化工原理上冊課后習題及答案

1、化工原理上冊課后習題及答案緒論【作業(yè)題】【0-1】從基本單位換算入手，將下列物理量的單位換算為si制。（1）40時水的粘度=0.00656g(cms)（2）某物質的比熱容cp=0.21btu/(lbf)（3）密度1386kgfs2/m4（4）傳熱系數(shù)kg=24.2kmol/(m2hatm)（5）表面張力71dyn/cm（6）導熱系數(shù)1kcal/(mh)答：=6.5610-4pas； cp=0.8792kj/(kg)； 13600kg/m3；kg=6.63610-5kmol/(m2skpa)； 7.110-2n/m； 1.163w/(m)【0-2】清水在圓管內對管壁的強制湍流對流傳熱系數(shù)隨溫度的

2、變化可用下面經(jīng)驗公式表示，即： 150（12.9310-3t）u0.8d-0.2式中 對流傳熱系數(shù)，btu/(ft2hf)；t熱力學溫度，k；u水的流速，ft/s；d圓管內徑，in。試將式中各物理量的單位換算為si制，即為w/(m2k)，t為k，u為m/s，d為m。答：1057（12.9310-3t）u0.8d-0.2第一章 流體流動1.1 流體靜力學基本方程式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力取為39.2310

3、6pa，問至少需要幾個螺釘？答：至少要7個1-2某流化床反應器上裝有兩個u管壓差計，如本題附圖所示。測得r1400mm，r250mm指示液為水銀。為防止水銀蒸氣向空間擴散，于右側的u管與大氣連通的玻璃管內灌入一段水，其高度r350mm。試求a、b兩處的表壓強。答：pa=7.16103pa（表壓），pb=6.05104pa 1-3.本題附圖為遠距離測量控制裝置，用以測定分相槽內煤油和水的兩相界面位置。已知兩吹氣管出口的距離h=1m，u管壓差計的指示液為水銀，煤油的密度為820kg/m3。試求當壓差計讀數(shù)r=68mm時，相界面與油層的吹氣管出口距離h。答：h=0.418m1-4.用本題附圖中串聯(lián)u

4、管壓差計測量蒸汽壓，u管壓差計的指示液為水銀，兩u管間的連接管內充滿水。已知水銀面與基準面的垂直距離分別為：h1=2.3m、h2=1.2m、h3=2.5m及h4=1.4m。鍋中水面與基準面間的垂直距離h5=3m。大氣壓強pa=99.3103pa。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強p。（分別以pa和kgf/cm2來計量）。答：p=3.64105pa=3.71kgf/cm2 1.2 流體在管內的流動1-5列管換熱器的管束由121根252.5mm的鋼管組成?？諝庖?m/s速度在列管內流動?？諝庠诠軆鹊钠骄鶞囟葹?0、壓強為196103pa（表壓），當?shù)卮髿鈮簽?8.7103pa。試求：（1）空氣的質量流量；（

5、2）操作條件下空氣的體積流量；（3）將（2）的計算結果換算為標準狀況下空氣的體積流量。 答：（1）1.09kg/s；（2）0.343m3/s；(3)0.84m3/s 1-6高位槽內的水面高于地面8m，水從1084mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本題特定條件下，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按hf=6.5u2計算，其中u為水在管內的流速，m/s。試計算：（1）a-a截面處水的流速；（2）水的流量，以m3/h計。答：（1）2.9m/s；（2）82m3/h 1-720的水以2.5m/s的流速流經(jīng)382.5mm的水平管，此管以錐形管與另一533mm的水平管相連。如本題附圖所示，在錐形管兩側a、b處各

6、插一垂直玻璃管以面察兩截面的壓強。若水流經(jīng)a、b兩截面間的能量損失為1.5j/kg求兩玻璃管的水面差（以mm計），并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對位置。答：88.6mm 1-8用離心泵把20的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內水位維持恒定。各部分相對位置如本題附圖所示。管路的直徑均為762.5mm在操作條件下，泵入口處真空表的讀數(shù)為24.66103pa；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hf,1=2u2與hf,2=10u2計算，由于管徑不變，故式中u為吸入或排出管的流速m/s。排水管與噴頭連接處的壓強為98.07103pa（表壓）。試求泵的有效功率。答ne=2.26kw 1.

