设正确，以上计算有效。36用离心泵将20水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示，两槽液面差为12M。输送管为5735MM的钢管，吸入管路总长为20M，压出管路总长为155M（均包括所有局部阻力的当量长度）。用孔板流量计测量水流量，孔径为20MM，流量系数为061，U形压差计的读数为600MMHG。摩擦系数可取为002。试求（1）水流量，M3/H；（2）每KG水经过泵所获得的机械能；（3）泵入口处真空表的读数。解（1）200RGACVS1003689785612HM39S032（2）以水池液面为面，高位槽液面为面，在面间列柏努利方程1221FEWGZUPWGZUP22121简化FE而2UDLEF题36附图1215M26其中SM19057832502DVUSKGJ641FW26492E（3）在水池液面面与泵入口真空表处面间列柏努利方程1331323121FWGZUPGZUP简化为313230FZ其中J/KG6521902331不不不UDLWEF128223133FGZUPKPA2A013即泵入口处真空表的读数为211KPA。37水在某管路中流动。管线上装有一只孔板流量计，其流量系数为061，U形压差计读数为200MM。若用一只喉径相同的文丘里流量计替代孔板流量计，其流量系数为098，且U形压差计中的指示液相同。问此时文丘里流量计的U形压差计读数为若干解由流量公式2010GRACVS200GRACVS流量相同时，387096122012VR故文丘里流量计的读数M472038701238某气体转子流量计的量程范围为460M3/H。现用来测量压力为60KPA（表压）、温度为2750的氨气，转子流量计的读数应如何校正此时流量量程的范围又为多少（设流量系数CR为常数，当地大气压为1013KPA）解操作条件下氨气的密度332KG/M0215271806RTPM421SV即同一刻度下，氨气的流量应是空气流量的1084倍。此时转子流量计的流量范围为41084601084M3/H，即434650M3/H。39在一定转速下测定某离心泵的性能，吸入管与压出管的内径分别为70MM和50MM。当流量为30M3/H时，泵入口处真空表与出口处压力表的读数分别为40KPA和215KPA，两测压口间的垂直距离为04M，轴功率为345KW。试计算泵的压头与效率。解SM16207853421DVUSS470622在泵进出口处列柏努力方程，忽略能量损失；221211ZUGPHZUGPEE21124016248989045332707MKW2130713603GQHNE6445212840在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水从贮水池经换热器送到一敞口高位槽中。已知高位槽中液面比贮水池中液面高出10M，管路总长为400M（包括所有局部阻力的当量长度）。管内径为75MM，换热器的压头损失为，摩擦系数可取为003。此离心泵在转速为2900RPM时GU23的性能如下表所示Q/M3/S000010002000300040005000600070008H/M2625524523211851551285试求（1）管路特性方程；（2）泵工作点的流量与压头。解（1）管路特性曲线方程FFEHZHUGZPH21FEDL2GUDLE23075819307541QE290Q（2）在坐标纸中绘出泵的特性曲线及管路特性曲线的工作点M1720SM0453HQ41用离心泵将水从贮槽输送至高位槽中，两槽均为敞口，且液面恒定。现改为输送密度为1200KG/M3的某水溶液，其他物性与水相近。若管路状况不变，试说明（1）输送量有无变化（2）压头有无变化（3）泵的轴功率有无变化02046088124683246HMQM3/S29（4）泵出口处压力有无变化解变化时，泵特性曲线不变。管路特性曲线不变22BQZGPZHE（1）输送量不变；（2）压头不变；（3）轴功率增加GQNE（4）在贮槽液面11和泵出口22间列柏努力方程FEHZUGPHZUGP221211简化FEH22工作点Q，不变，不变EFU即随的增加而增加。2P42用离心泵将水从敞口贮槽送至密闭高位槽。高位槽中的气相表压为981KPA，两槽液位相差10M，且维持恒定。已知该泵的特性方程为（单位HM，QM3/S），24107H当管路中阀门全开时，输水量为001M3/S，且流动已进入阻力平方区。