《化工原理习题集》PPT课件

习题1：用离心泵将水池内水送至高位槽，两液面恒定，其流程如本题附图所示。输水管路直径为55mm2.5mm，系统的全部管路长27.64m，总的局部阻力损失可表示为。绝对粗糙度可取作0.068mm，汞柱压差计读数分别为R1=50mm及R2=1200mm，其他有关尺寸如图中标注。汞的密度为13600kg/m3,水的密度为1000kg/m3，黏度为1mpas。试求：(1)管内水流速(2)泵的轴功率(效率为71%),(3)A截面上的表压强pA(4)若泵的性能可用He=251.5103Q2表示(He-m,Qm3/h)。试问：若要求输送流量为30m3/h，继续选用此泵是否合适？设摩擦系数不随流量的改变而变化。,解:(1)由解得u2=0.1028m2/s2（A）。设0.02，由(A)求得u=2.27m/s。由/d0.068/50=0.001364000,查表或代入式(1-60)可求得=0.024。可见初设值偏小，需进行试差计算。设0.024，由(A)求得u=2.07m/s。Re=ud/=1.035105查表或代入式(1-60)可求得=0.024。表明第二次所得结果较为准确。因此0.024，u=2.07m/s。(2)在1-1与2-2两截面间阻力损失：由连续方程得又可得泵的轴功率为：,(3)由,(4)改变流量后，判断泵是否仍然适用：由已知条件可得管路特性方程：he=z8(l+le)/(2gd5)(Q/3600)2=15+0.0234Q2又由离心泵特性方程He=251.510-3Q2且He=he，得Q20m3/h104，Pr介于0.6到160之间，2mpas,且水被加热，可采用下式计算Nu=0.023Re0.8Pr0.4111.9，从而1=Nu/d=0.648111.9/0.02=3624W/(mK)则以管外表面为基准的传热系数K可计算如下：则K2=837W/(m2K),(2)操作一年后的传热方程用Q=K2Atm表示。与操作初期的Q=K2Atm比较，有：以下分别求tm与tm。196kPa(表压)下饱和水蒸气的温度由式(A)求得，为133。则tm(13320)-(133-80)/ln(13320)/(133-80)=79.25tm(13320)-(133-70)/ln(13320)/(133-70)=85.58故K2=837579.25/(685.58)646W/(m2K)其中的污垢热阻Rs1可由下式求出：带入数据可得Rs1=8.810-4m2K/W，增加了约47。,习题4：有一蒸汽管外径为25mm，管外包以两层保温材料，每层厚度均为25mm，外层与内层保温材料的导热系数之比为2/1=4，此时的热损失为Q。今将内外两层材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则热损失为Q。求Q/Q，并说明何种材料放在里层为好。,解：蒸汽管外半径：r1=25/2=12.5mm，内层保温层外半径r212.52537.5mm，外层保温层外半径r337.52562.5mm(1)当导热系数小的材料包在里层时，热损失为,(2)当导热系数大的材料包在里层时，热损失Q为:,可求出：Q/Q=4.91/3.14=1.56，说明在圆筒壁当采用两种以上材料保温时，为减少热损失，应将小的材料包在里层为好。,习题5：过滤基本方程式为：式中：V滤液体积，m3；过滤时间,s；A过滤面积，m2；p过滤压差，Pa；s滤饼压缩性指数，无因次；滤液粘度，Pas；r单位压差下滤饼的比阻，1/m2；滤饼体积与相应滤液体积之比，m3滤饼/m3滤液；Ve过滤介质的虚拟滤液体积，m3。试根据该式分析强化过滤操作的途径。,答：(1)提高过滤推动力p；(2)允许的话，可采用助滤剂或其他物理方法改变滤饼结构、降低滤饼阻力(减小r、s)；(3)将料浆适当升温，降低滤液粘度；(4)选择阻力较低的过滤介质，定期清洗或更换滤布，以减小Ve；(5)合理选定每批操作的滤饼厚度L(即合理设计过滤机的结构尺寸及操作周期)。,习题6：有一降尘室，长6m，宽3m，共20层，每层100mm，用以除去炉气中的矿尘，矿尘密度s=3000kg/m3，炉气密度=0.5kg/m3，粘度0.035mpas，现要除去炉气中10m以上的颗粒，试求：(1)为完成上述任务，可允许的最大气流速度为多少？(2)每小时最多可送入炉气若干？(3)若取消隔板，为完成任务该降尘室的最大处理量为多少？,解：（1）设沉降区为滞流，则因为解得uo=4.67mm/s。Re0uod/=6.6710-42，假设正确。由降尘室的分离条件，可得允许的最大气流速度为：u=uoL/H=4.6710-36/0.1=0.28m/s（2）V=nAu0=20634.6710-336006052.3m3/h或VnH高B宽u200.130.2836006048m3/h,(3)取消隔板后，因uo不变，V=Auo=634.6710-33600302.6m3/h或VH高B宽u0.130.283600302.4m3/h可见，增加隔板可提高沉降室生产能力，但隔板间距不能过小，过小会影响出灰和干扰沉降。,习题7：采用IS80-65-125水泵从一敞口水槽输送60热水。最后槽内液面将降到泵人口以下2.4m。已知该泵在额定流量60m3/h下的必需汽蚀余量为3.98m，60水的饱和蒸汽压Pv为19.92kpa、为983.2kg/m3，泵吸入管路的阻力损失为3.0m，问该泵能否正常工作，若不能正常工作，应如何改进。,解：说明安装高度偏高，泵不能正常工作。应将泵的安装高度调低至液面入口以下1.46m。同时考虑实际操作的波动一般还应给予适当的富裕量，比如安装高度再降低0.51m，变成0.960.46m。,习题8：某混合式冷凝器的真空度0.8kgf/cm2，所需冷却水量为510kg/h冷水进冷凝器的入口比水池的吸水液面高15m，用1147mm管道输水，管长80m，管路配有2个球心阀和5个弯头，现仓库中有四种规格离心泵如下：编号1234流量L/min500100010002000扬程m10101515已知阀门的阻力系数3，900弯头的阻力系数1.26，管入口0.5摩擦系数0.02，试问用哪一号泵，并说明理由。,解：he=Z+P/+U2/2+hfU10U2U5104/3600/（10000.7850.12）1.77m/she15（8）1.772