化工原理作业答案(1)

1、Pa,乙地区的平均大气压力为kPa,在甲地区的某真空设备上装有一个真空表,其读 数为20 kPa.假设改在乙地区操作,真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲 地区操作时相同解：1设备内绝对压力绝压二大气压-真空度=85.3 1 03 20 1 03 Pa 65.3kPa2真空表读数真空度=大气压-绝压=101.33 1 03 65.3 1 03 Pa 36.03kPa5.如此题附图所示,流化床反响器上装有两个 U管压差计.读数分别为 R=500 mm R=80 mm指示液为水银.为预防水银蒸气向空间扩散,于右侧的 U管与大气连通的玻璃 管内灌入一段水,其高度 R=100 mm试求A、

2、B两点的表压力.解：1 A点的压力pA水 gR3汞 gR 1000 9.81 0.1 13600 9.81 0.08 Pa 1.165 104 Pa 表2 B点的压力13.如此题附图所示,用泵2将储罐1中的有机混合液送至精储塔3的中部进行别离.储罐内液面维持恒定,其上方压力为 Pa.流体密度为800 kg/m3.精储塔进口处的塔 内压力为 Pa,进料口高于储罐内的液面8 m,输送管道直径为小68 mm 4 mm进料量为 20 m3/h 0料液流经全部管道的能量损失为 70 J/kg ,求泵的有效功率.解：在截面AA和截面B-B之间列柏努利方程式,得19.用泵将2X104kg/h的溶液自反响器送

3、至高位槽见此题附图.反响器液面上方保持 X103 Pa的真空度,高位槽液面上方为大气压.管道为76 mrm 4 mm!勺钢管,总长为35 m,管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计局部阻力系数为4、五个标准弯头.反响器内液面与管路出口的距离为17 nr假设泵的效率为,求泵的轴功率.溶液的密度为1073 kg/m3,黏度为 Pas.管壁绝对粗糙度可取为 mm解：在反响器液面1-与管路出口内侧截面2-2"同列机械能衡算方程,以截面1-1 为基准水平面,得22Ub1p1Ub2p2gz1 双 gz2 一hfD22式中 z1=0, Z2=17m,Ub产 0p1=x 103 Pa 表,p2=0

4、表将以上数据代入式1,并整理得23=X 17+1.43- + 25-9 10 + hf =+ hr21073其中hf = (+-Ub2RedUb =0.068 1.43 1073 = 乂105_ _ _ 一 30.63 10根据Re与e/d值,查得入=,并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为闸阀(全开)： x 2 m = m标准弯头： X5 m =11 m2故hf =X 35 0.86 11 +4)143- J kg =kg0.0682于是We 192.025.74 J kg217.7J kg泵的轴功率为Ns=W,w/217.7 23600 0.720.如此题附图所示,贮槽内水位维持不变.

5、槽的底部与内径为100 mm勺钢质放水管相连, 管路上装有一个闸阀,距管路入口端 15 m处安有以水银为指示液的U管压差计,其一臂与 管道相连,另一臂通大气.压差计连接管内充满了水,测压点与管路出口端之间的直管长 度为20 m.1当闸阀关闭时,测得 R=600 mm h=1500 mm当闸阀局部开启时,测得 R=400 mm h=1400 mm摩擦系数 可取为,管路入口处的局部阻力系数取为.问每小时从管中流出多 少水肃?2当闸阀全开时,U管压差计测压处的压力为多少 Pa 表压.闸阀全开时Le/d= 15,摩擦系数仍可取.解：1闸阀局部开启时水的流量在贮槽水面1-1'与测压点处截面2-2

6、"同列机械能衡算方程,并通过截面 2-2,的中央作基准水平面,得gz12Ub1"TP1gz22Ub22P2hf ,12(a)式中 P1=0表Ub2=0, Z2=0Z1可通过闸阀全关时的数据求取.当闸阀全关时,水静止不动,根据流体静力学根本(b)方程知h20g(Z1 h) HggR式中 h= m,R= m将数据代入式(b)得将以上各值代入式(a),即x=Ubl+9630 + Ub2 21000解得 Ub 3.13m s水的流量为Vs 3600-d2ub3600 0.785 0.12 3.13 m3, s 1.43 m3 s42闸阀全开时测压点处的压力在截面1-与管路出口内侧截

7、面3-3"同列机械能衡算方程,并通过管中央线作基准平面,得2UbiPigz32Ub32P3hf,i3(c)式中zi= m, Z3=0, Ubi=0, pi=p322k (吟=.025* i5).5?4.8iub2将以上数据代入式c,即x=u!+ Ub22解得ub 3.i3m s再在截面i-i与2-2,间列机械能衡算方程,基平面同前,得gzi2Ubi2_Plgz22Ub22-2(d)式中zi= m, Z2=0, Ubi 0, Ub2= m/s , pi=0 表压力将以上数值代入上式,那么解得P2=x i04 Pa (表压)第二章流体输送机械i.用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐.管

8、路情况如此题附图所示.启动泵之3前A、C两压力表的读数相等.后动离心泵并将出口阀调至某开度时,输油量为39 m/h,此时泵的压头为38 m.输油管内径为i00 mm摩擦系数为；油品密度为 8i0 kg/m3试求1管路特性方程；2输油管线的总长度包括所有局部阻力当量长度1管路特性方程乙两地油罐液面分别1-1与2-2截面,以水习题1附图解：甲、取 作平管轴线为基准面,在两截面之间列柏努利方程,得到由于启动离心泵之前P痔Pc,于是K Z =. g那么He Bq2又He H 38 mB 38/392 h2/m5= X 10 2 h 2/m5那么 He 2.5 10 2q2 qe的单位为吊/h 2输油管

