化工原理重点习题.doc

第一章第一章 10 解解 水在管内流速与流量 贮槽水面为截面 1 1 真空表连接处为截面 2 2 并以截面 1 1 为基准水平 面 在两截面间列柏努利方程 即 1 2 2 2 2 1 2 1 1 22 f h pu gZ pu gZ 式中0 1 ZmZ5 1 2 0 2 0 2 2 1 1 u uh p f 表压 表压 1047 2 100133 1 760 185 245 2 mNp 将上列数值代入柏努利方程式 并解得水在管内的流速为 smu 25 2 5 181 9 1000 1047 2 4 水的流量为 skguAws 92 7 1000071 0 4 2 2 2 泵的有效功率 贮槽水面为上游截面 1 1 排水管与喷头连接处为下游截面 3 3 仍以截面 1 1 为基准水平面 在两截面间列柏努利方程 即 2 1 2 2 2 2 1 2 1 1 22 ffe hh pu gZW pu gZ 式中 表压 0 0 0 1 1 1 p u Z 表压 10807 9 2 14 24 2 2 2 mNp smu mZ 222 2 1 12102uuuhh ff 将上列数值代入柏努利方程式 并解得 kgJWe 4 2852 5 12 1000 10807 9 1481 9 2 4 泵的有效功率为 kWWwWN see 26 2 226092 7 4 285 12 解 1 泵的轴功率 在循环管路中任选某截面为 1 1 并兼为截面 2 2 意即流体由截面 1 1 出发 完成一个流动循环 后达到截面 2 2 在两截面间列柏努利方程式 得 fe h pu gZW pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 因截面 1 1 与截面 2 2 重合 所以 21 21 1 ZZ pp uu 则上式可简化为 kgJhhhW BAfABffe 1 14749 1 98 流体的质量流量为 skgVw ss 113600 110036 泵的轴功率为 kWWwWN se 31 2 23127 0 11 1 147 2 B 处压强表的读数 在两压强表所在的位置截面 A 与截面 B 之间列柏努利方程式 并通过截面 A 中心做 基准水平面 得 ABf BB B AA A h pu gZ pu gZ 22 22 式中0 A ZmZB7 kgJh mNp uu ABf A BA 1 98 1045 2 10807 9 5 2 254 表压 将以上数据代入柏努利方程式 解得 表压 245 102 61100 1 98781 9 1045 2 mNpB B 处压强表的读数为 2 4 4 63 0 1087 9 102 6 cmkgpB 14 解 1 用 SI 单位计算 从本教材附录十五 P348 中查得 70 醋酸在 20 时 3 1069mkg 23 105 2msN d 1 5cm 0 015m smu 882 0 1069015 0 4 60 10 2 则 5657 属于湍流 2 105 2 1069882 0 015 0 du Re 2 用物理单位计算 5657 025 0 069 1 2 885 1 2 88 5 1 025 0 069 1 3 e R scmu cmd scmg cmg 第三章 P196 8 在实验室里用面积 0 1 m2的滤叶对某悬浮液进行恒压过滤实验 操作压力 差为 67 kPa 测得过滤 5 min 后得滤液 1 L 再过滤 5 min 后 又得滤液 0 6 L 试求 过 滤常数 并写出恒压过滤方程式 e VK 解 恒压过滤方程为 Kqqq e 2 2 由实验数据知 min5 1 23 1 mm01 0 1 0 001 0 q min10 1 32 2 0 016m mq 将上两组数据代入上式得 Kq5 01 0 2 01 0 e 2 Kq10 016 0 2 016 0 e 2 解得 23 e mm007 0 q sm108min m108 4 2725 K 所以 恒压过滤方程为 m3 m2 s 72 108014 0 qq 或 m3 s 92 1080014 0 VV 第四章 9 在逆流换热器中 用初温为 20 的水将 1 25kg s 1的液体 比定压热容为 1 69kJ kg 1 1 密度为 850kg m 3 由 80 冷却到 30 换热器的列管直径为 25 2 5mm 水 走管内 水侧和液体侧的对流表面传热系数分别为 0 85 和 1 70kW m 2 1 污垢热阻可忽 略 若水的出口温度不能高于 50 试求换热器的传热面积 解 1211ttCwqp 1222TTCwp mtAK 00 水的出口温度取 50 2 18 10 30 ln 2030 5080 1 mt Ko w m2 k 7 373 1700 1 5 2245 25025 0 20850 25 1 w2 1 25kg s 1 69kJ kg k 2pC 故 A0 m2 5 15 2 18 7 373 3080 169025 1 10 在列管式换热器中用冷水冷却油 水在直径为 19 2mm 的列管内流动 已知管内 水侧对流表面传热系数 hi为 3490 W m 2 1 管外油侧的对流表面传热系数 ho为 258 W m 2 1 换热器在使用一段时间后 管壁两侧都有污垢形成 水侧污垢热阻 Rsi为 0 00026 W 1 油侧污垢热阻 Rso为 0 000176 W 1 管壁热传导系数 为 45 W m 1 1 试求 1 基于管外表面积的总传热系数 KO 2 产生污垢后热阻增加的百分数 解 1 未结垢前 Ko w m2 k 2 233 258 1 1745 19002 0 153490 19 1 结垢后 K1 w m2 k59 211 000176 0 00026 0 258 1 1745 19002 0 153490 19 1 2 10 1 0 1 11 0 01 K KK 13 90 的正丁醇在逆流换热器中被冷却到 50 换热器的传热面积为 6m 总传热系数 为 230 W m 2 1 若正丁醇的流量为 1930kg h 1 冷却介质为 18 的水 试求 1 冷却水的出口温度 2 冷却水的消耗量 以 m h 1表示 解 1 5090 11 pCwqmtAK 00 kg h 19301 w70 2 5090 t 由 70oC 查表得正丁醇的kJ kg k8 2 PC 由题可知 K0 230w m2 k A0 6m2 901 t 502 t 1T 182 T 32 90 ln 1850 90 1 1 T T tm 2 8 103 90 50 230 6 3600 1930 32 90 ln 1850 90 1 1 T T T1 37 2 5090 11pCwq 1837 22 pCw kg h 2 721m3 h2w2721 1837 1018 4 5090 108 21930 3 3 14 在逆流换热器中 用冷油冷却热油 油的比定压热容均为 1 68kJ kg 1 1 热油的流量 为 3000kg h 1 热油从 100 冷却到 25 冷油从 20 加热到 40 已知总传热系数 KO 随热油的温度 T 变化如下 热油温度 T 100 80 60 40 30 25 总传热系数 K W m 2 1355 3