华南理工化工原理上册习题

化工原理上册绪[答：μ=6.56×10-4Pa·s；CP=0.8792kJ/(kg·℃)；ρ＝13600kg/m3；KG=6.636×10-5kmol/(m2·s·kPaσ＝7.1×10-2N/m；λ＝1.163W/(m·℃)]第一章体流1-1．在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960kg/m3的油品，油面高于罐底9.6m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760mm的圆孔，其中心距罐底800mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106Pa，问至少需要几个螺钉？其高度R3＝50mm。试求A、B两处的表压强。两吹气管出口的距离H=1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820kg/m3。试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离h。连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及蒸气的压强P。（分别以Pa和kgf/cm2来计量）。]1-5．列管换热器的管束由121根φ25×2.5mm的组成。空气以9m/s速度在列管内流m/s。试计算：（1）A-A’截面处水的流速；（2）水的流量，以m3/h计。如本题附图所示。管路的直径均为φ76×2.5mm在操作条件下，泵处真空表的读数为24.66×103Pa；水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按Σhf,1=2u2与的压强为98.07×103Pa（表压）。试求泵的有效功率。1-9.本题附图所示为冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100kg/m3，循环量为36m3/h。管路的直径相同，盐水由A流经两个换热器而至B的能量损失为98.1J/kg，由B流至A的能量损失为49J/kg，试计算：（1）若泵的效率为70％时，泵的轴功率为若干kW？（2）若A处的压强表读数为若干Pa？用SI和物理单位各算一次雷诺准数，并流型。，两压差计中的指示液均为水银试求当R1=45mm，h=200mm时：（1）压缩空气的压强p1为若干？（2）UR2为多少？）1-12.在本题附图所示的实验装置中，于异径水平管段两截面间连一倒置U管压差计，以测量两截面之间的压强差。当水的流量为10800kg/h时，U管压差计读数R为100mm。粗、细管的直量损失相当的压强降为若干Pa？1-13.密度为850kg/m3、粘度为8×10-3Pa·s的液体在内径为14mm的内流动，溶液的流速为1m/s。试计算：（1）雷诺准数，并属于何种流型；（2）局部速度等于平均速度处与下降到127.5×103Pa？应器内液面与管路出口的距离为15m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。50m（不包括进、出塔及管出口阻力）20m，已估计气体通过塔内填料层的压强降为1.96×103Pa。管壁的绝对粗糙度ε可取为0.15mm，大气压强为1-51-5106m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。 [答：（1）V=0.142/s，V=0.158m3 离心泵的有效压头 [答(1)17.94m；(2)m，1-19．用效率为80%的齿轮泵将粘稠的液体从敞口槽送至密闭容器内，两者液面均维持恒30×103Pa。用旁路调节流量，其流程如本题附图所示。主管流量管径为φ32×2.5mm，管长为20m（包括除了阀门外的所有局部阻力的当量长度）。两管路的流型相同，忽略贮槽液面至分支点O之间的能量损失。被输送液体的粘度为50mPa·s，密度为1-61-6压法），要求水的流量范围是10~20m3/h，孔板上游压强为101.33kPa（表压）。试计算：当地的大气压为101.33kPa。第二章输送机口处真空表的读数分别为152kPa和24.7kPa，轴功率为2.45kW，转速为2900r/min。