完整化工原理计算试题.docx

1、完整化工原理计算试题(完整)化工原理计算试题 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)化工原理计算试题）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为(完整)化工原理计算试题的全部内容。离心泵的计算1计算题 j01b10029如图所示， 水通过倾斜变径管段(A-B）, DA=100mm，DB =240mm,

2、水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0。3m试求：（1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2）A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置,而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化? 计算题 j01b10029 (题分:20)(1） uA=（2/60)/（p/4)(0。10)2=4。244 m/s， uB=4。244（1/2。4）2=0.7368 m/s pA/ruA2/2= ghpB/ruB2/2Shf pA/r（ghpB/r)=(rir)gR/r pApB=(rir）gRrgh =（13.6-

3、1）1039.810.020+1039.810。3 =5415 Pa （2) Shf=(pA/rghpB/r） uA2/2uB2/2 =（rir）gR/ruA2/2uB2/2 =（13。61）9。810。020（4.244)2/2（0。7368）2/2 =11.2 J/kg 即 Dpf=rShf=10311。2=11。2103 Pa 换成mmHg: SHf=Dpf/（rHgg)= 11。2103/(13。61039.81) =0.0839 mHg=83。9 mmHg（3) pA/ruA2/2=pB/ruB2/2Shf uA、uB、Shf均不变,故 （rir)gR/r之值不变 即 R不变, R=

4、R=20 mm 水平放置时 pA- pB = （13.6-1)1039.810。020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。2计算题 j02b20067 （20分) 如图所示的输水系统，输水量为36m3/h，输水管均为802mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2。5Kgf/cm2。试求： (1） 水泵的升扬高度； （2) 若水泵的效率=70%,水泵的轴功率(KW）; （3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱）。 注:当地大气压为750mmHg 柱。 U=36/3600/(0。7850。0762)2.2 m/s

5、 （1) 在2-2与3-3截面列B。eq。 5分Z2+p/g+U22/2g+He =Z3+P3/g+U32/2g+Hf 2-3 U2=U3 不计Hf 23 He =(Z3Z2)+（P3+P2）/g =0。2 + （2.5+0。525）/（1039.81)9。81104 =30。5mH2O柱 在11与4-4列B。eq。 He =Z1-4+Hf 14+Hf 3-4 Z1-4=He （Hf 14+Hf 3-4)=30。5（0.2+0.5）=29.8m升扬高度为29。8m(2） Pa =Heqvg/=30.50。011039.81/0.7=4。27 KW 3分（3) 在1-1与22列B。eq,得 5分

6、 0=Z2+（P)/g+U22/2g+Hf 1 P=Z2g-U22/2-Hf 1 -g =-（4.81039.8+2.2 /2103+0.21039。81) =-515102N/M2=515102/（0。981105）735.6=386mmHg （表) -P2=真空度 吸入管路上真空表读数为386mmHg 柱=0。525at3j01c20113 用离心泵将原油从油库沿管内径为0。15m、长2公里(包括局部阻力的当量长度)的水平管送往炼油厂。输油量为40m3/h。油泵的总效率为0.65，求泵的轴功率。某天，该油泵突然发生故障,于是开动一台备用泵，其压头仅为原来泵的 80,问此 泵能输送原油多少m

7、3/h。输送条件下, 原油的密度为890kg/m3， 粘度为0.4Pa s。设油库和炼油贮罐均为常压. 答案:该题条件下，油泵所耗功率完全用于克服管路阻力。A=(/4)（0.15）2 =0.0177m2u=40/(36000.0177）=0.63m/sRe=du/=0.150。63890/0。4=210(层流） =64/Re=64/210=0。304Hf=（l/d)(u2/2g)=0.304(2000/0.15）0。632/（29.81）=82。1mWs=40890/3600=9。9kg/s N=82.19.819。9/（10000.65)=12.3kwH=0。8Hf=65.7m Pf=65。

8、79。81890=5。736105 N/m对于层流Pf=32lu/du=Pfd /(32l）=5.7361050。15/ (3220000.4）=0。504m/s V=36000。5040。0177=32。1m3 /h 4j01a150616 如图，离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为1084mm，长2m的钢管.泵压出管路为763mm，长30m的钢管, 压出管路上装有标准阀一只,闸阀一只， 90弯 头4 只。在压出管路上还装有孔板流量计,孔板孔径为40mm，孔流系数C=0.62，水银差压计读数R=456mm。吸收塔喷咀处压力为0。5kgf/cm2（表压),碱液密度=1100kg/m3