7、3 流體的流動現(xiàn)象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，試計算：（1）若泵的效率為70時，泵的軸功率為若干kw？（2）若a處的壓強表讀數(shù)為245.2103？答：（1）2.31kw；(2)6.2104pa(表壓)1-10.在實驗室中，用玻璃管輸送20的70醋酸。管內徑為1.5cm，流量為10kg/min。用si和物理單位各算一次雷諾準數(shù)，并指出流型。答：re=5.661031-11.用壓縮空氣將密度為1100kg/m3的腐蝕性液體自

8、低位槽送到高位槽，兩槽的液面維持恒定。管路直徑均為603.5mm，其它尺寸見本題附圖。各管段的能量損失為 ， 。兩壓差計中的指示液均為水銀。試求當r1=45mm，h=200mm時：（1）壓縮空氣的壓強p1為若干？（2）u管壓差計讀數(shù)r2為多少？答：(1)1.23105pa(表壓)；(2)630mm（提示：u形管壓差計讀數(shù)r1表示了bc段的能量損失，即 ） 1.4 流體在直管內的流動阻力1-12.在本題附圖所示的實驗裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置u管壓差計，以測量兩截面之間的壓強差。當水的流量為10800kg/h時，u管壓差計讀數(shù)r為100mm。粗、細管的直徑分別為603.5mm與423

9、mm。計算：（1）1kg水流經(jīng)兩截面間的能量損失；（2）與該能量損失相當?shù)膲簭娊禐槿舾蓀a？答：（1）4.41j/kg；（2）4.41103pa1-13.密度為850kg/m3、粘度為810-3pas的液體在內徑為14mm的鋼管內流動，溶液的流速為1m/s。試計算：（1）雷諾準數(shù)，并指出屬于何種流型；（2）局部速度等于平均速度處與管軸的距離；（3）該管路為水平管，若上游壓強為147103pa，液體流經(jīng)多長的管子其壓強才下降到127.5103pa，b處的壓強表讀數(shù)為若干pa？答：（1）1.49103；（2）4.95mm；（3）14.93m1-14.每小時將2104kg的溶液用泵從反應器輸送到高位

10、槽（見本題附圖）。反應器液面上方保持26.7103pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓強。管道為764mm的鋼管，總長為50m，管線上有兩個全開的閘閥、一個孔板流量計（局部阻力系數(shù)為4）、五個標準彎頭。反應器內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。溶液的密度為1073kg/m3，粘度為6.310-4pas。管壁絕對粗糙度可取為0.3mm。答：1.63kw1-15.從設備送出的廢氣中含有少量可溶物質，在放空之前令其通過一個洗滌器，以回收這些物質進行綜合利用，并避免環(huán)境污染。氣體流量為3600m3/h（在操作條件下），其物理性質與50的空氣基本相同。如本題附圖所示，氣體進

11、入鼓風機前的管路上安裝有指示液為水的u管壓差計，其讀數(shù)為30mm。輸入管與放空管的內徑均為250mm，管長與管件、閥門的當量長度之和為50m（不包括進、出塔及管出口阻力），放空口與鼓風機進口的垂直距離為20m，已估計氣體通過塔內填料層的壓強降為1.96103pa。管壁的絕對粗糙度可取為0.15mm，大氣壓強為101.33103pa。求鼓風機的有效功率。答：3.09kw 1.5 管路計算1-1610的水以500l/min的流量過一根長為300m的水平管，管壁的絕對粗糙度為0.05mm。有6m的壓頭可供克服流動的摩擦阻力，試求管徑的最小尺寸。答:90.4mm1-17在兩座尺寸相同的吸收塔內，各填充