若真空表和形管面的垂直距离h=0.5m，当地大气压强为98.1kPa，试计算：[答：(1)ΔZ24.9m,H=30.84m;(2)N4.32kW;3)R【2-3】用某离心泵以40m3/h的流量将贮水池中65℃的热水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水池中，以达到冷却的目的。已知在进水喷头之前需要维持49kPa的表压强，喷头较热水池水面高6m。吸入管路和排出管路中压头损失分别为1m和3m，管路中的动压头可以忽略不计。试选用合适的离心泵，并确定泵的安装高度。当地大气压按101.33kPa计。[答：泵的型号为IS80-65-125型（n=2900r/min）或3B19型水泵，安装高度约为为1m4m。试核算该泵是否合用。若油泵位于贮槽液面以下1.2m处，问此泵能否正常操作？当地大气压按101.33kPa计。【2-5】欲用例2-2附图所示的管路系统测定离心泵的汽蚀性能参数，则需要在泵的吸入管路100mm，50mm，孔板流量计孔口直径为[答：NSPH=2.45m；允许吸上真空度为0若泵送液体的管路系统：管径为￠76×4mm355m（包括局部阻力的当量长度），吸e路特性曲线方程可近似表示为He=10+1×105Q2Qm3/s，Hm。e【2-81250kg/m3的液体输送到表压力为1.28×106kPa的塔内，贮罐液面比塔低10m，管路系统的总压头损失为2m。已知泵的活[答：Q=0.494m3/minH=116.4m接。试选合适的离心通风机。当地大气压力为93.3kPa。转速转速指数为1.4。[答：V到后一级的空气冷却到20℃，各级压缩比相等。试求：16:4:1，W第三章机械分离及固体流析后称取各号筛面上的颗粒截留量列于本题附表中第3列，试求颗粒群的平均直径。[答：da=0.345㎜0两段床层的空隙率ε和比表面积空气流经整个床层的压降,Pa[答：(1)ε=0.4764；a=6283m2/m3；a b bs3-4．在底面积为40m2的除尘室内回收气体中的球形固体颗粒。气体的处理量为3600m3/h，固体的密度ρ＝3000kg/m3,操作条件下气体的密度ρ＝1.06kg/m3，粘度为2×10-5Pa·s。试求理论上能s气量为2160标准m3，试确定降尘室内隔板的间距及层数。密度为0.674kg/m3采用如图3-7所示的旋风分离器进行除尘。若分离器圆筒直径为0.4m，3-7．某旋风分离器出口气体含尘量为0.7×10-3kg/标准m3，气体流量为5000标准m3/h，每小时捕21.5kg。出口气体中的灰尘粒度分布及捕集下来的灰尘粒度分布测定结果列3试求：（1）除尘效率；（2）绘出该旋风分离器的粒级效率曲线。（提示： di～ηp,i线[答：（1）η0＝86％；（2）略3-33-3真空度为500mmHg。过滤5min0.6L。若再过滤5min，可得滤液多少？ee eeW[答：（1）θ=249s；V=3.935m3；（2）θWe3-113×105PaK=5×10-5m2/s，q=0.01m3/m2，又测得滤饼体积与滤液体积之比υ=0.08。现拟用有38个框的洗涤时间；（3）若每次卸渣、重装等全部辅助操作时间共需15min，求每台过滤机的生产能力eW[答：（1）θ=551s；（2）θ=416s；（3）V=1.202m3（滤饼W[答：Q=12.51m3/h，滤饼厚度e3-13．用板框过滤机在恒压差下过滤某种悬浮液，滤框边长为0.65m，已测得操作条件下的有关参数为：K=6×10-5m2/s，q=0.01m3/m2，υ=0.1m3/m2。滤饼不要求洗涤。其它辅助时间为e3-14．已知苯酐生产的催化剂用量为37400kg，床径为3.34m，进入设备的气速为0.4m/s，气体密度为1.19kg/m3。采用侧缝锥帽型分布板，求分布板的开孔率。s固相密度ρ=kg/m3。取流化速度为颗粒带出速度的78%，试求适宜的流化速度和流化数。干燥介质可按60℃的常压空气查取物性参数。s第四章4-24-2平壁燃烧炉的平壁由三种材料构成。最内层为耐火砖，厚度为150mm，中间层为绝缘直径为φ60×3mm的用30mm厚的软木包扎，其外又用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得外壁面温度为110℃，绝热层外表面温度为10℃。软木和保温灰的导热系数分别为0.0430.07W/(m.