化工原理作业答案Word下载.docx
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nys=1.966m/s
AL(lz—x(0.068-2x0.004)'
44
—宁+呼+g(ZR)+m
r(1.21-l.O133)xlO^lj6£
+98x8o+7ol
|_8002」'
&
=(2.46+1.93+78.4+70)J/kg=175J/kg
他=mOVc=20/3600x800x!
73W=768.9W
19.用泵将2X/h的溶液自反应器送至高位槽(见本题附图)。
反应器液面上方保持25.9X103Pa的真空度,高位槽液面上方为大气压。
管道为X的钢管,总长为,管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计(局部阻力系数为4)、五个标准弯头。
反应器内液面与管路出口的距离为。
若泵的效率为0.7,求泵的轴功率。
(已知溶液的密度为/ni3,黏度为6.310-4Pas。
管壁绝对粗糙度可取为。
)
在反应器液面1-1,与管路出口内侧截面2-2,间列机械能衡算方程,以截面1-1,为基准水平面,得
(1)
式中
zl二0,z2=,ubl^O
%=
:
"
=2X1°
4.m/s=1.43m/s
兀宀3600x0.785x0.0682x1073'
1
—dp
4”
pl二-25.9X103Pa(表),p2=0(表)
将以上数据代入式
(1),并整理得
2p
二9.81X17+++二192.0+
其中
二(++)
=1.656X105
e/d=0.0044
根据Re与e/d值,查得入=0.03,并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为
闸阀(全开):
0.43X二
标准弯头:
2.2X=
故二(0.03X+0.5+4)二25.74J/kg
于是
泵的轴功率为
二二二1.73kW
20.如本题附图所示,贮槽内水位维持不变。
槽的底部与内径为
的钢质放水管相连,管路上装有一个闸阀,距管路入口端处安有以水银为指示液的U管压差计,其一臂与管道相连,另一臂通大气。
压差计连接管内充满了水,测压点与管路出口端之间的直管长度为。
(1)当闸阀关闭时,测得R二、h二;
当闸阀部分开启时,测得R二、h=o摩擦系数可取为0.025,管路入口处的局部阻力系数取为0.5。
问每小时从管中流出多少水(m3)?
(2)当闸阀全开时,U管压差计测压处的压力为多少氏(表压)o(闸阀全开时Le/d~15,摩擦系数仍可取0.025o)
(1)闸阀部分开启时水的流量
在贮槽水面1-1,与测压点处截面2-2,间列机械能衡算方程,并通过截面2-2,的中心作基准水平面,得
(a)
式中pl二0(表)
p2=%gR一PggR=(13600x9.81x0.4一1000x9.81xl.4)Pa=39630Pa(表)
ub2=0,z2=0
zl可通过闸阀全关时的数据求取。
当闸阀全关时,水静止不动,根据流体静力学基本方程知
(b)
式中h二,R二
将已知数据代入式(b)得
13600x0-6-1.5m=6.66xn
1000>
工仏•严"
f+〈)2=2・13心(0・025x拱+0.5)甞=2.13応
d20.12
将以上各值代入式(a),即
9.81X6.66二++2.13ub2
解得
水的流量为
(2)闸阀全开时测压点处的压力
在截面1-1,与管路出口内侧截面3-3,间列机械能衡算方程,并通过管中心线作基准平面,得
(c)
工1屮zl—»
z3—0,ubl—0,pl—p3
将以上数据代入式(c),即
9.81X6.66二+4.81ub2
再在截面1-1,与2-2,间列机械能衡算方程,基平面同前,得
(d)
式中zl=,z2=0,ublO,ub2=/s,pl=0(表压力)
0.025詁0.5
斗J/kg=26.2J/kg
将以上数值代入上式,则
9.81x6.66=丄丄+上-+26.2
21000
解得p2=3.30X104Pa(表压)
第二章流体输送机械
1.用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。
管路情况如本题附图所示。
启动泵之前A、C两压力表的读数相等。
启动离心泵并将出口阀调至某开度时,输油量为/h,此时泵的压头为。