9、线总长度u-39- / - 0 01 m/s= m/s3600 .4于是1125dH 2 9.81 0.1 38m=1960 me u20.02 1.3822.用离心泵转速为2900 r/min 进行性能参数测定实验.在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为 60 kPa和220 kPa,两测压口之间垂直距离为 m,泵的轴功hf,0 i3.0ui2 ( Ui率为kW.泵吸入管和排出管内径均为80 mm吸入管中流动阻力可表达为为吸入管内水的流速,m/s.离心泵的安装高度为 m,实验是在20 C, kPa的条件下进 行.试计算泵的流量、压头和效率.解：1泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截

10、面之间列柏努利方程式池中水面为基准面,得到将有关数据代入上式并整理,得u1 3.184 m/s贝 1q ； 0.082 3.184 3600 nVh= m3/h2泵的扬程3泵的效率坐 29.04 57.61 1000 9.81 100%=68%1000P3600 1000 6.7在指定转速下,泵的性能参数为：q= m3/h H= m P= kW =68%5.用离心泵将真空精储塔的釜残液送至常压贮罐.塔底液面上的绝对压力为kPa即输送温度下溶液的饱和蒸汽压.：吸入管路压头损失为 m,泵的必需气蚀余量为 m, 该泵安装在塔内液面下 m处.试核算该泵能否正常操作.解：泵的允许安装高度为式中Pa Pv

11、贝UH g (2.3 0.5) 1.46m -4.26m泵的允许安装位置应在塔内液面下处,实际安装高度为-,故泵在操作时可能发生气蚀现象.为平安运行,离心泵应再下移m.8.对于习题7的管路系统,假设用两台规格相同的离心泵(单台泵的特性方程与习题8相同)组合操作,试求可能的最大输水量.解：此题旨在比拟离心泵的并联和串联的效果.(1)两台泵的并联解得：q=x 10 3 n3/s= m 3/h(2)两台泵的串联解得： q=x 10 3 n3/s= m 3/h在此题条件下,两台泵串联可获得较大的输水量m3/h0第三章非均相混合物别离及固体流态化2 .用降尘室除去气体中的固体杂质,降尘室长 5 m,宽5

12、 m,高m,固体杂质为球形 颗粒,密度为3000 kg/m3.气体的处理量为3000 (标准)n3/h.试求理论上能完全除去的 最小颗粒直径.(1)假设操作在20 C下进行,操作条件下的气体密度为kg/m3,黏度为x 10-5 Pa?s(2)假设操作在420 C下进行,操作条件下的气体密度为kg/m3,黏度为x 10-5 Pa?s.解：(1)在降尘室内能够完全沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：设沉降在斯托克斯区,那么：核算流型:原设滞流区正确,能够完全除去的最小颗粒直径为X10-5m2计算过程与1相同.完全能够沉降下来的最小颗粒的沉降速度为：设沉降在斯托克斯区,那么：核算流型：原设滞流区正确,能

13、够完全除去的最小颗粒直径为X10-5 m3 .对2题中的降尘室与含尘气体,在427 c下操作,假设需除去的最小颗粒粒径为10 试确定降尘室内隔板的间距及层数.解：取隔板间距为h,令那么 h L ut1u10 pm尘粒的沉降速度由1式计算h5.h - 4.954 10 3m 0.244m0.1017层数n H17.2取18层h 0.244核算颗粒沉降雷诺数：核算流体流型：10 .板框压滤机过滤某种水悬浮7取,框的长X宽X高为 810 mr810 mr42 mm 总框数为10,滤饼体积与滤液体积比为=,过滤10 min,得滤液量为m3,再过滤10 min, 共得滤液量为m3,试求1滤框充满滤饼时所

14、需过滤时间；2假设洗涤与辅助时间共45 min, 求该装置的生产水平以得到的滤饼体积计.解：1过滤面积 A 0.812 2 10 13.122m2由恒压过滤方程式求过滤常数联立解出 Ve 0.1376m3, K 2.010 10 5m2/s恒压过滤方程式为V2 0.2752V 3461 10 3代入包压过滤方程式求过滤时间2生产水平11 .在67 103Pa压力下对硅藻土在水中的悬浮液进行过滤试验,测得过滤常数K=5X 10-5 m/s , qe= m/m2,滤饼体积与滤液体积之比u =.现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机在134 103 Pa压力下过滤上述悬浮液.试求：1

15、过滤至滤框内部全部充满滤 湾所需的时间；2过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水洗涤滤饼,求洗涤时间；3假设 每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15 min,求过滤机的生产水平吊滤液/h.解：1硅藻土,s 0.01,可按不可压缩滤饼处理K 2k p , qe与p无关p 134 103Pa 时,K 1 10 4m2/s, qe 0.01m3/m2 233222Vc 0.810.025 38m0.6233m , A 38 2 0.81 m 49.86mVc 0.6233 337.7913 23. 2V - m 7.791m , q m /m 0.1563m /mv 0.0849.86代入包压过滤方程式求过滤时间12 洗涤3生产水平7.在一传热面积为25 m2的单程管壳式换热器中,用水冷却某种有机溶液.冷却水的 流量为28 000kg/h ,其温度由25 C升至38 C,平均比热容为kJ/(kg C).有机溶 液的温度由110c降至65 C,平均比热容为kJ/(kg C).两流体在换热器中呈逆流 流动.设换热器的热损失可忽略,试核算该换热器的总传热系数并计算该有机溶液的 处理量.解：Cp,c 4.17 kJ/(kg C)求tm有机物110 65水38 25t 7