试求（1）管路特性方程；（2）若阀门开度及管路其他条件等均不变，而改为输送密度为1200KG/M3的碱液，求碱液的输送量。解（1）设输送水时管路特性方程为2BQAHE其中，0819013GPZ当输水量为001M3/S时，由泵特性方程与管路特性方程联立22470B30得51028B即此时管路特性方程为25108QHE（2）当改送密度为1200KG/M3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程3819201GPZA流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则B不变。因此管路特性方程变为2538QHE将该方程与泵特性方程联立，2524108107可得碱液输送量/SM3Q43用离心泵向设备送水。已知泵特性方程为，管路特性方程为2014QH，两式中Q的单位均为M3/H，H的单位为M。试求2035HE（1）泵的输送量；（2）若有两台相同的泵串联操作，则泵的输送量为多少若并联操作，输送量又为多少解（1）2014325QHE联立204解得HM3619Q（2）两泵串联后泵的特性01422QH与管路特性联立3522解得HM17Q（3）两泵并联后31泵的特性2014QH与管路特性联立2235解得/HM481Q44用型号为IS6550125的离心泵将敞口贮槽中80的水送出，吸入管路的压头损失为4M，当地大气压为98KPA。试确定此泵的安装高度。解查附录水，C8035KG/M8971,PA104736VP在附录中查得IS6550125泵的必需气蚀余量（NPSH）R20M泵允许安装高度吸入允FRVGHNPSHH0402819743685M60为安全起见，再降低，即5M215069HG即泵需要安装在水槽液面以下或更低位置。2145用离心泵从真空度为360MMHG的容器中输送液体，所用泵的必需汽蚀余量为3M。该液体在输送温度下的饱和蒸汽压为200MMHG，密度为900KG/M3，吸入管路的压头损失为05M，试确定泵的安装位置。若将容器改为敞口，该泵又应如何安装（当地大气压为100KPA）解（1）当容器内真空度为360MMHG时，M630538190027632576103不不FRVGHNPSHPH故泵宜安装在液面以下（06305）113M更低的位置。（2）当容器敞口时，M845038190276130不不FRVGHNPSHPH32故泵宜安装在液面以上低于（4805）43M的位置。46如附图所示，用离心泵将某减压精馏塔塔底的釜液送至贮槽，泵位于贮槽液面以下2M处。已知塔内液面上方的真空度为500MMHG，且液体处于沸腾状态。吸入管路全部压头损失为08M，釜液的密度为890KG/M3，所用泵的必需汽蚀余量为20M，问此泵能否正常操作解因塔内液体处于沸腾状态，则液面上方的压力即为溶液的饱和蒸汽压，即VP0该泵的允许安装高度吸入允FRVHNPSHGPH0M82而实际安装高度，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生气允实0蚀现象。47用内径为120MM的钢管将河水送至一蓄水池中，要求输送量为60100M3/H。水由池底部进入，池中水面高出河面25M。管路的总长度为80M，其中吸入管路为24M（均包括所有局部阻力的当量长度），设摩擦系数为0028。，试选用一台合适的泵，并计算安装高度。设水温为20，大气压力为1013KPA。解以大流量Q100M3/H计。在河水与蓄水池面间列柏努力方程，并简化GUDLZHHEFE2SM46120785302DQU题46附图33M7630819240825EH由选泵IS10080160，其性能为763,HM103EQM04,KW21,8,2,RNPSH确定安装高度水，C20KA352MKG2983VP吸入允FRVHNSHPHGGUDLHEF2吸入吸入M7318924610873481903510不HG减去安全余量，实为以下。M即泵可安装在河水面上不超过的地方。48常压贮槽内装有某石油产品，在贮存条件下其密度为760KG/M3。现将该油品送入反应釜中，输送管路为572MM，由液面到设备入口的升扬高度为5M，流量为15M3/H。釜内压力为148KPA（表压），管路的压头损失为5M（不包括出口阻力）。试选择一台合适的油泵。