華南理工化工原理上冊(cè)習(xí)題

化工原理上冊(cè)緒[答：μ=6.56×10-4Pa·s；CP=0.8792kJ/(kg·℃)；ρ＝13600kg/m3；KG=6.636×10-5kmol/(m2·s·kPaσ＝7.1×10-2N/m；λ＝1.163W/(m·℃)]第一章體流1-1．在本題附圖所示的貯油罐中盛有密度為960kg/m3的油品，油面高于罐底9.6m，油面上方為常壓。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760mm的圓孔，其中心距罐底800mm，孔蓋用14mm的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應(yīng)力取為39.23×106Pa，問至少需要幾個(gè)螺釘？其高度R3＝50mm。試求A、B兩處的表壓強(qiáng)。兩吹氣管出口的距離H=1m，U管壓差計(jì)的指示液為水銀，煤油的密度為820kg/m3。試求當(dāng)壓差計(jì)讀數(shù)R=68mm時(shí)，相界面與油層的吹氣管出口距離h。連接管內(nèi)充滿水。已知水銀面與基準(zhǔn)面的垂直距離分別為：h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及蒸氣的壓強(qiáng)P。（分別以Pa和kgf/cm2來計(jì)量）。]1-5．列管換熱器的管束由121根φ25×2.5mm的組成。空氣以9m/s速度在列管內(nèi)流m/s。試計(jì)算：（1）A-A’截面處水的流速；（2）水的流量，以m3/h計(jì)。如本題附圖所示。管路的直徑均為φ76×2.5mm在操作條件下，泵處真空表的讀數(shù)為24.66×103Pa；水流經(jīng)吸入管與排出管（不包括噴頭）的能量損失可分別按Σhf,1=2u2與的壓強(qiáng)為98.07×103Pa（表壓）。試求泵的有效功率。1-9.本題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)。鹽水的密度為1100kg/m3，循環(huán)量為36m3/h。管路的直徑相同，鹽水由A流經(jīng)兩個(gè)換熱器而至B的能量損失為98.1J/kg，由B流至A的能量損失為49J/kg，試計(jì)算：（1）若泵的效率為70％時(shí)，泵的軸功率為若干kW？（2）若A處的壓強(qiáng)表讀數(shù)為若干Pa？用SI和物理單位各算一次雷諾準(zhǔn)數(shù)，并流型。，兩壓差計(jì)中的指示液均為水銀試求當(dāng)R1=45mm，h=200mm時(shí)：（1）壓縮空氣的壓強(qiáng)p1為若干？（2）UR2為多少？）1-12.在本題附圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置U管壓差計(jì)，以測(cè)量?jī)山孛嬷g的壓強(qiáng)差。當(dāng)水的流量為10800kg/h時(shí)，U管壓差計(jì)讀數(shù)R為100mm。粗、細(xì)管的直量損失相當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)降為若干Pa？1-13.密度為850kg/m3、粘度為8×10-3Pa·s的液體在內(nèi)徑為14mm的內(nèi)流動(dòng)，溶液的流速為1m/s。試計(jì)算：（1）雷諾準(zhǔn)數(shù)，并屬于何種流型；（2）局部速度等于平均速度處與下降到127.5×103Pa？應(yīng)器內(nèi)液面與管路出口的距離為15m。若泵的效率為0.7，求泵的軸功率。50m（不包括進(jìn)、出塔及管出口阻力）20m，已估計(jì)氣體通過塔內(nèi)填料層的壓強(qiáng)降為1.96×103Pa。管壁的絕對(duì)粗糙度ε可取為0.15mm，大氣壓強(qiáng)為1-51-5106m的壓頭可供克服流動(dòng)的摩擦阻力，試求管徑的最小尺寸。 [答：（1）V=0.142/s，V=0.158m3 離心泵的有效壓頭 [答(1)17.94m；(2)m，1-19．