设备选型习题及解答

7/7第一章1-1用泵将敞口贮液池中2℃的水经由批φ108mm×4mm的钢管送至塔顶，塔内表压力为6.86610Pa。管80m10m90o弯头。泵的排出管路中装有一个闸阀和两个9o弯头，喷嘴阻力为9.81010Pa。当管路中的体积流量为50m3／h率及轴功率。设泵的效率＝0.65。解：以地面为基准面，在水池面1-1‘与喷嘴处2-2截面间列实际流体流淌的机械能衡算式：P u2 P u2Z 1 1 H Z 2 2 h1 g

e 2 g 2g fZ=-2mZ1

2

=0，P1

=6.86610Pa2

=0，1u 5023600 4

1.768m/s并查得20℃水的密度ρ=998.2kg/m3，代入上式并整理，可将机械能衡算式简化为f现求管路中的总压头损失∑h。f直管总长l80m390°弯头le

=×40d=

40×0.1)m=12m个闸阀le

=×15d=

15×0.1)m=1.5m吸滤筐和底阀ζ7水池中水进入管路时，突然缩小ζ0.5喷嘴阻力Δp

=9.810×103Pachel l u2 Phe故 f d

2 cg g80 13.5

103 求摩擦系数λ

2

998.2 20℃水的粘度μ=1.005Pa·sR du2

0.1 1.768 998 .2

1.756 105e 1.005 10 3ε=0.1d代入上式得

100

00019 λ=0.0246，h 0.0246

8013

m 5.861mf 0.1 29.81H=(26.859+5.861)m=32.720mePeP分别为P W QgHe e eP=P/0.65=6.85kWe

50 998.23600

4450

(W) 其次章c含尘气体中尘粒的密度s=2300kg/m3377K0.036cP1000m3/h，密度为0.46kg/m3。承受标准型旋风分别器分别尘粒，取D=400mm，试计算临界颗粒直径d和压强降Pc〔〕求dc

按以下公式计算：d9N9NBus ： s/m2，B D/4 N=5 h=D/2uV/hB/4)8V/D28042isss95105951052300c〔2〕求压强降 u2 P i2

355.5N/m2(36.2mmHO)2 2第三章有一板框压滤机，在表压1.5atm2h40m3过滤介质的阻力不计。试计算：假设其他状况不变，过滤面积加倍，可得多少滤液；假设表压加倍，而滤饼是可压缩的，其压缩性指数为s=0.25，2h后可得滤液多少？假设其他状况不变，但将操作时间缩短1h，所得滤液为多少？2h5m3的水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？〔〕过滤面积加倍因恒压操作，过滤介质阻力不计，直接应用下式：〔 V2 KA2 V)2 KA2〔 e e所以，滤液量加倍，即80m3(2)表压加倍对可压缩滤饼，用下式计算：V2 2kP1sA2V2 P2 (2V2 PVV21

210.25

1.682因此，2h后的滤液V2

52m3操作时间缩短1h，则：V2 2kA2 P1s 12 2 2V2

P1s 2121所以，V V21

求洗涤时间承受横穿流法洗涤，用下式计算：dV 1KA2 V 40( )d w 42V 8 8

2.5m3/h洗水为5m3，则洗涤时间：V w w (dV/d)w

5 2h密度为1116kg/m3的某种悬浮液，于400mmHg 的真空度下用小型转筒过滤机做试验，测得过滤常数K 5.15106m2/s1.75m0.98m试验条件一样。转速n=1r/mi，转筒沉醉角度为125.o滤布阻力无视。试计算过滤机的生产力量。解：转筒过滤面积为：A 则生产力量：

0.349KA260nKnKA260nKn465

106在一单壳程、四管程的列管换热器中，用水冷却热油。冷水在管内流淌，进口温度为15℃，出口温度为32℃；油的进口温度为120℃，出口温度为40℃。试求两流体间的平均温度。〔当R T1 T2

t t2 1T

t

t t t2 1 1 1t解：此题为简洁折流时流体的平均温度差，因此先按逆流计算tm

，即：t tt” 2 m tln 2t

32)40 15ln120 3240 15

0T T 1120 40R 1 2 t t 32 152 1t t 32 15P 2 1 T t 120 151 1所以，t

t m t m

某日化厂一列管式换热器有252mm的不锈钢管1364.187kJ/k℃的某溶15000kg/h15100110℃的饱和蒸汽走壳程。单程时管壁对溶液的对流传热系数1

2

℃，钢管的导热系数=41W/m

2·℃，垢层热阻无视不计〔

A 。试求：1 管程为单程时的列管长度；4〔〕管程为单程时的列管长据热量衡算式可得其换热量为：QWC(tt)4187(10015)cpc21)总传热系数：K 1 1 1 0.002 11/( )1/( )488.87〔℃〕523 41 11630〔℃〕1 2平均温度差：

t (110 15) (110 100)

〔℃〕t 1 2m tln 1t2

ln110 15110

传热面积：A ndL 136 m

L QKAtKtLmmL Q/K t 1482896/488.87 m〔2〕4(4u)0.8A ” A1 ，则1

”所以：1

40.811

1 1 1K” 1/(故 ”1

)1/( )41 116302A” 34 L” Q/K”tm

1482896/1306.75 L L”