已知输油管内径为,摩擦系数为0.02;
油品密度为/n)3。
试求
(1)管路特性方程;
(2)输油管线的总长度(包括所有局部阻力当量长度)。
(1)管路特性方程
甲、乙两地油罐液面分别取作1与2截面,以水平管轴线为基准面,在两截面之间列柏努利方程,得到
He=K+Bq;
由于启动离心泵之前pA=pC,于是
=0
则
又m
h2/m5=2.5X10-2h2/m5
则(qe的单位为m3/h)
(2)输油管线总长度
d2g
m/s二/s
2.用离心泵(转速为2900r/min)进行性能参数测定实验。
在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60kPa和220kPa,两测压口之间垂直距离为,泵的轴功率为6.7kWo泵吸入管和排出管内径均为,吸入管中流动阻力可表达为(ul为吸入管内水的流速,m/s)o离心泵的安装高度为,实验是在,98.1kPa的条件下进行。
试计算泵的流量、压头和效率。
(1)泵的流量
由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式(池中水面为基准面),得到
o=gZ]+乡+专+工"
。
_1
将有关数据代入上式并整理,得
3.5”:
=60X10-2.5x9.81=35.48
1000
m/s
则m3/h二/h
(2)泵的扬程
H=Hl+H^+h0=(6Q~220-)X1Q+0.5m=29.04m
-1000x9.81
(3)泵的效率
=68%
在指定转速下,泵的性能参数为:
q=/hH=P=6.7kWq=68%
5.用离心泵将真空精镭塔的釜残液送至常压贮罐。
塔底液面上的绝对压力为32.5kPa(即输送温度下溶液的饱和蒸汽压)。
已知:
吸入管路压头损失为,泵的必需气蚀余量为,该泵安装在塔内液面下处。
试核算该泵能否正常操作。
泵的允许安装高度为
H.=几—几-NPSH-血―
Pg
泵的允许安装位置应在塔内液面下处,实际安装高度为-,故泵在操作时可能发生气蚀现象。
为安全运行,离心泵应再下移。
8.对于习题7的管路系统,若用两台规格相同的离心泵(单台泵的特性方程与习题8相同)组合操作,试求可能的最大输水量。
本题旨在比较离心泵的并联和串联的效果。
(1)两台泵的并联
8.8+5.2x10^=28-4.2x10’
解得:
q二5.54X10-/s=/h
(2)两台泵的串联
8.8+5.2xlO5^/2=2x(28一4.2xlO5^2)
q=5.89X10-/s=/h
在本题条件下,两台泵串联可获得较大的输水量/h。
第三章非均相混合物分离及固体流态化
2.用降尘室除去气体中的固体杂质,降尘室长5m,宽5m,高
4.2m,固体杂质为球形颗粒,密度为3000kg/m3o气体的处理量为
3000(标准)m3/h。
试求理论上能完全除去的最小颗粒直径。
(1)若操作在20°
C下进行,操作条件下的气体密度为1.06kg/m3,
黏度为1.8X10-5Pa*so
(2)若操作在420°
C下进行,操作条件下的气体密度为0.5kg/m3,
黏度为3.3X10-5Pa*so
(1)在降尘室内能够完全沉降下来的最小颗粒的沉降速度
为:
设沉降在斯托克斯区,则:
577=坨严
核算流型:
1.8xl0-5
如=]gxl0=0.03577xl.06=。
.。
血<】
原设滞流区正确,能够完全除去的最小颗粒直径为1.985X10-5mo
(2)计算过程与
(1)相同。
完全能够沉降下来的最小颗粒的沉
降速度为:
。
3000x273+420
3600x5x5m/s=0.0846m/s
duo4.132xW5x0.0846x0.5八<
3.3x10-5
__=0.0529<1
原设滞流区正确,能够完全除去的最小颗粒直径为4.132X10-5mo
3.对2题中的降尘室与含尘气体,在427°
C下操作,若需除去的最小颗粒粒径为10Um,试确定降尘室内隔板的间距及层数。
取隔板间距为h,令
L_h_uuc
3000273+427
x
__3600273
bH5x4.2
10ID尘粒的沉降速度
m/s=4.954xIO'
3m/s
d认p厂p)g_(10xIO"
4)2x(3000-0.5)x9.8118//18x3.31x10〃
由
(1)式计算h
层数取18层
H4.2
/?
