化工原理习题Word文档下载推荐.docx
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6.为了放大所测气体压差的读数,采用如图所示的斜管式压差计,一臂垂直,一臂与水平成20°
角。
若U形管内装密度为804kg/m3的95%乙醇溶液,求读数R为29mm时的压强差。
7.用双液体U型压差计测定两点间空气的压差,测得R=320mm。
由于两侧的小室不够大,致使小室内两液面产生4mm的位差。
试求实际的压差为多少Pa。
若计算时忽略两小室内的液面的位差,会产生多少的误差?
两液体密度值见图。
8.为了排除煤气管中的少量积水,用如图所示的水封设备,水由煤气管路上的垂直支管排出,已知煤气压强为1×
105Pa(绝对压强)。
问水封管插入液面下的深度h应为若干?
当地大气压强pa=9.8×
104Pa,水的密度ρ=1000kg/m3。
9.如图示某精馏塔的回流装置中,由塔顶蒸出的蒸气经冷凝器冷凝,部分冷凝液将流回塔内。
已知冷凝器内压强p1=1.04×
105Pa(绝压),塔顶蒸气压强p2=1.08×
105Pa(绝压),为使冷凝器中液体能顺利地流回塔内,问冷凝器液面至少要比回流液入塔处高出多少?
冷凝液密度为810kg/m3。
10.为测量气罐中的压强pB,采用如图所示的双液杯式微差压计。
两杯中放有密度为ρ1的液体,U形管下部指示液密度为ρ2。
管与杯的直径之比d/D。
试证:
11.列管换热器的管束由121根φ25×
2.5mm的钢管组成,空气以9m/s的速度在列管内流动。
空气在管内的平均温度为50℃,压强为196×
103Pa(表压),当地大气压为98.7×
103Pa。
试求:
(1)空气的质量流量;
(2)操作条件下空气的体积流量;
(3)将
(2)的计算结果换算为标准状态下空气的体积流量。
注:
φ25×
2.5mm钢管外径为25mm,壁厚为2.5mm,内径为20mm。
12.高位槽内的水面高于地面8m,水从φ108×
4mm的管路中流出,管路出口高于地面2m。
在本题中,水流经系统的能量损失可按hf=6.5u2计算,其中u为水在管内的流速,试计算:
(1)A-A截面处水的流速;
(2)出口水的流量,以m3/h计。
13.在图示装置中,水管直径为φ57×
3.5mm。
当阀门全闭时,压力表读数为3.04×
当阀门开启后,压力表读数降至2.03×
104Pa,设总压头损失为0.5m。
求水的流量为若干m3/h?
水密度ρ=1000kg/m3。
14.某鼓风机吸入管直径为200mm,在喇叭形进口处测得U型压差计读数R=25mm,指示液为水。
若不计阻力损失,空气的密度为1.2kg/m3,试求管路内空气的流量。
15.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定。
各部分相对位置如图所示。
管路的直径均为φ76×
2.5mm,在操作条件下,泵入口处真空表读数为24.66×
103Pa,水流经吸入管与排出管(不包括喷头)的阻力损失可分别按hf1=2u2与hf2=10u2计算。
式中u为吸入管或排出管的流速。
排出管与喷头连接处的压强为98.07×
103Pa(表压)。
试求泵的有效功率。
16.图示为30℃的水由高位槽流经直径不等的两段管路。
上部细管直径为20mm,下部粗管直径为36mm。
不计所有阻力损失,管路中何处压强最低?
该处的水是否会发生汽化现象?
17.图示一冷冻盐水的循环系统。
盐水的循环量为45m3/h,管径相同。
流体流经管路的压头损失自A至B的一段为9m,自B至A的一段为12m。
盐水的密度为1100kg/m3,试求:
(1)泵的功率,设其效率为0.65;
(2)若A的压力表读数为14.7×
104Pa,则B处的压力表读数应为多少Pa?
18.在水平管路中,水的流量为2.5l/s,已知管内径d1=5cm,d2=2.5cm及h1=1m,若忽略能量损失,问连接于该管收缩面上的水管,可将水自容器内吸上高度h2为多少?
水密度ρ=1000kg/m3。
19.密度850kg/m3的料液从高位槽送入塔中,如图所示。
高位槽液面维持恒定。
塔内表压为9.807×
103Pa,进料量为5m3/h。
进料管为φ38×
2.5mm的钢管,管内流动的阻力损失为30J/kg。
问高位槽内液面应比塔的进料口高出多少?
20.有一输水系统如图所示。
输水管径为φ57×
已知管内的阻力损失按hf=45×
u2/2计算,式中u为管内流速。
求水的流量为多少m3/s?
欲使水量增加20%,应将水槽的水面升高多少?
21.水以3.77×
10-3m3/s的流量流经一扩大管段。
细管直径d=40mm,粗管直径D=80mm,倒U型压差计中水位差R=170mm,求水流经该扩大管段的阻力损失hf,以mH2O表示。
22.贮槽内径D为2m,槽底与内径d0为32mm的钢管相连,如图所示。
槽内无液体补充,液面高度h1=2m。
管内的流动阻力损失按hf=20u2计算。
式中u为管内液体流速。
试求当槽内液面下降1m所需的时间。
23.90℃的水流入内径为20mm的管内,欲使流动呈层流状态,水的流速不可超过哪一数值?
若管内流动的是90℃的空气,则这一数值又为多少?