12、不同的填料，并以相同的管路并聯(lián)組合。每條管上均裝有閘閥，兩支路的管長均為5m(包括除了閘閥以外的管件局部阻力的當量長度)，管內徑為200mm。通過填料層的能量損失可分別折算為5u21與4u22，式中u為氣體在管內的流速m/s。氣體在支管內流動的摩擦系數(shù)0.02。管路的氣體總流量為0.3m3/s。試求（1）當兩閥全開時，兩塔的通氣量；（2）附圖中ab的能量損失。答：（1）vs1=0.142m3/s，vs2=0.158m3/s；（2）108.6j/ 1-18用離心泵將200c水經(jīng)總管分別送至a、b容器內，總管流量為89m3/h，總管直徑為1275mm。原出口壓強表讀數(shù)為1.93103pa，容器b內

13、水面上方表壓為1kgf/cm2。總管的流動阻力可忽略，各設備間的相對位置如本題附圖所示。試求：（1）離心泵的有效壓頭he；（2）兩支管的壓頭損失 。答(1)17.94m；(2) m， m1-19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，兩者液面均維持恒定，容器頂部壓強表的讀數(shù)為30103pa。用旁路調節(jié)流量，其流程如本題附圖所示。主管流量為14m3/h，管徑為663mm，管長為80m（包括所有局部阻力的當量長度）。旁路的流量為5m3/h，管徑為322.5mm，管長為20m（包括除了閥門外的所有局部阻力的當量長度）。兩管路的流型相同，忽略貯槽液面至分支點o之間的能量損失。被輸送液

14、體的粘度為50mpas，密度為1100kg/m3。試計算(1)泵的軸功率；(2)旁路閥門的阻力系數(shù)。答：（1）10.0877kw；（2）8.01 1.6 流量測量1-20在382.5mm的管路上裝有標準孔板流量計，孔板的孔徑為16.4mm，管中流動的是20的甲苯，采用角接取壓法，用u管壓差計測量孔板兩測的壓強差，以水銀為指示液，測壓連接管中充滿甲苯?，F(xiàn)測得u管壓差計的讀數(shù)為600mm，試計算管中甲苯的流量為若干kg/h？答：5427kg/h1-21用573.5mm的鋼管輸送80的熱水（其飽和蒸汽壓為47.37kpa、密度為971kg/m3、粘度為0.3565mpas），管路中裝一標準孔板流量計

15、，用u形管汞柱壓差計測壓強差（角接取壓法），要求水的流量范圍是1020m3/h，孔板上游壓強為101.33kpa（表壓）。試計算：（1）u形管壓差計的最大量程rmax；（2）孔徑d0；（3）為克服孔板永久壓強降所消耗的功率。當?shù)卮髿鈮簭姙?01.33kpa。答：（1）1.254m；（2）d0=25.5mm；（3）ne=616w1-22某轉子流量計，出廠時用標準狀況下的空氣進行標定，其刻度范圍1050m3/h，試計算：（1）用該流量計測定20的co2流量，其體積流量范圍為若干？（2）用該流量計測定20的nh3氣流量，其體積流量范圍為若干？（3）現(xiàn)欲將co2的測量上限保持在50m3/h應對轉子作何

16、簡單加工？當?shù)氐拇髿鈮簽?01.33kpa。答：（1）8.442.0m3/h；(2)13.567.6 m3/h；(3)頂端面積削小使ar2=1.19ar1 第二章 流體輸送機械2.1 離心泵的工作原理及性能參數(shù)【2-1】在用水測定離心泵性能的實驗中，當流量為26m3/h時，離心泵出口處壓強表和入口處真空表的讀數(shù)分別為152kpa和24.7kpa，軸功率為2.45kw，轉速為2900r/min。若真空表和壓強表兩測壓口間的垂直距離為0.4m，泵的進、出口管徑相同，兩測壓口間管路流動阻力可忽略不計。試計算該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。 答：泵的效率為53.1，其它性能略 【2-2】如本題附圖