9、，泵的效率=0.6，直管阻力系数=0。02(吸入、压出管道取近似相同值)，弯头=0.75，标准阀=6，闸阀=0.17，孔板=8，试求泵所需功率。j01a150616=(/4)0.0420.622g0。456(136001100)/11000。5=0.00785m3/s u1=0。00785/(/4)0。12=1m/s u0=1（0。1/0.07)2=2.04m/shf =（0。022/0.1+0。5）12/2g+（0。0230/0。07+40.75+6+0.17+8)2.042/2g=5。51mHe=5.51+（20-1。5)+0.5104/1100+2.042/2g=28.77m N=28。

10、770。007851100/（1020。6）=4.084kw5.j02b100556 用泵将贮槽中的石油送至高位槽中，两槽液面恒定不变,且其液面差为。管子规格为，管路总长为（包括局部阻力的当量长度内。）要求流量为3/h .已知石油密度为Kg/m3，粘度为N。S/m2.试计算：(1)由于阻力引起的压降；（2）泵的有效功率;（3)整理并写出管路特性曲线方程（注明式中变量的单位）答案：（1） （)（2） 21(36000。7852 )m/se 0。0801.16920/0。5层流 e 0.3740.374（200/0。08）92022 5.795 N/m2f 5。85 920629.9 J/Kg（2

11、）e 1000 f 9.8115+629。9=777 J/Kg (3)e 21920777（36001000）4。17 KW在层流范围内LZ+f/g=Z+64/（du/）（1/d）（1/2g）(Q2/（0。785d2)2） =15+1.104104Q Q为m3/s6 j02b15064 6 欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有:流量3/h，扬程15m,轴功率.Kw，效率%，配用KW电机,转数r/min。今欲在以下情况 使用是否可以？如不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明） ()输送比重为的溶液，流量为3/h，扬程。 （）输送比重为的油类，流量为3/h，扬程。 （）输送比重为

12、的清液,流量为3/h，扬程。 答案：（） 电动机功率不够38/3600151800/(1020。8)KW 换大电机（） 扬程不够 （ ）2( )2 增加转分。检查功率: ( ）3 （)3 KW 换一电机功率为KW,转分.(）可以使用。通过关小出口阀调节至工作点.7j01c201218 如下图所示的输水系统， 用泵将水池中的水输送到敞口高位槽， 管道直径均为833。5mm，泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮水池的水面高度为4.8m，压力表安装位置离贮水池的水面高度为5m。当输水量为36m3/h时,进水管道的全部阻力损失为1。96J/kg,出水管道的全部阻力损失为4.9J

13、/kg，压力表的读数为2。5kgf/cm2，泵的效率为70，试求： 两液面的高度差H为多少m? 泵所需的实际功率为多少KW？ 真空表的读数多少kgf/cm2? 解：取截面0-0， 1-1, 2-2, 33如图， 在截面22和3-3间列柏努利方程以22为基准面(目的求H3) H2g+(p2/）+（u22/2)=H3g +（p3/）+（u32/2）+hf231at=9.807104N/m2=1kg/cm2 u=Q/A=（36/3600)(/4)0.0762=2。21m/s (2。59.807104/103）+(2。212/2)=H39。81+4.9245.2+2.44=9。81H3 +4.9 H3

14、 =242。74/9.81=24.74mH=H3+5=24。74+5=29。74m在0-0和33间列柏努利方程以0-0为基准面(求We）H0g+（p0/）+（u02/2）+We=H3g +(p3/）+（u32/2）+hf03We=H3g +hf0-3=29。749.81+(1。96+4。9）=298.62J/kgMs=Vs=（36/3600)103=10kJ/s Ne=MsWe= 10298。62WN实=Ne/=2986。2/0.70=4267W=4。267kW在CC和H间列柏氏方程以00为基准面H0g +(p0/)+（u02/2）=H1g+(p1/)+（u12/2)+hf0-1 （pap1)