解M/S8910537861422DVUS在水槽液面与输送管内侧面间列柏努力方程，简化有FEHUGPZH21M03589128976014523E由Q，查油泵样本，选泵60Y60B其性能为MH3E流量819KW7533不不625不不49现从一气柜向某设备输送密度为136KG/M3的气体，气柜内的压力为650PA（表压），设备34内的压力为1021KPA（绝压）。通风机输出管路的流速为125M/S，管路中的压力损失为500PA。试计算管路中所需的全风压。（设大气压力为1013KPA）解FTPUP21250123606530PA257635第三章传热1、某加热器外面包了一层厚为300MM的绝缘材料，该材料的导热系数为016W/（M），已测得该绝缘层外缘温度为30，距加热器外壁250MM处为75，试求加热器外壁面温度为多少解231BTTAQC3075160375O231TBTT2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖B1230MM，1105W/M绝热砖B2230MM，20151W/M建筑砖B3240MM，3093W/M已知耐火砖内侧温度为1000，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138，试求（1）绝热层需几块绝热砖；（2）普通砖外侧温度为多少解（1）B2M420927315891331BBTTAQ230MMB2442MM2302MM则绝热层需两块绝热砖。校核T2CTOO138605971492（2）T436C934930246157O43TTBTAQ3、505的不锈钢管，导热系数116（），外面包裹厚度为30MM导热系数02W/（）的石棉保温层。若钢管的内表面温度为623，保温层外表面温度为373，试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。解已知钢管的内半径M2051R钢管的外半径2保温层的外半径530R根据式（312A），每米管长的热损失W39740152LN015L6372LL231RRTLQ由于是定态热传导，故各层传导的热量应该相等，可得到钢管外表面的温度T2。K6205LN123976LN1221RQT4、603的铝合金管（导热系数近似按钢管选取），外面依次包有一层30MM的石棉和30MM的软木。石棉和软木的导热系数分别为016（）和004（）（管外涂防水胶，以免水汽渗入后发生冷凝及冻结）。（1）已知管内壁温度为110，软木外侧温度为10，求每米管长上损失的冷量；（2）计算出钢、石棉及软木层各层热阻在总热阻中所占的百分数；（3）若将两层保温材料互换（各层厚度仍为30MM），钢管内壁面温度仍为110，作为近似计算，假设最外层的石棉层表面温度仍为10。求此时每米管长损失的冷量。提示保温层互换后，保温层外壁面与空气间的对流传热膜系数与互换前相同。解1T10T410R27MR23R06MR409145W/K6/K3W/K习题33附图37每米管长损失的冷量W/M152609LN413L6027LN451LLN1L23314RRTQ2R12453074LNMK/W2216L/R30490137LN/22147MK/2各层热阻在总热阻中所占的分数R1034716钢229石棉3031475软木由以上计算可知钢管热阻很小，且。R软木石棉3若将互换，厚度不变，且认为不变。12和T14和Q104537469037LNLLNW/M以上计算可以看出，将保温性能好的材料放在里层，保温或保冷效果好。但此计算不严格，因为保冷好，则T4应增大，即。T4105、欲测某绝缘材料的导热系数，将此材料装入附图所示的同心套管间隙内。已知管长L10MR110MM,R213MM,R323MM,R427MM。在管内用热电偶加热，当电热功率为10KW时，测得内管的内壁温度为900，外管的外壁温度为100，金属管壁的导热系数为50W/（），试求绝缘材料的导热系数。若忽略壁阻，会引起多大的误差解按题意求得习题5附图38M4103LNL12RM573LL23RM9247LNL34RM231M1067102LA543MLR23315609212L内管壁的热阻为K/W10387421MARR外管壁的热阻为/5605342通过多层管壁的热流量为103510213894422314RARTQM则20114W/（）。