24.由实验得知,单个球形颗粒在流体中的沉降速度ui与以下诸量有关:
颗粒直径d;
流体密度ρ与粘度μ,颗粒与流体的密度差ρa-ρ;
重力加速度g。
试通过因次分析方法导出颗粒沉降速度的无因次函数式。
25.用φ168×
9mm的钢管输送原油,管线总长100km,油量为60000kg/h,油管最大抗压能力为1.57×
107Pa。
已知50℃时油的密度为890kg/m3,油的粘度为0.181Pa·
s。
假定输油管水平放置,其局部阻力忽略不计,试问为完成上述输送任务,中途需几个加压站?
所谓油管最大抗压能力系指管内输送的流体压强不能大于此值,否则管子损坏。
26.每小时将2×
104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽(见图)。
反应器液面上方保持26.7×
103Pa的真空度,高位槽液面上方为大气压。
管路为φ76×
4mm钢管,总长50m,管线上有两个全开的闸阀,一个孔板流量计(ζ=4)、五个标准弯头。
反应器内液面与管出口的距离为15m。
若泵的效率为0.7,求泵的轴功率。
溶液ρ=1073kg/m3,μ=6.3×
10-4Pa·
s,ε=0.3mm。
27.用压缩空气将密闭容器(酸蛋)中的硫酸压送到敞口高位槽。
输送流量为0.1m3/min,输送管路为φ38×
3mm无缝钢管。
酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m,在压送过程中设位差不变。
管路总长20m,设有一个闸阀(全开),8个标准90°
弯头。
求压缩空气所需的压强为多少(表压)?
硫酸ρ为1830kg/m3,μ为0.012Pa·
s,钢管的ε为0.3mm。
28.粘度为0.03Pa·
s、密度为900kg/m3的液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。
两容器均为敞口,液面视作不变。
管路中有一阀门,阀前管长50m,阀后管长20m(均包括局部阻力的当量长度)。
当阀全关时,阀前、后的压力表读数分别为8.82×
104Pa和4.41×
现将阀门打开至1/4开度,阀门阻力的当量长度为30m。
(1)管路的流量;
(2)阀前、阀后压力表的读数有何变化?
29.如图所示,某输油管路未装流量计,但在A、B两点的压力表读数分别为pA=1.47×
106Pa,pB=1.43×
106Pa。
试估计管路中油的流量。
已知管路尺寸为φ89×
4mm的无缝钢管。
A、B两点间的长度为40m,有6个90°
弯头,油的密度为820kg/m3,粘度为0.121Pa·
30.欲将5000kg/h的煤气输送100km,管内径为300mm,管路末端压强为14.7×
104Pa(绝压),试求管路起点需要多大的压强?
设整个管路中煤气的温度为20℃,λ为0.016,标准状态下煤气的密度为0.85kg/m3。
31.一酸贮槽通过管路向其下方的反应器送酸,槽内液面在管出口以上2.5m。
管路由φ38×
2.5mm无缝钢管组成,全长(包括管件的当量长度)为25m。
由于使用已久,粗糙度应取为0.15mm。
贮槽及反应器均为大气压。
求每分钟可送酸多少m3?
酸的密度ρ=1650kg/m3,粘度μ=0.012Pa·
(提示:
用试差法时可先设λ=0.04)。
32.水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。
AB段管长6m,内径41mm。
BC段长15m,内径25mm。
BD长24m,内径25mm。
上述管长均包括阀门及其它局部阻力的当量长度,但不包括出口动能项,分支点B的能量损失可忽略。
(1)D、C两支管的流量及水槽的总排水量;
(2)当D阀关闭,求水槽由C支管流出的水量。
设全部管路的摩擦系数λ均可取0.03,且不变化,出口损失应另行考虑。
33.用内径为300mm的钢管输送20℃的水,为了测量管内水的流量,采用了如图所示的安排。
在2m长的一段主管路上并联了一根直径为φ60×
3.5mm的支管,其总长与所有局部阻力的当量长度之和为10m。
支管上装有转子流量计,由流量计上的读数知支管内水的流量为2.72m3/h。
试求水在主管路中的流量及总流量。
设主管路的摩擦系数λ为0.018,支管路的摩擦系数λ为0.03。
34.拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中,塔顶压强为5.88×
104Pa(表压),流量20m3/h。
全部输送管均为φ57×
3.5mm无缝钢管,管长50m(包括局部阻力的当量长度)。
碱液的密度ρ=1500kg/m3,粘度μ=2×
10-3Pa·
管壁粗糙度为0.3mm。
(1)输送单位重量液体所需提供的外功。
(2)需向液体提供的功率。
习题34附图
第四章传热过程习题
1.红砖平壁墙,厚度为500mm,一侧温度为200℃,另一侧为30℃。
设红砖的平均导热系数取0.57W/(m·
℃),试求:
(1)单位时间、单位面积导过的热量;
(2)距离高温侧350mm处的温度。
2.某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次彻成;
耐火砖:
导热系数=1.05W/(m·
℃);
厚度b1=0.23m;
绝热砖:
导热系数=0.151W/(m·
℃)
每块厚度b2=0.23m;
普通砖:
导热系数=0.93W/(m·
每块厚度b3=0.24m;
若已知耐火砖内侧温度为1000℃,耐火砖与绝热砖接触处温度为940℃,而绝热砖与普通砖接触处的温度不得超过138℃,试问:
(1)绝热层需几块绝热砖?
(2)此时普通砖外侧温度为多少?
3.用平板法测定材料的导热系数。
平板状材料的一侧用电热器加热,另一侧用冷却水通过夹层将热量移走。
所加热量由加至电热器的电压和电流算出,平板两侧的表面温度用热电偶测得(见附表)。
已知材料