化工原理题目1.doc

例题12：某水泵进口管处真空表的读数为8.67104Pa，出口管处压强表的读数为2.45105 Pa。求该水泵前后水的绝压差。解：水泵进口管处p进8.67104Pa（真空度） 出口管处p出2.45105 Pa（表压强） 绝对压差pp出p进 （p大+p表）-（p大-p真） = p表+ p真8.67104+2.45105 3.32105KPa。例1-3 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度2=1000kg/m3。（1）判断下列两关系是否成立，即 pA=pA pB=pB （2）计算水在玻璃管内的高度h。 解1）pA=pA的关系成立。因A与A两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A称为等压面 pB=pB的关系不能成立。因B及B两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知，pA=pA，而pA=pA都可以用流体静力学基本方程式计算，即 pA=pa+1gh1+2gh2 pA=pa+2gh 于是 pa+1gh1+2gh2=pa+2gh 简化上式并将已知值代入，得 8000.7+10000.6=1000h 解得 h=1.16m例1-4 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920 kg/m3，指示液C为煤油，密度为850 kg/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，被测流体为气体，可根据式（1-9a）计算用双液体U管压差计测量时，可根据式（1-9C）计算因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放大倍数此时双液体U管的读数为例18如附图所示，管路由一段894mm的管1、一段1084mm的管2和两段573.5mm的分支管3a及3b连接而成。若水以9103m3/s的体积流量流动，且在两段分支管内的流量相等，试求水在各段管内的速度。解： 管1的内径为 则水在管1中的流速为 管2的内径为由式（1-18d），则水在管2中的流速为管3a及3b的内径为又水在分支管路3a、3b中的流量相等，则有 即水在管3a和3b中的流速为【例1-9】 将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压头损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？1-9解：取管出口高度的00为基准面，高位槽的液面为11截面，所以把11截面选在此就可以直接算出所求的高度h，同时在此液面处的u1及p1均为已知值。22截面选在管出口处。在11及22截面间列柏努利方程： 式中：p1=0（表压） p2=0（表压），高位槽截面与管截面相差很大，故高位槽截面的流速与管内流速相比，其值很小，则u10，u2=0.5m/s，Z2=0， Z1=h， H功=0 H损=1.2m将上述各项数值代入，则计算结果表明：动能项数值很小，流体位能的降低主要用于克服管路阻力。 例110 管内流体压强的计算 如附图所示，某厂利用喷射泵输送氨。管中稀氨水的质量流量为1104kg/h，密度为1000kg/m3，入口处的表压为147kPa。管道的内径为53mm，喷嘴出口处内径为13mm，喷嘴能量损失可忽略不计，试求喷嘴出口处的压强。1-10解：取稀氨水入口为1-1截面，喷嘴出口为2-2截面，管中心线为基准水平面。在1-1和2-2截面间列柏努利方程其中： z1=0； p1=147103 Pa（表压）； z2=0；喷嘴出口速度u2可直接计算或由连续性方程计算 We=0； hf=0将以上各值代入上式 解得 p2=71.45 kPa （表压） 即喷嘴出口处的真空度为71.45kPa。 【例1-11】 用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。管路直径为60mm。答案在70页第二、三章例2-1：用清水测定某离心泵的特性曲线，实验装置如附图所示。当调节出口阀使管路流量为25m3/h时，泵出口处压力表读数为0.28MPa（表压），泵入口处真空表读数为0.025MPa，排出管道与吸入管道等径，测得泵的轴功率为3.35kW，电机转速为2900转/分，真空表与压力表测压截面的垂直距离为0.5m。试由该组实验测定数据确定出与泵的特性曲线相关的其它性能参数。 例2-2已知：V=4555m 3/h, Hf 0-1=1.6m,p0=6.65Kgf/cm2, Hg=-1.5m, =530kgm3, pv=6.5Kgf/cm2, h允=3.5m。确定该泵能否正常操作？第四章【例4-1】 有一玉米淀粉水悬浮液，温度20，淀粉颗粒平均直径为15m，淀粉颗粒吸水后的密度为1020kg /m3 ，试求颗粒的沉降速度。第五章例5-1 在一单壳程、单管程无折流挡板的列管式换热器中，热流体由90冷却至70，冷流体由20加热到60。试求在上述温度条件下两流体作逆流和并流时的对数平均温度差。【例5-2】：外径为100 mm的蒸汽管，外面包有一层50 mm 厚的绝缘材料A，A=0.05 W/(m.)，其外再包一层25 mm厚的绝缘材料B，B=0.075 W/(m.)。若绝缘层A的内表面及绝缘层B的外表面温度各为170 及38，试求：（1）每米管长的热损失量；（2）A、B两种材料的界面温度；（3）若将两种材料保持各自厚度，但对调一下位置，比较其保温效果。假设传热推动力保持不变。【例5-4】 有一列管式换热器，由38根25mm2.5mm的无缝钢管组成。苯在管内流动，由20被加热至80，苯的流量为8.32kg/s。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对苯的传热系数。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化。解：苯在平均温度50下的物性可由附录查得： 密度=860kg/m3；比热容cp=1.80kJ/（kg）； 粘度=0.45mPas；导热系数=0.14W/（m）。【例5-6】 热空气在冷却管管外流过，2=90W/（m2），冷却水在管内流过， 1=1000W/（m2）。冷却管外径do=16mm，壁厚b=1.5mm，管壁的=40W/（m）。试求：总传热系数K外；管外对流传热系数2增加一倍，总传热系数有何变化？管内对流传热系数1增加一倍，总传热系数有何变化？【例5-7】 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为89mm3.5mm，流量为2000kg/h的苯在内管中从80冷却到50。冷却水在环隙从15升到35。苯的对流传热系数h=230W/（m2K），水的对流传热系数c=290W/（m2K），忽略污垢热阻、热损失。 试求：冷却水消耗量； 并流和逆流操作时所需传热面积； 如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。第七章 习题例7-2 每小时将15000kg含苯40%（质量%，下同）和甲苯60%的溶液，在连续精馏塔中进行分离，要求釜残液中含苯不高于2%，塔顶馏出液中苯的回收率为97.1%。试求馏出液和釜残液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。【例7-3】某液体混合物含易挥发组分0.65（摩尔分率，下同），以饱和蒸汽加入连续精馏塔中，加料量为50，残液组成为0.04，塔顶产品的回收率为99%，回流比为3，试求：塔顶、塔底的产品流率；精馏段和提馏段内上升蒸汽及下降液体的流率；写出精馏段和提馏段的操