若忽略两侧金属壁的热阻，则W1030292341MARTQ则20114W/（）。由于金属壁的热阻远小于绝缘材料的热阻，在实验精度范围内，金属壁的热阻可以忽略。6、冷却水在2525，长为2M的钢管中以1M/S的流速通过。冷却水的进、出口温度为20和50，求管壁对水的对流传热系数解定性温度C3520O不T查得水在35时的物性参数CW/M62570,SPA10872,KJ/G174,KG/M94O5O3CP管内径为D2522520MM002M39湍流45107321087294DURE160PR7826PCPRDL水被加热，K04，得CW/M47821073206523PRRE023O20844087、一列管式换热器，由38根2525的无缝钢管组成，苯在管内以832KG/S的流速通过，从80冷却至20。求苯对管壁的对流传热系数；若流速增加一倍，其他条件不变，对流传热系数又有何变化解定性温度C5028O不T查得苯在50时的物性参数CW/M140,SMPA450,KJ/G801,KG/M860OO3CP管内径为D2522520MM02M/S8103278506AUS湍流49614RE160PR75033PCPR苯被冷却，K03，则CW/M10679510963024PRRE023O2384308D（2）流速增加一倍，U2U，其他条件不变由于80UE所以C/M1582167O218、质量分数为98，密度1800KG/M3的硫酸，以1M/S的流速在套管换热器的内管中被冷却，进、出口温度分别为90和50，内管直径为2525。管内壁平均温度为60。试求硫酸对管壁的对流传热系数。已知70硫酸的物性参数如下40CW/M3650,SMPA46,CKJ/G5281OOCP壁温60时的硫酸黏度8W（1267W/（M2）解定性温度C7095O不T查得硫酸在70时的物性参数CMW/3650S,MPA46,KJ/G5281OOPC壁温60时的硫酸黏度8W因为黏度较大，故用式（316）计算14038027WPRRED过渡流356246UE80113PCPRCW/M1404682560237O23过渡流校正895621RE185FCW/M79340OF不9、原油在896的管式炉对流段的管内以05M/S的流速流过而被加热，管长6M。已知管内壁温度为150，原油的平均温度为40。试求原油在管内的对流传热系数。已知原油的物性参数为原油150时的黏度C/10,CW/M130,SMPA26C,KJ/G2,KG/M850OOO3PCSPAW解原油在管内流动的RE（层流）1259026873DURE（06PR6700）40PCPR1627401259LDE41109706DL所以原油在管内的对流传热系数用式（319）计算14031PRRE861WLD5240140WKW/M27935167973861由于4523323102610640801TGDGR所以对流传热系数需校正701583GRFCW/M4729O10、铜氨溶液在由四根4535钢管并联的蛇管中由38冷却至8，蛇管的平均曲率半径为0285M。已知铜氨溶液的流量为27M3/H，黏度为22103PAS，密度为1200KM/M3，其余物性常数可按水的09倍选用，试求铜氨溶液的对流传热系数。解定性温度C238O不T查得水在23时的物性参数，并折算为铜氨液的物性CW/M540690,KJ/G76318490OOPC四组蛇管并联的横截面积M/S160453728142AVUDA不过渡区4208DRCPR铜氨液被冷却，K03，则42CW/M450213408502023O238380PRRED过渡流需校正7342016E168585FCW/M970OF不弯管校正K/9456280371369712RD不不11、有一列管式换热器，外壳内径为190MM，内含37根192的钢管。温度为12，压力为1013KPA的空气，以10M/S的流速在列管式换热器管间沿管长方向流动，空气出口温度为30。试求空气对管壁的对流传热系数。解定性温度C2130O不T查得空气在21时的物性参数CW/M10592,SPA108,KJ/G051,KG/M2051O25O3CPM247979221NDE湍流510610814URE729223PCPR空气被加热，K04，则CW/M14970216902547193PRRE03O2384408D12、在接触氧化法生产硫酸的过程中，用反应后高温的SO3混合气预热反应前气体。常压SO3混合气