化工原理的计算题

1、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。22u0u1p0p1+z0+H=+z1+g2gg2g其中，z0=0，z1=16m，p0= p1= 0（表压），u0=0，u1=0Hf,0-122l排2lu入lu排8lHf,0-1=+=2(入+)qv因He = H，有He=30-6105qv2=16+232418.1qv255d2gd2ggd入d排解得：qv= 0.0041 m3/s = 14.76 m3/h 80.02201002=2324182=（+）q.1qvv3.1429.810.0750.0652H=16+232418.1qv（2） He = 30-

2、61050.00412 = 19.914m，Pa=Pe/ = gHeqv/ =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、

3、2-2界面，以1-1截面为基准面，22u1u2p1p2+z1+He=+z2+g2gg2gHf,1-2PqV=2104=5.16810-3m3s-110753600P1 = 26.7kPa，z1 = 0, u1=0；p2 = 101.3kPa, z2 = 15mu2=5.16810-34=1.42ms-1Re=2u2p2-p1He=+z2+g2g0.06820.0681.421075=1.6105-46.510Hf,1-2Hf,1-2=Hf,直+Hf,局，Hf,局=Hf,进+2Hf,闸+5Hf,弯1.422Hf,直=He=lu226.61.422=0.4717m=0.0293=1.178mHf,

4、局=(0.5+20.17+50.75)d2g0.06829.8129.81(101.3-26.7)1031.422+15+1.178+0.471710759.8129.81=23.83mPe = Heqvg = 23.83 *5.168*10-3*1075* 9.81 = 1.30 *103W=Pe=69.9%Pa1.861031.30103【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；（

5、2）泵的轴功率，kW。解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg；由题意知，u=qv=(36000.052=2.12m/s4)hf=lu21002.122=0.03=135.1J/kgd20.052（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22u0u1p0p1gH+h=gH+hf,0-10eh=135.1J/kg22 f，p1= p0=0,H0=0，H=20m，代入方程得：he=gH+hf=9.8120+135.1=331.3J/kg=15P1000=4.17kg/sPa=e=1727W=1.727kWP=qh=1381.5W3600 eme =80%3/yea

6、r,工作5000已知：V=3800mhr/year,恒压w+D=2.5hr,63=1.5hr,K=410m/s,qe=2.510-2m3/m2解：每一周期滤液量q2+2qqe=KV=3800=1.9m35000/2.5恒压过程【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？q=K+q2e-qe=1061.53600+(2.510-2)2-2.510-2=0.124m3/m2A=A15.3V1.9=1.91=15.3m2n=A单8q0.124取n=2解：恒压时V2+2VVe=KA2已知42+24Ve=KA2102+2（4+2）（4+2）

7、Ve=KA2（10+10）Ve=1L,KA2=2.4L2/min2=+1+2=10+10+10min2+2VV=KA2V22e2解得：V1=7.5LV2=V2-V-V1=7.5-4-2=1.5L【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q2+20q=250，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m2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？ q=58.4L/m2qe=10L/m2,K=250L2/m4min 解：（1)

8、恒压过滤q+2qqe=Kq2+q1qe=1/2K 即：q1恒速过滤时1恒压过滤+10q1=12505q122=20.5L/m22)+2q(q-q)=K(-)即：(q(q2-q1e11-20.52)+210(q-20.5)=250(20-5)qw11.7=6.4min1.83dqdw1K250dqqw=q=11.7L/m2 =1.83L5洗涤叶滤机dw2(q+qe)2(58.4+10)w=【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

9、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 =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ut=2(-)gdminp18=25210-12(1800-1.2)9.81=0.034m/s181.8110-5Rep=dminut=2510-60.0341.2=0.05621.8110-5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

10、.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 =1.2kg/m3， =1.8110-5Pa s，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=Autdpmin=ut=qvq1800=v=0.25m/sABL2.01.0360018ut1.8110-50.25=5.8810-5=58.8mRe=dminut=58.810-60.251.2=0.9742p(p-)g(2400-1.2)9.811.8110-5因此假设成立，故可被100%除下的最小颗粒的

11、直径58.8 m【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：ut=2(-)gdminp18=(1010-6)2(3000-1.30)9.81=4.6710-3m/s-5183.510Rep=dminut1010-64.6710-31.30=1.7210-32-53.510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

12、）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=142.5kW d2/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=qvcpt=47013203.4(45-40)3106W/h （126126 t1=126-40=