化工原理的计算题(最终版).doc

16m【1】用离心泵把20的水从开口贮槽送至常压容器，贮槽和容器内水位恒定，相对位置如图。吸入管直径784mm、长20m，排出管直径663mm、长100m（各段均包括所有局部阻力的当量长度），摩擦系数均为0.02，离心泵特性曲线为：He=30-6105qv2（其中He为m，qv为m3/s）。求：1）管路流量（m3/h）； 2）若泵的效率为65%，求其轴功率。 解：（1）在贮槽液面0-0与贮槽液面1-1间列机械能衡算方程，并以0-0为基准水平面。其中，z0=0，z1=16m，p0= p1= 0（表压），u0=0，u1=0因He = H，有He=30-6105qv2=16+232418.1qv2解得：qv= 0.0041 m3/s = 14.76 m3/h（2） He = 30-61050.00412 = 19.914m，Pa=Pe/h=rgHeqv/h=10009.8119.9140.0041/0.65= 1232 W【2】将2104 kg/h、45氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15 m，反应器液面上方维持26.7 kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为76mm4mm、长26.6m的不锈钢管，摩擦系数为0.0293。管线上有两个全开的闸阀1 = 0.17、5个90标准弯头2 = 0.75。45氯苯的密度为1075 kg/m3，粘度为6.510-4 Pas。若泵轴功率为1.86kW，求泵效率。 解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面， P1 = 26.7kPa，z1 = 0, u1=0；p2 = 101.3kPa, z2 = 15m P Pe = Heqvg = 23.83 *5.168*10-3*1075* 9.81 = 1.30 *103W=23.83m 【3】如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m，压力表之后管路长度为80m，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h（1）整个管路的阻力损失，J/kg；（2）泵的轴功率，kW。 H=20mH1=2m 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg；由题意知， （2）在贮槽液面0-0与高位槽液面1-1间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面 u0= u1=0，p1= p0=0,H0=0，H=20m，代入方程得： =80% 【4】某生产过程每年欲得滤液3800，年工作时间5000hr，采用间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为2.5hr，其中过滤时间为1.5hr，将悬浮液在同样操作条件下测的过滤常数为，滤饼不洗涤，求（1）所需过滤面积（2）需要8的过滤机几台？解：每一周期滤液量 恒压过程 取n=2【5】在恒压下对某种悬浮液进行过滤，过滤10分钟得滤液4升。再过滤10分钟得2升，如果继续10分钟得到几升？解：恒压时 已知【6】有一叶滤机，自始自终在恒压过滤下过滤水悬浮液时，得到如下过滤方程，在实际操作中，先5min时间内做恒速过滤，此事过滤压强自零上升至上述实验压强，此后做恒压过滤，全部过滤时间为20min。试求：（1）每一循环过程中每过滤面积得到的滤液量（2）之后用相当于滤液总量1/5的水洗涤滤饼，洗涤时间为多少？ 解：（1)恒压过滤恒速过滤时恒压过滤洗涤叶滤机 【7】现有一底面积为5.0m2的降尘室，用以处理20的常压含尘空气。尘粒密度为1800kg/m3，现需要将直径为25m以上的颗粒全部除去。试计算：（1）该降尘室含尘气体的处理能力，m3/s；（2）若在该降尘室中均匀设置6块水平隔板，则含尘气体的处理能力为多少m3/s? 已知20空气的密度r=1.2 kg/m3，粘度=1.8110-5Pas。解：（1）假设颗粒沉降处于斯托克斯区，则沉降速度为假设成立，气体的处理量为qV = Aut = 50.034 = 0.17m3/s（2） 当均匀设置n块水平隔板时，实际降尘室面积为（n+1）个A，所以气体的处理量为qV = (n+1)Aut =(6+1)50.034 = 1.19m3/s 【8】用一长2.0m、宽1.0m的降尘室，在20常压下处理1800m3/h的含尘空气。已知空气密度r=1.2kg/m3，m=1.8110-5Pas，所含球形尘粒密度2400kg/m3，试计算可被100%除下的最小颗粒的直径。解：设100%除去的颗粒沉降处于斯托克斯区qv=Aut 因此假设成立，故可被100%除下的最小颗粒的直径58.8mm【9】常温下，用长4m、宽2m、高2m，含19层隔板的降尘室除去某含尘气中的尘粒。已知尘粒密度为3000kg/m3，含尘气密度为1.30kg/m3，粘度为3.510-5Pa.s，尘粒直径在10m以上，求该降尘室的处理能力（m3/h）。解：设为层流沉降：故假设正确。单层流量：qV单=Lbut= 424.6710-3 = 0.037m3/s；降尘室处理能力：qV=（19+1）qV单=200.037= 0.74m3/s =2664m3/h【10】一单壳程单管程列管换热器，由25mm2.5mm、长3m的钢管束组成。流量为1.5kg/s的苯在管内流动，由80冷却到30。冷却水在管外和苯呈逆流流动，进口温度为20，出口温度为50。已知水侧和苯侧的给热系数分别为1700W/(m2)和900W/(m2)，苯的平均比热容为1.9103J/(kg)，钢的导热系数为45W/(m)，污垢热阻和换热器的热损失忽略不计。试求该列管换热器的管子数Q=KAtm=KndLtm其中Q=qm1cp1(T1-T2)=1.51.9103(80-30)=142.5103W=142.5kWd2/d1=25/20=1.25Q需，故能够完成生产任务。【12】列管式换热器中，用饱和温度126的蒸汽将470m3/h的某一溶液从40加热到45，采用383mm的钢管=46.5W/(mK)，管长2m，试计算所需传热面积和管子根数n。已知水蒸汽1=11600W/(m2K)；某溶液在管内流过2=3700W/(m2K)，=1320kg/m3，cp=3.4kJ/(kgK)。解：溶液吸收的热量为QL