由于分为4程，所以每程长度为： 4 4第五章5-115%CaCl水溶液连续浓缩到25%20230kg/h75℃。2蒸发操作的平均压强为0.5kgf/c2，溶液的沸点为87.。加热蒸汽绝压为2.0kgf/K1000W/m2·℃，5%，试求蒸发器的传热面积AD解：W，即W=F(1－x0

/x)=(20230/360(0.15/0.25)=2.22kg/s1蒸发器的热负荷可用下式求得QDFC(tt)W”Qp0 10LC =Cp0

(1-x)=4.187(1-0.15)=3.56k/kg·0查表得0.5kgf/下饱和蒸汽的汽化潜热=2305kJ/Q=0.05Qt=87.t=75℃，则得Q=1.05[FC

(t－t)+Wγ＇]

L 1 0p01 0=1.05[(20230/3600.5×10×(87.5-75)+2.2305103]=5.62×106W又从蒸汽表中查得2kgf/c2下饱和蒸汽温度为119.2206kJ/k可求得该蒸发器的传热面积:A=Q/K(T-t)=5.×16/1000(11－87.5)=175.2m1则加热蒸汽消耗量为D=Q=5.×106/220×13=2.55kg/s=9180kg/h5-210.6%(质量)NaOH水溶液浓缩至30%的NaOH24000kg/h。试求总蒸发量、各效的蒸发量及各效溶液的浓度。解：：F=24000kg/h，x=10.6%，x=30%0 3求总蒸发量 依据下式可求得总蒸发量W，即W=F(1－x0

3求各效的蒸发量W

，依据阅历，并流时各效的蒸发量之间的比例关系约为：iW∶W∶W =∶1.∶1.21 2 3且知WW+W+W=15500kg/h1 2 3W=4700kg/h W=5160kg/h W=5640kg/h1 2 3第一效溶液浓度 x1

Fx 24000 0 F W 24000 47001

其次效溶液浓度 x2

Fx0F W W1 2

240000.10624000 4700 5160

18%第九章9－1有一常压枯燥器，将某种物料从湿含量30%(湿基枯燥到湿含量4%(湿基)，湿度为0.008(kg水/kg绝干空气)的湿空气经预热后进入枯燥器作为枯燥介质。离开枯燥器的空气湿度为 0.035，枯燥产品量为630kg/h，求原空气消耗量。解：X 11 1

0.3

0.429 X 22 12

0.0410.04

0.0417绝干物料量：G G(1 )630 c 2 2蒸发水重量：W G(X c 1 2L W 234.2 8674 kg/h绝干空气量：

H H 2 00原空气量：L” L(1H)8674(10.008)8743kg/h09－2用气流枯燥器枯燥某种物料，湿物料的水分含量ω=5%，枯燥后产品的水分含量ω

=0.25%1产量G=1000kg/h。用四周大气温度t=20℃、相对湿度 0

80%

2的颖空气作为枯燥介质，经空2 0气加热器加热后进入枯燥器，进口温度t=140℃、出口温度t=95t=501 2 M1t=80cM2

=1.256kJ/·℃。枯燥器外表散热损失约为

=33500kJ/h。L假设此枯燥过程为绝热枯燥过程，试计算水分蒸发量、空气用量和热量消耗；(2)试计算实际枯燥过程的空气用量及热量消耗。解绝热枯燥过程水分蒸发量W 空气用量

1 221001

10050由以下图可知，大气状态可用t=20℃及00

80%A点表示。在空气加热器中，由A点加热到t=140℃(x=x)，用B点表示。在绝热枯燥过程中，空气状态按绝热冷却过程变化，1 1 0B做绝热冷却线的平行线，与t=95℃等温线相交于C点(图中虚线)，C点即为绝热枯燥过2程空气出口状态。A点：x0

h”0

43.8，B点：x

=x=0.0117，h”010

172

.5；C1点：x12

=0.03，h”2

h”xkg/kg，hkJ/kg。1由上述数据可算出比干空气用量：l 1 1 kg/kg=54.6kg/kgx x 2 1干空气用量L lW (54.6 50)kg/h 2730kg/h湿空气用量x) [2730(1 2762kg/h1””h”)[5406(172.510q比热量消耗

W6699kJ/kg〔2〕实际枯燥过程q0，进入枯燥器的物料要升温，因此空气L用量及热量消耗均比绝热过程为大。对实际枯燥过程，空气加热线AB与绝热过程一样，但枯燥操作线BC′不再和绝热冷却线BC重合，如上图所示，需用热量衡算式计算。因热量只在加热器内参加，故q l(h”H 1

h，即0h” h” h” h”1 0 2 0 qctx x x x1 0 2 0

W M1h” h”由此得 2 0 qct

=常数=mx x W M12 0可见，B、C′的联线为始终线，其斜率为 q cW

tBC′的方法如下：M1h” h”

h” h”将 2 0

qct

变换为 1

q ct

，任取一x值代入式中，算x x W M12 0

x x1x，h”

W M1出对应点E的h′。因斜率一样，