17、所示的輸水系統(tǒng)，管路直徑為802mm，當流量為26m3/h時，吸入管路的能量損失為6j/kg，排出管路的壓頭損失為0.8m，壓強表讀數(shù)為245kpa，吸入管軸線到u形管汞面的垂直距離h = 0.5m，當?shù)卮髿鈮簭姙?8.1kpa，試計算： （1）泵的升揚高度與揚程； （2）泵的軸功率（=70%）； （3）泵吸入口壓差計讀數(shù)r。 答：(1)z = 24.9m, h =30.84m; (2)n = 4.32kw; (3)r = 0.3573m2.2 離心泵在管路中的運行【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?，并?jīng)噴頭噴出而落入涼水池中，以達到冷卻的目的。已知在進

18、水噴頭之前需要維持49kpa的表壓強，噴頭入口較熱水池水面高6m。吸入管路和排出管路中壓頭損失分別為1m和3m，管路中的動壓頭可以忽略不計。試選用合適的離心泵，并確定泵的安裝高度。當?shù)卮髿鈮喊?01.33kpa計。 答：泵的型號為is80-65-125型（n=2900r/min）或3b19型水泵，安裝高度約為2.5m【2-4】常壓貯槽內盛有石油產品，其密度為760kg/m3，粘度小于20cst，在貯存條件下飽和蒸汽壓為80kpa，現(xiàn)擬用65y-60b型油泵將此油品以15m3/h的流量送往表壓為177kpa的設備內。貯槽液面恒定，設備的油品入口比貯槽液面高5m，吸入管路和排出管路的全部壓頭損失分

19、別為1m和4m。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?shù)卮髿鈮喊?01.33kpa計。 答：合用；能正常操作【2-5】欲用例2-2附圖所示的管路系統(tǒng)測定離心泵的汽蝕性能參數(shù)，則需要在泵的吸入管路中安裝調節(jié)閥門。適當調節(jié)泵的吸入和排出管路上兩閥門的開度，可使吸入管阻力增大而管內流量保持不變。若離心泵的吸入管直徑為100mm，排出管直徑為50mm，孔板流量計孔口直徑為35mm，測得流量計壓差計讀數(shù)為0.85mhg，吸入口真空表讀數(shù)為550mmhg時，離心泵恰發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，試求該流量下泵的允許汽蝕余量和允許吸上真空度。已知水溫為20，當?shù)卮髿鈮簽?60 mmhg

20、。 答：nsph=2.45m；允許吸上真空度為7.48m【2-6】用水對某離心泵做實驗，得到下列各實驗數(shù)據(jù)：q/(l/min) 0 100 200 300 400 500 h/m 37.2 38 37 34.5 31.8 28.5 若泵送液體的管路系統(tǒng)：管徑為764mm、長為355m（包括局部阻力的當量長度），吸入和排出空間為常壓設備，兩者液面間垂直距離為4.8m，摩擦系數(shù)可取為0.03。試求該泵在運轉時的流量。若排出空間為密閉容器，其內表壓為129.5kpa，再求此時泵的流量。被輸送液體的性質與水的相似。答：泵的流量分別為400l/min，310l/min【2-7】用兩臺離心泵從水池向高位槽

