《化工原理》总复习题.doc

一、在如图所示的管路系统中，有一直径为382.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0为0.63，流体流经孔板流量计的永久压降为6104Pa，AB段摩擦系数为0.022，试计算：（1）流体流经AB段的压强差；（2）若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知：操作条件下所输送液体的密度为870kg/m3，U形管中的指示液为汞，其密度为13600 kg/m3。 孔板流量计 A B R = 0.6m解：（1） （m3/h）（m/s）列A、B间柏努利方程ZA = ZB uA = uB （J/kg）（Pa） （2）有效功: Ne = N= 8000.62 = 496 (W)AB段所消耗的功率: Nf = Vhf = 6.285870110.7 / 3600 = 168.1 (W) 二、用板框过滤机来过滤某悬浮液。已知过滤面积为10m2，操作压力0.2MPa（表压）。一个过滤周期内过滤15分钟后，共得滤液2.91m3（介质阻力不计，滤饼不可压缩）。用滤液量的10%（体积比）的洗水进行横穿洗涤。试问：（1）若已知该过滤机的生产能力为4.8m3/h，计算洗涤及辅助时间。（2）若过滤时间与滤液量均不变，而操作压力降至0.1MPa（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？（3）如改用转筒真空过滤机，若其在一个操作周期内共得滤液量0.2 m3，该过滤机的转速为多少方能维持生产能力不变？解：（1） V2 = KA2 （min） （min）D = 36.48 15 12 = 9.48（min） （2） V2 = KA2 V2 = KA2 KA2 = KA2 A= 1.414A = 1.41410 = 14.14（m2）A = 14.14 10 = 4.14（m2） （3） （rpm） 三、温度为20、比热为2.1kJ/kg的溶剂以5000kg/h的流率流过套管换热器内管，被加热至64，环隙内为170的饱和水蒸气冷凝。蒸气冷凝潜热为2054kJ/kg。换热器内管直径10810mm，总长12m，材料为钢。试计算（1）蒸气用量； （2）总传热系数；（以内管外表面为基准）（3）如果将内管改为15210mm的钢管，其它条件不变，求所需管长。假设两种情况下蒸气冷凝传热系数均为10000W/m2K，液体在管内均为湍流，不考虑污垢热阻及热损失。钢的导热系数= 45W/m。解：（1）Q = m2Cp2 (t2 t1) = 5000/36002.1103(64 - 20) = 128.3 (kW)(kg/s) = 224.9 (kg/h) （2） （）Ao = dol = 3.140.10812 = 4.07 (m2)Q = KoAotm (W/m2) （3） dm = (di + do)/2 = (88 + 108)/2 = 98 (mm)(W/m2)= 0.482336.6 = 162.2 (W/m2)= (+)/2 = (132 + 152)/2 = 142 (mm)(W/m2)Q = KoAotm( m2)(m) 四、某流化床燃烧炉直径为1m，操作中测的底部和顶部压强差为425mmH2O，距底0.3m处与底部的压强差为150 mmH2O，气体（