用效率為80%的齒輪泵將粘稠的液體從敞口槽送至密閉容器內(nèi)，兩者液面均維持恒30×103Pa。用旁路調(diào)節(jié)流量，其流程如本題附圖所示。主管流量管徑為φ32×2.5mm，管長(zhǎng)為20m（包括除了閥門外的所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度）。兩管路的流型相同，忽略貯槽液面至分支點(diǎn)O之間的能量損失。被輸送液體的粘度為50mPa·s，密度為1-61-6壓法），要求水的流量范圍是10~20m3/h，孔板上游壓強(qiáng)為101.33kPa（表壓）。試計(jì)算：當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽?01.33kPa。第二章輸送機(jī)口處真空表的讀數(shù)分別為152kPa和24.7kPa，軸功率為2.45kW，轉(zhuǎn)速為2900r/min。若真空表和形管面的垂直距離h=0.5m，當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為98.1kPa，試計(jì)算：[答：(1)ΔZ24.9m,H=30.84m;(2)N4.32kW;3)R【2-3】用某離心泵以40m3/h的流量將貯水池中65℃的熱水輸送到?jīng)鏊敚⒔?jīng)噴頭噴出而落入涼水池中，以達(dá)到冷卻的目的。已知在進(jìn)水噴頭之前需要維持49kPa的表壓強(qiáng)，噴頭較熱水池水面高6m。吸入管路和排出管路中壓頭損失分別為1m和3m，管路中的動(dòng)壓頭可以忽略不計(jì)。試選用合適的離心泵，并確定泵的安裝高度。當(dāng)?shù)卮髿鈮喊?01.33kPa計(jì)。[答：泵的型號(hào)為IS80-65-125型（n=2900r/min）或3B19型水泵，安裝高度約為為1m4m。試核算該泵是否合用。若油泵位于貯槽液面以下1.2m處，問此泵能否正常操作？當(dāng)?shù)卮髿鈮喊?01.33kPa計(jì)。【2-5】欲用例2-2附圖所示的管路系統(tǒng)測(cè)定離心泵的汽蝕性能參數(shù)，則需要在泵的吸入管路100mm，50mm，孔板流量計(jì)孔口直徑為[答：NSPH=2.45m；允許吸上真空度為0若泵送液體的管路系統(tǒng)：管徑為￠76×4mm355m（包括局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度），吸e路特性曲線方程可近似表示為He=10+1×105Q2Qm3/s，Hm。e【2-81250kg/m3的液體輸送到表壓力為1.28×106kPa的塔內(nèi)，貯罐液面比塔低10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為2m。已知泵的活[答：Q=0.494m3/minH=116.4m接。試選合適的離心通風(fēng)機(jī)。當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?3.3kPa。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速指數(shù)為1.4。[答：V到后一級(jí)的空氣冷卻到20℃，各級(jí)壓縮比相等。試求：16:4:1，W第三章機(jī)械分離及固體流析后稱取各號(hào)篩面上的顆粒截留量列于本題附表中第3列，試求顆粒群的平均直徑。[答：da=0.345㎜0兩段床層的空隙率ε和比表面積空氣流經(jīng)整個(gè)床層的壓降,Pa[答：(1)ε=0.4764；a=6283m2/m3；a b bs3-4．在底面積為40m2的除塵室內(nèi)回收氣體中的球形固體顆粒。氣體的處理量為3600m3/h，固體的密度ρ＝3000kg/m3,操作條件下氣體的密度ρ＝1.06kg/m3，粘度為2×10-5Pa·s。試求理論上能s氣量為2160標(biāo)準(zhǔn)m3，試確定降塵室內(nèi)隔板的間距及層數(shù)。