21、送水，單臺泵的特性曲線方程為 h=25-1106q2, 管路特性曲線方程可近似表示為 he=10+1105qe2, 兩式中q的單位為m3/s，h的單位為m。試問兩泵如何組合才能使輸液量大？（輸水過程為定態(tài)流動）答：并聯(lián)組合輸送量大；q=0.00655m3/s2.3 其它流體輸送機械【2-8】現(xiàn)采用一臺三效單動往復泵，將敞口貯罐中密度為1250kg/m3的液體輸送到表壓力為1.28106kpa的塔內，貯罐液面比塔入口低10m，管路系統(tǒng)的總壓頭損失為2m。已知泵的活塞直徑為70mm，沖程為225mm，往復次數(shù)為200 1/min，泵的總效率和容積效率分別為0.9和0.95。試求泵的實際流量、壓頭和

22、軸功率。 答：q=0.494m3/min; h=116.4m; n=13.05kw【2-9】已知空氣的最大輸送量為14500kg/h，在最大風量下輸送系統(tǒng)所需的風壓為1600pa（以風機進口狀態(tài)計）。由于工藝條件的要求，風機進口與溫度為40、真空度為196pa的設備連接。試選合適的離心通風機。當?shù)卮髿鈮毫?3.3kpa。 答：通風機型號為4-72-11no.8c【2-10】15的空氣直接由大氣進入風機再通過內徑為800mm的水平管道送到爐底，爐底的表壓為10.8kpa?？諝廨斔土繛?0000m3/h（進口狀態(tài)計），管長為100mm（包括局部阻力的當量長度），管壁的絕對粗糙度可取為0.3mm。

23、現(xiàn)庫存一臺離心通風機，其性能如下表所示。核算此風機是否合用？當?shù)卮髿鈮簽?01.33kpa。 轉速/（r/min）風壓/pa風量/（m3/h）14501265021800答：合用【2-11】某單級雙缸雙動空氣壓縮機，活塞直徑為300mm，沖程為200mm，往復次數(shù)為480 1/min。壓縮機的吸氣壓力為9.807104pa，排氣壓力為34.32104pa。試計算該壓縮機的排氣量和軸功率。假設氣缸的余隙系數(shù)為8，排氣系數(shù)為容積系數(shù)的85，絕熱總效率為0.7?？諝獾慕^熱指數(shù)為1.4。 答：vmin=20.39m3/min；n=71.9kw【2-12】用三級壓縮將20的空氣從98.07103kpa壓

24、縮到62.8105pa，設中間冷卻器能把送到后一級的空氣冷卻到20，各級壓縮比相等。試求： （1）在各級的活塞沖程及往復次數(shù)相同情況下，各級氣缸直徑的比。（2）三級壓縮所消耗的理論功（按絕熱過程考慮，空氣絕熱指數(shù)為1.4，并以1kg計）。答：各級氣缸直徑比為16:4:1，w = 428.8kj第三章 非均相物系的分離3.1 顆粒及顆粒床層的特性4-1取顆粒試樣1000g，作篩分分析，所用篩號及篩孔尺寸見本題附表中第1、2列，篩析后稱取各號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習題4-1附表篩號篩孔尺寸,mm截流量,g篩號篩孔尺寸,mm截流量,g101

25、4202835481.6511.1680.8330.5890.4170.295040.080.0160260220651001502002700.2080.1470.1040.0740.05312060.030.020.010.0共計50042在截面積為1m2的圓筒中，分段填充直徑分別為0.5mm及5mm的球形顆粒各0.5m高，20的空氣從下向上通過固定床層，空塔速度為0.1m/s。假設床層空間均勻分割成邊長等于球粒直徑的方格，每一方格放置一個球粒，試計算:(1)兩段床層的空隙率和比表面積ab；(2)空氣流經(jīng)整個床層的壓降 ,pa。答：(1)=0.4764；ab細=6283m2/m3；ab粗=

26、628.3m2/m3； =452.9+9.1=462pa3.2 沉降分離3-3密度為2650kg/m3的球形石英顆粒在20空氣中自由沉降，計算服從斯托克斯公式的最大顆粒直徑及服從牛頓公式的最小顆粒直徑。 答：dmax=57.4m，dmin=1513m3-4在底面積為40m2的除塵室內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s3000kg/m3,操作條件下氣體的密度1.06kg/m3，粘度為210-5pas。試求理論上能完全除去的最小顆粒直徑。 答：d=17.5m3-5用一多層除塵室除去爐氣中的礦塵。礦塵最小粒徑為8 m，密度為4000kg/m3。除塵室長4.1m，寬