℃)，试求每米管长的冷损失量。在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为φ25×2.5mm的，其导热系数52W/(m2·40℃，试估算换热器701m，试求将此换热器管长增4-732℃130℃，终温流量为1600m3/h，常压下苯的沸点为80.1℃，气化潜热为394kJ/kg。冷却水的温度为28000kg/h，其温度由25℃升至38℃，平均比热容为4.17kJ/(kg·℃)。有机物的温度由110℃动型式下，换热器能否满足要求：（1）两流体呈逆流流动；（2）常压下温度为120℃的甲烷以10m/s的平均速度在列管换热器的管间沿轴向流动，离开换热器时甲烷温度为30℃，换热器外壳内径为190mm，管束由37根ф19×2的组成，试温度为90℃的甲苯以1500kg/h的流量流过直径为ф57×3.5mm、弯曲半径为0.6m的蛇管换热器而被冷却至30℃，试求甲苯对蛇管的对流传热系数。内侧可满足要求）4-174－64－6两平行的大平板，在空气中相距5mm，一平板的黑度为0.1，温度为350K；另一平板的4－74－73530kPa，试选择适宜型号的第五章用一单效蒸发器将2000kg/h的NaOH水溶液由15%（质量）浓缩至25%（质量）。已知一蒸发器每小时将1000kg/h的NaCl水溶液由5%（质量）浓缩至30%（质量），加热度为1m，溶液的浓度为40.8%（质量），密度为1340kg/m3。试求器内溶液的平均沸点。下的沸点为65.8℃，试利用杜林规则计算在49kPa（绝压）下的沸点。能满足生产要求。当地大气压为100kPa。第一章体流1-1A，B的上部与下部分别连接两支规格相同的U行管水银压差计，连接管内充满密度为 pMpN的关两压差计读数RH答：（1）pM＞pN为等压面则又则即达式；（3）U管压差计的指示液相同，压差计的读数是否相等？ 同理，在c、d两截面之间列柏努利方程并化简，得到 变大（Re变小）整个管路系统的能量损失不变，即（包括出口阻力糙度阀门型号均相同，但＞槽内水面与两支管出口的距离均相等，水在管内已达完全湍流 问1-5．从水塔引水至车间，水塔的水位可视为不变。送水管的内径为50mm，管路总长为且 有人建议将管路并联一根长度为l/2、内径为50mm的管子（见附图b）（增加有人建议将管路并联一根长度为l、内径为25mm的管子（见附图c）。（增加 或PaR2和R1的大小关系。第二章输送机扬程又称压头，是泵对1N液体所提供的有效能J/N；而升扬高度指泵上、下游两液允许汽蚀余量(NSPH)和允许吸上真空度Hs是表示离心水泵抗汽蚀的性能参数，Hs是用于BSI型水泵中已不再用Hs的概念，它们的定义式分别为pa——大气u1——泵吸液体的平均流速，m/s保证泵的正常可靠运行，泵的实际安装高度要比Hg再降低（0.5～1.0）m。改送密度 的水溶液（其它性质与水相近 H=A+BQ 改送清水，液体密度减小，Δp/ρ变大，故式中A变大（Δz不变槽改为常压，Δp＝0，因而式中A第三章机械分离与固体流环境因素：温度（影响ρ、μ）、压力、颗粒的浓度（浓度大到一定程度使发生干扰沉降等问根据此式，VS与设备高度无关，而只是底面积bl和ut的函数。对指定的颗粒，在设备总高度不变条件下，设备n层水平隔板，即使底面积增加nbl倍，从而使生产能力达到原来的（n当颗粒尺寸及介质被指定之后，B的减小可使dc降低，即分离效果提高。B和旋风分离器的 滤浆中固体的体积分率由10％提高至15％。Xv的加大使v加大，两种工况下的v (a)则由式a可知则问第四章阻在分析传热中有什么作用？问：换热器传热计算有哪两种方法，它们之间的区别是什么？ 试算。此时，采用ε-NTU法则较为简便。问：如何强化换热器中传热过程？增大传热面积增大传热面积，可以提高换热器的传热速率。但增大传热面积不能靠增大平均温度差增大平均温度差，可以提高换热器的传热效率。平均温度差的大小增大总传热系数增大总传热系数，可以提高换热器的传热效率。由总传热系数的计算公式可见，要提高值，就必须减少各项热阻。但因各项热阻所占比例不同，故应设法减少对值影响较大的热阻。一般来说，在金属材料换热器中，金属材料壁面较薄且导热系数高，不传热过程强化但单纯追求S、Δtm及K的提高是不行的。因为所采取的强化措施往往使流服热应力的影响采取何种措施差较大（50℃）时产生温差应力，需在壳体上设置膨