密度為0.674kg/m3采用如圖3-7所示的旋風(fēng)分離器進(jìn)行除塵。若分離器圓筒直徑為0.4m，3-7．某旋風(fēng)分離器出口氣體含塵量為0.7×10-3kg/標(biāo)準(zhǔn)m3，氣體流量為5000標(biāo)準(zhǔn)m3/h，每小時(shí)捕21.5kg。出口氣體中的灰塵粒度分布及捕集下來的灰塵粒度分布測(cè)定結(jié)果列3試求：（1）除塵效率；（2）繪出該旋風(fēng)分離器的粒級(jí)效率曲線。（提示： di～ηp,i線[答：（1）η0＝86％；（2）略3-33-3真空度為500mmHg。過濾5min0.6L。若再過濾5min，可得濾液多少？ee eeW[答：（1）θ=249s；V=3.935m3；（2）θWe3-113×105PaK=5×10-5m2/s，q=0.01m3/m2，又測(cè)得濾餅體積與濾液體積之比υ=0.08?，F(xiàn)擬用有38個(gè)框的洗滌時(shí)間；（3）若每次卸渣、重裝等全部輔助操作時(shí)間共需15min，求每臺(tái)過濾機(jī)的生產(chǎn)能力eW[答：（1）θ=551s；（2）θ=416s；（3）V=1.202m3（濾餅W[答：Q=12.51m3/h，濾餅厚度e3-13．用板框過濾機(jī)在恒壓差下過濾某種懸浮液，濾框邊長(zhǎng)為0.65m，已測(cè)得操作條件下的有關(guān)參數(shù)為：K=6×10-5m2/s，q=0.01m3/m2，υ=0.1m3/m2。濾餅不要求洗滌。其它輔助時(shí)間為e3-14．已知苯酐生產(chǎn)的催化劑用量為37400kg，床徑為3.34m，進(jìn)入設(shè)備的氣速為0.4m/s，氣體密度為1.19kg/m3。采用側(cè)縫錐帽型分布板，求分布板的開孔率。s固相密度ρ=kg/m3。取流化速度為顆粒帶出速度的78%，試求適宜的流化速度和流化數(shù)。干燥介質(zhì)可按60℃的常壓空氣查取物性參數(shù)。s第四章4-24-2平壁燃燒爐的平壁由三種材料構(gòu)成。最內(nèi)層為耐火磚，厚度為150mm，中間層為絕緣直徑為φ60×3mm的用30mm厚的軟木包扎，其外又用100mm厚的保溫灰包扎，以作為絕熱層?，F(xiàn)測(cè)得外壁面溫度為110℃，絕熱層外表面溫度為10℃。軟木和保溫灰的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.0430.07W/(m.℃)，試求每米管長(zhǎng)的冷損失量。在某管殼式換熱器中用冷水冷卻熱空氣。換熱管為φ25×2.5mm的，其導(dǎo)熱系數(shù)52W/(m2·40℃，試估算換熱器701m，試求將此換熱器管長(zhǎng)增4-732℃130℃，終溫流量為1600m3/h，常壓下苯的沸點(diǎn)為80.1℃，氣化潛熱為394kJ/kg。冷卻水的溫度為28000kg/h，其溫度由25℃升至38℃，平均比熱容為4.17kJ/(kg·℃)。有機(jī)物的溫度由110℃動(dòng)型式下，換熱器能否滿足要求：（1）兩流體呈逆流流動(dòng)；（2）常壓下溫度為120℃的甲烷以10m/s的平均速度在列管換熱器的管間沿軸向流動(dòng)，離開換熱器時(shí)甲烷溫度為30℃，換熱器外殼內(nèi)徑為190mm，管束由37根ф19×2的組成，試溫度為90℃的甲苯以1500kg/h的流量流過直徑為ф57×3.5mm、彎曲半徑為0.6m的蛇管換熱器而被冷卻至30℃，試求甲苯對(duì)蛇管的對(duì)流傳熱系數(shù)。內(nèi)側(cè)可滿足要求）4-174－64－6兩平行的大平板，在空氣中相距5mm，一平板的黑度為0.1，溫度為350K；另一平板的4－74－73530kPa，試選擇適宜型號(hào)的第五章用一單效蒸發(fā)器將2000kg/h的NaOH水溶液由15%（質(zhì)量）濃縮至25%（質(zhì)量）。已知一蒸發(fā)器每小時(shí)將1000kg/h的NaCl水溶液由5%（質(zhì)量）濃縮至30%（質(zhì)量），加熱度為1m，溶液的濃度為40.8%（質(zhì)量），密度為1340kg/m3。