27、1.8m，高4.2m，氣體溫度為427，粘度為3.410-5pas，密度為0.5kg/m3。若每小時的爐氣量為2160標準m3，試確定降塵室內隔板的間距及層數(shù)。 答：h=80.8mm，n=513-6已知含塵氣體中塵粒的密度為2300kg/m3，氣體流量為1000m3/h、粘度為3.610-5pas、密度為0.674kg/m3，采用如圖3-7所示的標準型旋風分離器進行除塵。若分離器圓筒直徑為0.4m，試估算其臨界粒徑、分割粒徑及壓力降。 答：dc=8.04m，d50=5.73m，p=520pa3-7某旋風分離器出口氣體含塵量為0.710-3kg/標準m3，氣體流量為5000標準m3/h，每小時捕

28、集下來的灰塵量為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定結果列于本題附表中： 習題 3-7附表粒徑范圍/m05510102020303040405050在出口灰塵中所占地質量分率,%16252920721在捕集的灰塵中所占地質量分率,%4.41126.62018.711.33試求：（1）除塵效率；（2）繪出該旋風分離器的粒級效率曲線。（提示：作dip,i曲線）答：（1）086；（2）略3.3 過濾分離3-8在實驗室用一片過濾面積為0.1m2的濾葉對某種顆粒在水中的懸浮液進行實驗，濾葉內部真空度為500mmhg。過濾5min得濾液0.6l。若再過濾5min，可得濾液多少

29、？ 答：可再得濾液0.473l3-9以小型板框壓濾機對碳酸鈣顆粒在水中的懸浮液進行過濾實驗，測得數(shù)據(jù)列于本題附表中：已知過濾面積為0.093m2，試求：（1）過濾壓力差101.1kpa時的過濾常數(shù)k、qe及；（2）濾餅的壓縮性指數(shù)s；（3）若濾布阻力不變，試寫出此濾漿在過濾壓力差196.2kpa時的過濾方程式。習題2附表過濾壓強差p/kpa過濾時間/s濾液體積v/m3103.0502.2710-36609.1010-3343.417.12.2710-32339.1010-3答：（1）k=1.57210-5m2/s，qe=3.9110-3m3/m2，e=0.971s；（2）s=0.153；（3）

30、過濾方程式為：(q+3.54410-2)2=2.71410-5（+0.463）3-10用一臺bms50/810-25型板框壓濾機過濾某懸浮液，懸浮液中固相質量分率為0.139，固相密度為2200kg/m3，液相為水。每1m3濾餅中含500kg水，其余全為固相。已知操作條件下的過濾常數(shù)k=2.7210-5m2/s，qe=3.4510-3m3/m2，濾框尺寸為81081025，共38個框。試求：（1）過濾至濾框內全部充滿濾渣所需的時間及所得的濾液體積；（2）過濾完畢用0.8m2清水洗滌濾餅，求洗滌時間。洗水溫度及表壓與濾漿的相同。答：（1）=249s；v=3.935m3；（2）w=389s；3-1

31、1在3105pa的壓力差下對鈦白粉在水中的懸浮液進行過濾實驗，測得過濾常數(shù)k=510-5m2/s，qe=0.01m3/m2，又測得濾餅體積與濾液體積之比=0.08?，F(xiàn)擬用有38個框的bms50/810-25型板框壓濾機處理此料漿，過濾推動力及所用濾布也與實驗用的相同。試求：（1）過濾至框內全部充滿濾渣所需的時間；（2）過濾完畢以相當于濾液量1/10的清水進行洗滌，求洗滌時間；（3）若每次卸渣、重裝等全部輔助操作時間共需15min，求每臺過濾機的生產能力（以每小時平均可得多少m3濾餅計）。答：（1）=551s；（2）w=416s；（3）v=1.202m3（濾餅）/h3-12某懸浮液中固相質量分率