=—=——m=0.233m
1818
核算颗粒沉降雷诺数:
^=10x10-x4.954x10-x0.5=75x10_4<
i
p3.3xl(T
核算流体流型:
“2bh2x5x0.233
Re=d^=
(,,)uox0.1017x0.5
=b+h-5233,-686<
2100“3.3xlO'
5
10.板框压滤机过滤某种水悬浮液,已知框的长X宽X高为810mmX810mmX42mm,总框数为10,滤饼体积与滤液体积比为=0.1,过滤10min,得滤液量为1.31m3,再过滤10min,共得滤液量为1.905m3,试求
(1)滤框充满滤饼时所需过滤时间;
(2)若洗涤与辅助时间共45min,求该装置的生产能力(以得到的滤饼体积计)。
(1)过滤面积
由恒压过滤方程式求过滤常数
1.312+2xl.31V;
=13.1222x10x60/C
1.9052+2x1.905V=13.1222x20x60/f
联立解出,
恒压过滤方程式为
V=0.81x0.81x0.042x10m3=0.2756m3
c
V=—=2.756m3
v
代入恒压过滤方程式求过滤时间
0=(2.756'
+0.2752x2.756)/(3.461xIO-3\=2414s=40.23min
(2)生产能力
Q==2414+45x60m?
/S=°
>
<
^存/s=0.20曲止
11.在Pa压力下对硅藻土在水中的悬浮液进行过滤试验,测得过滤常数K二5X10-5m2/s,qe=0.01m3/m2,滤饼体积与滤液体积之比u二0.08。
现拟用有38个框的BMY50/810-25型板框压滤机在Pa压力下过滤上述悬浮液。
试求:
(1)过滤至滤框内部全部充满滤渣所需的时间;
(2)过滤完毕以相当于滤液量1/10的清水洗涤滤饼,求洗涤时间;
(3)若每次卸渣、重装等全部辅助操作共需15min,求过滤机的生产能力(m3滤液/h)o
(1)硅藻土,,可按不可压缩滤饼处理
,与无关
时,,
0.1563’+2X0.01X0.1563=10-40275.6s
(2)洗涤
Vv=o.IV=0.7791m3
(3)生产能力
77QI7
(275.6+207.9+15x60)/3600m;
h2°
・27mh
7.在一传热面积为的单程管壳式换热器中,用水冷却某种有机溶液。
冷却水的流量为28/h,其温度由升至,平均比热容为4.17kJ/(kg・°
C)。
有机溶液的温度由降至,平均比热容为1.72kj/(kg-°
C)o两流体在换热器中呈逆流流动。
设换热器的热损失可忽略,试核算该换热器的总传热系数并计算该有机溶液的处理量。
kJ/(kg•°
C)
e=vvccpc(/2-o
2SOOO
=^x417xl03x(38-25>
w=4-22xl05w
求
有机物110f65
水38-25
7240
72-40
Ar=°
C=54.4°
C
m(72In—
40
K=I:
W/(m-.°
C)=310.3W/(m-•°
4.22x10'
1.72x10’x(110-65)
25x54.4
kg/s=5.452kg/s=1.963x1(/kg/h
12.在一单程管壳式换热器中,管外热水被管内冷水所冷却。
已知换热器的传热面积为,总传热系数为1400W/(m2•°
C);
热水的初温为,流量为5/h;
冷水的初温为,流量为10/h。
试计算热水和冷水的出口温度及传热量。
设水的平均比热容为4.18kJ/(kg•°
C),热损失可忽略不计。
10000
Wc=X4.18X103W/OC=11611W/°
c3600/'
厂C*5805.6cv
C===(J>
max
J11611
八KA1400x5(NTU)===1.21
jC.5805.6
查图得
传热量
=0.575x5805.6x(100-20)W=2.67x103W
解出°
°
6;
=^=100^=0'
解出
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