15、/=4.89.81+（2.212/2）+1.96=51。49m2/s2=51。49103/(9.807104)at=0。525kgf/cm28j02b20066用一离心泵将20的水，由池中送至高位槽C.其流程如图a所示。已知泵的排出口压力表B读数为2.5at(表压），排出段管总长为180m（包括局部阻力的当量长度），系统的摩擦系数可取0.024。其它数据如图a所示。试求：（1)系统输送的流量m3/h;（2)若系统所用泵为3B33型离心泵， 其特性曲线如图b所示。试求泵的工作点及克服系统阻力所耗的轴功率；（3）如果泵的吸入底阀A轻微堵塞,则系统的流量、泵的扬程及出口压力表读数有何变化?若严重堵塞

16、有何现象发生？试用图说明。j02b20066 解：（1) qv=？m3/h 5分 在B-B及CC面上列柏努利方程UB2/2g + PB/g + ZBUC2/2g +0+Zc +Hf B-C UC =0 Hf =(l/d）UB2/2g （l/d）1)UB2/2g=25-18=7。0UB2/2g =7/（(l/d）-1）=7/(0。024180/0。11）=0.166 UB=1.8m/sqv=(/4)d2UB=(/4）0。121。8=0。01417m 3/s=51.0m 3/h（2) 工作点：由qv查图b得工作点P（51,31） 10分 H=31。0m =70% Pf =？ 在0-0及C-C列方程

17、： 0+H=ZC+Hf0-C Hf0C=H-ZC Hf =31(18+0.5+1.5)=11。0 Pf =115110009.81/(36000.7103)=2.18 KW（3) 略 5分9j01b15183 如图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀,阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的形压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。(1)当闸阀关闭时测得=600mm，=1500mm；当闸阀部分开启时，测得=400mm， =1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0。5,问每小时从管中流出水量为多少m3。 （2）当阀全开时(取闸阀

18、全开Le/d=15，=0。018），测压点处的静压强为若干N/m2（表压）。 j01b15183解:（1)当闸阀全关时,根据静力学关系： (ZA+h）g=RHgg 得水槽液位高度:ZA=RHg/-h=0.613.6-1.5=6。66m (2) 闸阀部分开启时 列A-A与BB截面伯努利方程式 ZA=uB2/2g+PB/g+hfAB PB/g=（RHgh)/=（0。41.36104-1。41000)/1000=4。04m ZA-PB/g=uB2/2g+（(L/d）+)uB2/2g=(1+（L/d）+)uB2/2g 6。664。04=(1+0。0215/0。1+0.5)uB2/2g=4。5uB2/2

19、g uB=3.38 m/s V=(/4）d2u3600=0.7850.123.383600=95。5 m3/h (3)当闸阀全开时，列AA与C-C截面伯努利方程: ZA=uc2/2g+hfAC=(1+（L+Le）/d+）uc2/2g 6.66=（1+0。018（35/0。1+15)+0。5）uc2/2g 解得uc=4。02m/s 由A-A与BB截面间伯努利方程式得： ZA=uB2/2g+PB/g+hfAB =PB/g+（1+（L/d)+)uB2/2g PB/g=ZA(1+（L/d)+）uB2/2g =6.66(1+0.01815/0.1+0。5）4。02 2/（29.81） =3。20 m P

20、B=3.2010009.81=3。14104N/m210。 三计算题（15分) j01b20095 某液体密度800kg/m3，粘度73cP，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm,总长为50m（包括局部当量长度）,两容器液面差为3。2m(如图示)。求: 管内流量为多少? 若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？按该管折算的当量长度又是多少？ 层流：=64/Re;湍流：=0。3164/Re0。25 j01b20095在1-1面和22面之间，列柏式以2-2面为基准面：u1u20 gz1=hf1-2 =(l/d)(u2/2) 设流体流动符合柏拉修斯公

21、式：=0。3164/Re0.25 Re=du/ gz1=(0.3164/Re0。25）(l/d）（u2/2)=0。3164/（/) 0.25(l/d1.25)(u1。75/2) u1。75=2gz1/0.3164/(/) 0。25(l/d1.25）=29.813。2/0.3164/（800/0.073） 0.25（50/0.31。25）=9.01542 u=3.513m/s 验证：Re=0.33。513800/0.073=115503000，假设正确V=Su=(/4)d2u=（/4)(0。3)23.5133600=893。95(m3/hr)流量减半，即是流速减半 u=3。513/2=1.756

