华南理工大学851化工原理计算题汇总.docx

1、华南理工大学851化工原理计算题汇总四、计算题（共45分，每小题15分）1、 如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为 833.5mm，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg，压力表读数为2.452105Pa，泵的效率为70%，水的密度 为1000kg/m3，试求：（1）两槽液面的高度差H为多少？（2）泵所需的实际功率为多少kW？（3）真空表的读数为多少kgf/cm2？

2、1、解：（1）两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2与高位槽液面3-3间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得： 其中， , u3=0, p3=0, p2=2.452105Pa, H2=5m, u2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0与高位槽液面3-3间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： 其中， , u2= u3=0, p2= p3=0, H0=0， H=29.4m代入方程求得： We=298.64J/kg， 故 ， =70%， （3）真空表的读数在贮槽液面0-0与真空表截面1-1间列柏努利方程，有： 其中， , H0=0， u0=0,

3、p0=0, H1=4.8m, u1=2.205m/s代入上式得，2在由118根 25 2.5，长为3m的钢管组成的列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。已知加热蒸汽的温度为132.9，空气的质量流量为7200kg/h，空气的进、出口温度分别20和60，操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg )，空气的对流给热系数为50 W/(m2 )，蒸汽冷凝给热系数为8000 W/(m2 )，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。试求：（1）加热空气需要的热量Q为多少？（2）以管子外表面为基准的总传热系数K为多少？（3）此换热器能否完成生产任务？2、解：（1） kJ/s(2) W/(

4、m2 )(3) m2 kJ/s，能够完成生产任务。3、以某板框式压滤机在恒压条件下过滤含硅藻土的悬浮夜。过滤机的滤框尺寸为81081025(mm)，共有37个框。已测出过滤常数K=10-4m2/s，qe=0.01m3/m2，e=1s。若已知单位面积上通过的滤液量为0.15m3/m2，所用洗水量为滤液量的1/5。求： 1) 过滤面积和滤框内的总容量； 2) 过滤所需的时间； 3) 洗涤时间； 3、1) 过滤面积 A=2LBZ=20.810.8137=48.6m2 滤框总容积 Vz=LBZ=0.810.810.02537=0.607m3 2）过滤时间 （q+qe )2=K(+e) (0.15+0.

5、01)2=10-4(+1) =255s 3）洗涤时间 w = 8(q+qe)qw/5K =8(0.15+0.01)0.15/(510-4)=348s 四、计算题（共45分，每小题15分）1、用离心泵由真空度为48 kPa的容器中输送液体，所选用泵的需要气蚀余量为49 kPa。该液体在输送温度下的饱和蒸汽压为26.66 kPa，密度为900 kg/m3，吸入管道因阻力损失的压头为0.20米液柱，试决定泵的安装位置。若泵入口端容器改为敞口，该泵又应如何安装？2、在一内钢管为 180 10mm的套管换热器中，将流量为 3500kg/h 的某液态烃从100 C冷却到60 C，其平均比热为2380J/(

6、kg K)。环隙逆流走冷却水，其进出口温度分别为40 C和50 C，平均比热为4174 J/(kg K)。内管内外侧对流传热系数分别为2000W/(m2 K)和3000W/(m2 K)，钢的导热系数可取为45 W/(m K)。假定热损失和污垢热阻可以忽略。试求：(1) 冷却水用量；(2) 基于内管外侧面积的总传热系数；(3) 对数平均温差；(4) 内管外侧传热面积。3、某板框压滤机共有10个框, 框空长、宽各为500 mm, 在一定压力下恒压过滤30min后, 获得滤液5m3, 假设滤布阻力可以忽略不计, 试求: (1) 过滤常数K; (2) 如果再过滤30min, 还能获得多少m3滤液? 四

7、、计算题（共45分）解： (1) 由题意知 kg/m3，kPa，m，kPa，Pam 由于求出的允许安装高度是负值，故要求泵的进口安装在水槽液面的下方2.72 m , 所 以，实际安装高度可取，m ， (2)由于容器敞口，Pa，m，为安全起见，实际安装高度可取，m。答：（1）泵的进口安装在液面下3.73 m 。（2）泵的进口安装在液面上方1.705m 解：(1) 由 得 (2) 所以 (3) (4)由 得 五、计算题 （共45分，每小题15分）1、 某车间需要安装一台换热器，将流量为30m3/h、浓度为10%的NaOH水溶液由20预热到60。加热剂为127的饱和蒸汽（在饱和温度下排除冷凝水）。该

8、车间现库存一台列管式换热器，其规格为252mm；长度为3m；总管数72根。试问库存的换热器能否满足传热任务？蒸汽冷凝走壳程，NaOH水溶液走管程。管内NaOH水溶液一侧的2560W/m2。蒸汽冷凝一侧的210000 W/m2，钢的导热系数，污垢热阻总和 ，NaOH水溶液的Cp3.77kJ/kg.。2、每小时将2104kg、45氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如下所示），出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa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。管线上有两个全开的闸阀、5个90标准弯头。45氯苯的密度为1075 kg m-