32、為9.3%，固相密度為3000kg/m3，液相為水。在一小型壓濾機中測得此懸浮液的物料特性常數(shù)k=1.110-4m2(satm)。濾餅的空隙率為40%。現(xiàn)采用一臺gp5-1.75型轉筒真空過濾機進行生產（此過濾機的轉鼓直徑為1.75m，長度為0.98m，過濾面積為5m2，浸沒角為120，轉速為0.5r/min），操作真空度為80.8kpa。已知濾餅不可壓縮，過濾介質阻力可以忽略。試求此過濾機的生產能力及濾餅厚度。答：q=12.51m3/h，濾餅厚度b=4.86mm3-13用板框過濾機在恒壓差下過濾某種懸浮液，濾框邊長為0.65m，已測得操作條件下的有關參數(shù)為：k=610-5m2/s，qe=0.

33、01m3/m2，=0.1m3/m2。濾餅不要求洗滌。其它輔助時間為20min，要求過濾機的生產能力為9m3/h，試計算：（1）至少需要幾個濾框n？（2）框的厚度l。答：（1）取28框；（2）l=54mm3.4 固體流態(tài)化技術3-14已知苯酐生產的催化劑用量為37400kg，床徑為3.34m，進入設備的氣速為0.4m/s，氣體密度為1.19kg/m3。采用側縫錐帽型分布板，求分布板的開孔率。答：開孔率為0.674%，取阻力系數(shù)=23-15平均粒徑為0.3mm的氯化鉀球形顆粒在單層圓筒形流化床干燥器中進行流化干燥。固相密度s=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)

34、。干燥介質可按60的常壓空氣查取物性參數(shù)。答：u=1.326m/s，ut/umf=32.3第四章 傳熱4.2 熱傳導4-1 平壁燃燒爐的平壁由三種材料構成。最內層為耐火磚，厚度為150mm，中間層為絕緣磚，厚度為290mm，最外層為普通磚，厚度為228mm。已知爐內、外表面溫度為1016和34，試求耐火磚和絕熱磚間以及絕熱磚和普通磚間界面的溫度。假設各層接觸良好。4-2 直徑為603mm的鋼管用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)測得鋼管外壁面溫度為-110，絕熱層外表面溫度為10。軟木和保溫灰的導熱系數(shù)分別為0.043和0.07w/(m. )，試求每米管長

35、的冷損失量。4-3 蒸汽管道外包扎有兩層導熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層，設外層的平均直徑為內層的兩倍。其導熱系數(shù)也為內層的兩倍。若將兩層材料互換位置，而假定其它條件不變，試問每米管長的熱損失將改變多少？說明在本題情況下，哪一種材料包扎在內層較為合適？4.4 傳熱過程計算4-4 在某管殼式換熱器中用冷水冷卻熱空氣。換熱管為252.5 mm的鋼管，其導熱系數(shù)為45 w/(m)。冷卻水在管程流動，其對流傳熱系數(shù)為2600 w/(m2)，熱空氣在殼程流動，其對流傳熱系數(shù)為52 w/(m2)。試求基于管外表面積的總傳熱系數(shù) 以及各分熱阻占總熱阻的百分數(shù)。設污垢熱阻可忽略。4-5 在一傳熱面積為40m2的