22、5m/s Re=5775符合柏拉斯式条件列1-1面至2-2之间的柏式：gz1=(0。3164/Re0。25)（l/d）+（u2/2）=2gz1/u2-（0.3164/Re0。25)(l/d）=29。813.2/1.75652-(0。3164/57750.25)(50/0.3)=14.3又（u2/2）=(le /d)(u2/2）=（0.3164/Re0.25)(le /d)（u2/2） =（0.3164/Re0。25)(le /d)le =(d/0。3164）Re0.25=（0.314.3/0。3164）57750.25=118.2(m）传热过程计算1 j04c2012614 有一套管换热器，由

23、内管为 542,套管为1164的钢管组成。内管中苯自被加热至,流量为kg/h。环隙中为at(绝）的饱和水蒸汽冷凝。蒸汽冷凝传热系数为10000W/m2.。 已知：苯在之间的物性数据平均值为： kg/m , P1。86.86kJ/kg。 W/m.， cP 管内侧污垢热阻 10.0004m2./W 管壁及管外侧污垢热阻不计. 蒸汽温度与压强关系如下表所示 压强 at(绝） 1。0 2.0 3.0 温度 99。1 120 133 试求:A)管壁对苯的对流传热系数； B）套管的有效长度；C）若加热蒸汽压力降为at（绝),问苯出口温度有何变化？应为多少？ 解: （1）Re=d1.G/=0.054000/

24、(3600/40.052)/(0。3910-3)=7。2586104 r =P/=1。8630.393/0.134= 5.4 1=0.023/（e ）0。8(r ）0.4 =（0.0230。134/0.05)(7。25864）0。85。40。4=936。4 W/m2 .(）4000/36001。863(80-50）=6。24 W11/936。4 +1/10000+0.0004 1637.8 W/m2 .m =（120-50）(12080）（120-50）/（12080)=53。6 1（1m ）6.24/（637.853.6）= 1.814m21（内)1。814/（0。05）=11。55 m (

25、）不变，不变,变为99.1，苯的流量及比热均不变。 设出口温度为2 ，在新条件下,传热速率方程变为 Q=GCp(t2t1)=KAtm4000/36001.863 (2 -50） =637.81。814（99。1-50）（99。1-2 )）（99。150）/(99.12) 解得 (99。1-50)/(99.1-2 )=0。5598 2 = 712、j04b200891 （20分)用一传热面积为3m2由252.5mm的管子组成的单程列管式换热器， 用初温为 10 的水将机油由200 冷却至100 ， 水走管内, 油走管间。 已知水和机油的质量流量分 别为1000kg/h和1200kg/h, 其比热

26、分别为4。18kJ/kg.K 和2.0kJ/kg.K； 水侧和油侧的对流传热系数分别为2000W/m2。K 和250W/m2。K, 两流体呈逆流流动, 忽略管壁和污垢热阻。 A）计算说明该换热器是否合用？ B）夏天当水的初温达到30, 而油的流量及冷却程度 不变时， 该换热器是否合用? 如何解决？ (假设传热系数不变) 2. (20分)j04b2008910 解：（1） Q1=12002(200-100）=240000KJ/h Q2=Q1， t2=t1+Q1/（m2Cp2）=10+24000/(10004。18)=67。4tm=(123.6-90）/ln(123.6/90)=110 1/K1=

27、1/1+d1/（2d2）=1/250+25/(200020) K1=216.2W/m2 K A1=Q1/（Ktm)=240000103/(216。23600110)=2.8m23m2 不适用 解决办法是调大水量, 使t2, tm， 并使, K3j04c201288 在逆流操作的列管换热器中,把氢氧化钠溶液从70冷却到35，氢氧化钠走管内，流量为kg/s，比热为3770J/kg.K，氢氧化钠对管壁的对流传热系数为930W/m2.k现用的水作为冷却剂，水走管外,流量为kg/s，比热为J/kg.K，管壁对水的传热系数为1000W/m2.K,(管壁热阻及垢阻略计)，忽略热损失(可近似按平壁处理) 试求：A）冷却剂出口温度及所需传热面积； B)操作中若氢氧化钠及水的初始温度不变,而两流体的流量都增大一倍，则流量增大后的冷、热流体的出口温度变为多大？(假设两流体均为湍流，其物理性质不变， 传热温度差可取用算术平均值)。 解：） 1 P1 （1 2 )=1。113770(7035)=146464。5 W 忽略热损失,则 2 P2 (2 1 )即146464。5=1。674180（t2 -15） 解得 2 =36 1 /2 m （） 为薄壁园筒，按平壁近似计算 1 2 /（1 +2 ）=9301000/(930+1000)=481.9 W/m2 .K m 146