9、3，粘度为6.510-4 Pas。泵的效率为70%，求泵的轴功率。附：0.0293，各局部阻力系数为： 全开闸阀 1 = 0.17 90标准弯头 2 = 0.753、板框过滤机加压过滤某悬浮液.一个操作周期内过滤20分钟以后共得滤液4m3 (滤饼不可压缩,介质阻力忽略不计)。在一个操作周期内共用去辅助时间为30分 钟。求:(1)该机的生产能力为多少？(2)若过滤压强差加倍,其他条件不变(物性、过滤面积、过滤与辅助时间不变), 该机的生产能力提高了多少? A、 计算题（共45分）1、解：对库存换热器进行传热能力核算 其中 m2 换热器的传热速率 该换热器的热负荷 因为 所以库存的换热器能够完成传

10、热任务。So1382000/109785.414.8 m22 解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面p1 = 26.7kPa（绝压），z1 = 0, u1 0 p2=101.3kPa（绝压）z2 = 15m =1.178m =0.4717m =23.83m Ne = HeqV g = 23.83 5.168 10-3 1075 9.81 = 1.30 103W Na = 3、(1) 生产能力:Q=V/(+D)=4/(20+3060)=4.8 (m3/h) (2) V22=2kPA2 知 (V1/V2)2=(2kPA2)/(2k2PA2) V2=2V1=6.79(m3/hr) 提高

11、(6.79-4.8)/4.8)100=41.4 五、计算题（共45分，每小题15分）1在由118根 25 2.5，长为3m的钢管组成的列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。已知加热蒸汽的温度为132.9，空气的质量流量为7200kg/h，空气的进、出口温度分别20和60，操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg )，空气的对流给热系数为50 W/(m2 )，蒸汽冷凝给热系数为8000 W/(m2 )，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。试求：（1）加热空气需要的热量Q为多少？（2）以管子外表面为基准的总传热系数K为多少？（3）此换热器能否完成生产任务？2、 现用一虹吸管

12、来输送相对密度为1.2的某酸液，如附图示。设酸液流经虹吸管的阻力忽略不计，问：（1）图A处（管内）和B处（管内）的压强各为多少kN.m-2 ？（2）若要增大输送量，你认为对此装置采用何种改进最为简单？为什么？3、 某降尘室长4m、宽2m、高2m，内用隔板分成25层，用以除去炉气中的矿尘。已知矿尘的密度为3000kg.m ，炉气送入降尘室的密度为1.29kg.m，粘度为3.5105Pa.s，温度为150，尘粒直径在10m以上，问该降尘室每小时可处理炉气多少标准m3./h?（炉气压力近似为101.3kN.m ） 四、计算题（共45分）1、解：（1） kJ/s(2) W/(m2 )(3) m2 kJ

13、/s，能够完成生产任务。2、解：在储槽液面1-1及管内A处截面A-A列柏式：Z1g+P1/+u/2=ZAg+PA /+u/2+hf 1-A.(1)在储槽液面1-1及虹吸管出口内侧2-2列柏式：Z1g+P1/+u/2=Z2g+P2/+u/2+hf 1-2.(2)联解（1）（2）得：u2=2.8m.s-1 , PA=-4.7kN.m-2（表压）同时，当液体从1-1连续流到管内B处B-B*时Z1g+P1/+u21/2=ZBg+PB/+uB2/2+h1-B 0=0.29.807+PB/1200+2.82/2 PB=-7.06kN.m-2(表压)（2） V=d2u/4 当h1-2=0时，u=(2gZ)1

14、/2 欲使V，简单方法是： 使d，即换一条直径较大的虹吸管 使u，则应使Z，即可适当加长虹吸管，使其出口处降低。设为层流沉降： U=(1010)(3000-1.29)9.807/(180.03510) =4.6710m/.s 验算：Rep=(10104.67101.29)/(0.03510) =1.72101 假设正确单层流量：V单=Lbu=424.6710=0.037 m3/h 25层流量：V=25V单=250.037=0.925m/s =3330m3/h每小时处理炉气量V标=V(T/T)=3330(270/423) =2149.15m3./h五、计算题（共45分，每小题15分）1、用轴功率为0.55kW的离心泵，将敞口储槽中的液体输送至表压为90 kPa的密闭高位槽中。已知液体的流量为4 m3/h，密度为1200 kg/m3、粘度为Pas ；输送管路的内径为32 mm，管路总长度为50 m（包括管件、阀门等当量长度）；两槽液位维持恒定的高度差15 m。试计算该离心泵的效率。摩擦系数由经验公式 0.3164/Re0.25计算。2、恒压过滤某悬浮液，已知过滤5min得滤液1L，若又过滤5min后，试求： 1. 得到滤液量（L）；2. 过滤速率（L/min）。设：过滤介