化工原理课后问题详解解析汇报文档格式.docx

1、1-14附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔操作压力为1.3MPa（表压）。塔丙烯管出口处高出贮槽液面30m，管径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。 在贮槽液面1-1与回流管出口外侧2-2间列柏努力方程:简化: 不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中1-16某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为452.5mm。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为7

2、5 kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为J/kg（u为水在管的流速）。试求：（1）高位槽的液面高度；（2）阀门全开时水在管的流量（m3/h）。 （1） 阀门全关,水静止 （2） 阀门全开: 在水槽1-1面与压力表2-2面间列柏努力方程:解之: 流量:题17 附图1-17附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m3，循环量为45 m3/h。管路的径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：（1）若泵的效率为70，则泵的轴功率为多少？（2）若A处压力表的读数为153kPa，则B处压力表的读数为多少？ 解: （1） 对于循环

3、系统: （2） 列柏努力方程: B处真空度为19656 Pa。1-23计算10水以2.7103m3/s的流量流过573.5mm、长20m水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的粗糙度为0.5mm） 10水物性: 查得 1-25如附图所示，用泵将贮槽中20的水以40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管径为100mm，管子总长为80m（包括所有局部阻力的当量长度）。已知水的密度为998.2kg/m3，粘度为1.00510-3Pas，试计算泵所需的有效功率。=0.2 /d=0.2/100=0. 002在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:而:1-28如附图所

4、示，密度为800 kg/m3、粘度为1.5 mPas 的液体，由敞口高位槽经1144mm的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa（表压），两槽的液位恒定。液体在管的流速为1.5m/s，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度0.002，试计算两槽液面的垂直距离。 在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:由 ,查得 管路中: 进口 90弯头 2个 半开闸阀 出口 1-31粘度为30cP、密度为900kg/m3的某油品自容器A流过径40mm的管路进入容器B 。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表

5、读数分别为8.83kPa和4.42kPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。管路中油品的流量。阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得：m当阀打开开度时，在AA与BB截面间列柏努利方程：其中：（表压），则有 （a）由于该油品的粘度较大，可设其流动为层流，则代入式（a），有 m/s校核：假设成立。油品的流量：阻力对管流动的影响：阀门开度减小时：（1）阀关小，阀门局部阻力增大，流速u,即流量下降。（2）在11与AA截面间列柏努利方程：简化得 或 显然，阀关小后uA，pA，即阀前压力增加。（3）同理，在BB与22截面间列柏努利方程，可得：阀关小后uB，pB，即阀后压力减小。由此可得

6、结论：（1） 当阀门关小时，其局部阻力增大，将使管路中流量减小；（2） 下游阻力的增大使上游压力增加；（3） 上游阻力的增大使下游压力下降。可见，管路中任一处的变化，必将带来总体的变化，因此必须将管路系统当作整体考虑。1-36用离心泵将20水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示，两槽液面差为12m。输送管为573.5mm的钢管，吸入管路总长为20m，压出管路总长155（包括所有局部阻力的当量长度）。用孔板流量计测量水流量，孔径为20mm，流量系数为0.61，U形压差计的读数为00mmHg。摩擦系数可取为0.02。（1）水流量，m3/h；（2）每kg水经过泵所获得的机械能。（3）泵入口处真空表

7、的读数。（1） （2）以水池液面为面，高位槽液面为面，在面间列柏努利方程： 而 其中：（3）以水池液面为面，泵入口为1-39在一定转速下测定某离心泵的性能，吸入管与压出管的径分别为70mm和50mm。当流量为30 m3/h时，泵入口处真空表与出口处压力表的读数分别为40kPa和215kPa，两测压口间的垂直距离为0.4m，轴功率为3.45kW。试计算泵的压头与效率。 解： 在泵进出口处列柏努力方程，忽略能量损失；=27.07m第二章 非均相物系分离1、试计算直径为30m的球形石英颗粒（其密度为2650kg/ m3），在20水中和20常压空气中的自由沉降速度。已知d=30m、s=2650kg/m

8、3（1）20水 =1.01s =998kg/m3 设沉降在滞流区，根据式（2-15）校核流型假设成立， ut=8.0210-4m/s为所求（2）20常压空气 =1.8110-5Pas =1.21kg/m3设沉降在滞流区校核流型：假设成立，ut=7.1810-2m/s为所求。2、密度为2150kg/ m3的烟灰球形颗粒在20空气中在层流沉降的最大颗粒直径是多少？已知s=2150kg/m3 查20空气 =1.8110-5Pa.s =1.21kg/m3当时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理 所以3、直径为10m的石英颗粒随20的水作旋转运动，在旋转半径R0.05m处的切向速度

9、为12m/s，求该处的离心沉降速度和离心分离因数。已知d=10m、 R=0.05m 、 ui=12m/s设沉降在滞流区，根据式（2-15）g改为ui/ R 即ur=0.0262m/s为所求。所以 6、有一过滤面积为0.093m2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.2710-3 m3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.3510-3 m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？ 解：已知A=0.093m2 、t1=50s 、V1=2.2710-3m3 、t2=100s 、V2=3.3510-3m3 、t3=200s 由于 根据式（2-3

10、8a）联立解之：qe=4.1410-3 K=1.59610-5因此 q3=0.0525所以 V3=q3A=0.05250.=4.8810-3m3第三章 传热1.有一加热器,为了减少热损失,在壁外面包一层绝热材料,厚度为300mm,导热系数为0.16w/（m.k）,已测得绝热层外侧温度为30,在插入绝热层50mm处测得温度为75.试求加热器外壁面温度. t21=75, t3=30,=0.16w/（m.k）2. 设计一燃烧炉时拟采用三层砖围成其炉墙，其中最层为耐火砖，中间层为绝热砖，最外层为普通砖。耐火砖和普通砖的厚度分别为0.5m和0.25m，三种砖的导热系数分别为1.02 W/（m）、0.14

11、 W/（m）和0.92 W/（m），已知耐火砖侧为1000，普通砖外壁温度为35。试问绝热砖厚度至少为多少才能保证绝热砖侧温度不超过940，普通砖侧不超过138。将t2=940代入上式，可解得b2=0.997m （b）将t3=138C 解得b2=0.250m将b2=0.250m代入（a）式解得：t2=814.4故选择绝热砖厚度为0.25m3. mm的不锈钢管，热导率1=16W/mK；管外包厚30mm的石棉，热导率为2=0.25W/（mK）。若管壁温度为350，保温层外壁温度为100，试计算每米管长的热损失及钢管外表面的温度；这是通过两层圆筒壁的热传导问题，各层的半径如下, 每米管长的热损失：W

12、/m6. 冷却水在252.5mm、长度为2m的钢管中以1m/s的流速流动，其进出口温度分别20和50，试求管壁对水的对流传热系数。空气的定性温度：。在此温度查得水的物性数据如下：，l/d=2/0.02=1003-15载热体流量为1500kg/h，试计算各过程中载热体放出或得到的热量。（1）100的饱和蒸汽冷凝成100的水；（2）110的苯胺降温至10；（3）比热容为3.77kJ/（kgK）的NaOH溶液从370K冷却到290K；（4）常压下150的空气冷却至20；（5）压力为147.1kPa的饱和蒸汽冷凝，并降温至。3-17在一套管式换热器中，用冷却水将1.25kg/s的苯由350K冷却至300K，冷却水进出口温度分别为290K和320K。试求冷却水消耗量。3-18 在