試求器內(nèi)溶液的平均沸點(diǎn)。下的沸點(diǎn)為65.8℃，試?yán)枚帕忠?guī)則計(jì)算在49kPa（絕壓）下的沸點(diǎn)。能滿足生產(chǎn)要求。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?00kPa。第一章體流1-1A，B的上部與下部分別連接兩支規(guī)格相同的U行管水銀壓差計(jì)，連接管內(nèi)充滿密度為 pMpN的關(guān)兩壓差計(jì)讀數(shù)RH答：（1）pM＞pN為等壓面則又則即達(dá)式；（3）U管壓差計(jì)的指示液相同，壓差計(jì)的讀數(shù)是否相等？ 同理，在c、d兩截面之間列柏努利方程并化簡(jiǎn)，得到 變大（Re變小）整個(gè)管路系統(tǒng)的能量損失不變，即（包括出口阻力糙度閥門型號(hào)均相同，但＞槽內(nèi)水面與兩支管出口的距離均相等，水在管內(nèi)已達(dá)完全湍流 問1-5．從水塔引水至車間，水塔的水位可視為不變。送水管的內(nèi)徑為50mm，管路總長(zhǎng)為且 有人建議將管路并聯(lián)一根長(zhǎng)度為l/2、內(nèi)徑為50mm的管子（見附圖b）（增加有人建議將管路并聯(lián)一根長(zhǎng)度為l、內(nèi)徑為25mm的管子（見附圖c）。（增加 或PaR2和R1的大小關(guān)系。第二章輸送機(jī)揚(yáng)程又稱壓頭，是泵對(duì)1N液體所提供的有效能J/N；而升揚(yáng)高度指泵上、下游兩液允許汽蝕余量(NSPH)和允許吸上真空度Hs是表示離心水泵抗汽蝕的性能參數(shù)，Hs是用于BSI型水泵中已不再用Hs的概念，它們的定義式分別為pa——大氣u1——泵吸液體的平均流速，m/s保證泵的正?？煽窟\(yùn)行，泵的實(shí)際安裝高度要比Hg再降低（0.5～1.0）m。改送密度 的水溶液（其它性質(zhì)與水相近 H=A+BQ 改送清水，液體密度減小，Δp/ρ變大，故式中A變大（Δz不變槽改為常壓，Δp＝0，因而式中A第三章機(jī)械分離與固體流環(huán)境因素：溫度（影響ρ、μ）、壓力、顆粒的濃度（濃度大到一定程度使發(fā)生干擾沉降等問根據(jù)此式，VS與設(shè)備高度無關(guān)，而只是底面積bl和ut的函數(shù)。對(duì)指定的顆粒，在設(shè)備總高度不變條件下，設(shè)備n層水平隔板，即使底面積增加nbl倍，從而使生產(chǎn)能力達(dá)到原來的（n當(dāng)顆粒尺寸及介質(zhì)被指定之后，B的減小可使dc降低，即分離效果提高。B和旋風(fēng)分離器的 濾漿中固體的體積分率由10％提高至15％。Xv的加大使v加大，兩種工況下的v (a)則由式a可知?jiǎng)t問第四章阻在分析傳熱中有什么作用？問：換熱器傳熱計(jì)算有哪兩種方法，它們之間的區(qū)別是什么？ 試算。此時(shí)，采用ε-NTU法則較為簡(jiǎn)便。問：如何強(qiáng)化換熱器中傳熱過程？增大傳熱面積增大傳熱面積，可以提高換熱器的傳熱速率。但增大傳熱面積不能靠增大平均溫度差增大平均溫度差，可以提高換熱器的傳熱效率。平均溫度差的大小增大總傳熱系數(shù)增大總傳熱系數(shù)，可以提高換熱器的傳熱效率。由總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式可見，要提高值，就必須減少各項(xiàng)熱阻。但因各項(xiàng)熱阻所占比例不同，故應(yīng)設(shè)法減少對(duì)值影響較大的熱阻。一般來說，在金屬材料換熱器中，金屬材料壁面較薄且導(dǎo)熱系數(shù)高，不傳熱過程強(qiáng)化但單純追求S、Δtm及K的提高是不行的。因?yàn)樗扇〉膹?qiáng)化措施往往使流服熱應(yīng)力的影響采取何種措施差較大（50℃）時(shí)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，需在殼體上設(shè)置膨