36、平板式換熱器中，用水冷卻某種溶液，兩流體呈逆流流動。冷卻水的流量為30000kg/h，其溫度由22升高到36。溶液溫度由115降至55。若換熱器清洗后，在冷、熱流體量和進口溫度不變的情況下，冷卻水的出口溫度升至40，試估算換熱器在清洗前壁面兩側的總污垢熱阻。假設：（1）兩種情況下，冷、熱流體的物性可視為不變，水的平均比熱容為4.174 kj/(kg)；（2）兩種情況下，i、o分別相同；（3）忽略壁面熱阻和熱損失。4-6 在套管換熱器中用水冷卻油，油和水呈并流流動。已知油的進、出口溫度分別為140和90，冷卻水的進、出口溫度分別為20和32。現(xiàn)因工藝條件變動，要求油的出口溫度降至70，而油和水的

37、流量、進口的溫度均不變。若原換熱器的管長為1m，試求將此換熱器管長增至若干米后才能滿足要求。設換熱器的熱損失可忽略，在本題所涉及的溫度范圍內油和水的比熱容為常數(shù)。 4-7 冷、熱流體在一管殼式換熱器中呈并流流動，其初溫分別為32和130，終溫分別為48和65。若維持冷、熱流體的初溫和流量不變，而將流動改為逆流，試求此時平均溫度差及冷、熱流體的終溫。設換熱器的熱損失可忽略，在本題所涉及的溫度范圍內冷、熱流體的比熱容為常數(shù)。4-8 在一管殼式換熱器中，用冷水將常壓下的純苯蒸汽冷凝成飽和液體。已知苯蒸汽的體積流量為1600 m3/h，常壓下苯的沸點為80.1，氣化潛熱為394kj/kg。冷卻水的入口

38、溫度為20，流量為35000kg/h，水的平均比熱容為4.17 kj/(kg)?？倐鳠嵯禂?shù)為450 w/(m2)。設換熱器的熱損失可忽略，試計算所需的傳熱面積。4-9 在一傳熱面積為25m2的單程管殼式換熱器中，用水冷卻某種有機物。冷卻水的流量為28000kg/h，其溫度由25升至38，平均比熱容為4.17 kj/(kg)。有機物的溫度由110降至65，平均比熱容為1.72 kj/(kg)。兩流體在換熱器中呈逆流流動。設換熱器的熱損失可忽略，試核算該換熱器的總傳熱系數(shù)并計算該有機物的處理量。4-10 某生產過程中需用冷卻水將油從105冷卻至70。已知油的流量為6000kg/h，水的初溫為22，

39、流量為2000kg/h?，F(xiàn)有一傳熱面積為10 m2的套管式換熱器，問在下列兩種流動型式下，換熱器能否滿足要求： （1） 兩流體呈逆流流動；（2） 兩流體呈并流流動。設換熱器的總傳熱系數(shù)在兩種情況下相同，為300 w/(m2)；油的平均比熱容為1.9 kj/(kg)，水的平均比熱容為4.17kj/(kg)。熱損失可忽略。4.5 對流傳熱系數(shù)關聯(lián)式4-11 在一逆流套管換熱器中，冷、熱流體進行熱交換。兩流體進、出口溫度分別為t1=20、t2=85；t1=100、t2=70。當冷流體流量增加一倍時，試求兩流體的出口溫度和傳熱量的變化情況。假設兩種情況下總傳熱系數(shù)不變，換熱器熱損失可忽略。4-12 試用因次分析法推導壁面和流體間自然對流傳熱系數(shù)的準數(shù)方程式。已知為下列變量的函數(shù)： 4-13 一定流量的空氣在蒸汽加熱器中從20加熱到80?？諝庠趽Q熱器的管內湍流流動。絕強為180kpa的飽和蒸汽在管外冷凝。現(xiàn)因生產要求空氣流量增加20，而空氣的進出口溫度不變，試問應采取什么措施才能完成任務，并作出定量計算。假設管壁和污垢熱阻可忽略。4-14 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，離開換熱器時甲烷溫度為30，換熱器外殼內徑為190mm，管束由37根192的鋼管組成，試求甲烷對管壁的對流傳熱系數(shù)。4-15 溫度為90的甲苯以15