化工原理作業(yè)答案Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式3．已知甲地區(qū)的平均大氣壓力為85.3kPa，乙地區(qū)的平均大氣壓力為101.33kPa，在甲地區(qū)的某真空設備上裝有一個真空表，其讀數(shù)為20kPa。若改在乙地區(qū)操作，真空表的讀數(shù)為多少才能維持該設備的的絕對壓力與甲地區(qū)操作時相同？解：（1）設備內(nèi)絕對壓力絕壓=大氣壓-真空度=（2）真空表讀數(shù)真空度=大氣壓-絕壓=5．如本題附圖所示，流化床反應器上裝有兩個U管壓差計。讀數(shù)分別為R1=500mm，R2=80mm，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(nèi)灌入一段水，其高度R3=100mm。試求A、解：（1）A點的壓力（2）B點的壓力13．如本題附圖所示，用泵2將儲罐1中的有機混合液送至精餾塔3的中部進行分離。已知儲罐內(nèi)液面維持恒定，其上方壓力為1.0133105Pa。流體密度為800kg/m3。精餾塔進口處的塔內(nèi)壓力為1.21105Pa，進料口高于儲罐內(nèi)的液面8m，輸送管道直徑為φ68mm4mm，進料量為20m3/h。料液流經(jīng)全部管道的能量損失為70J/kg，求泵的有效功率。解：在截面和截面之間列柏努利方程式，得整理為word格式整理為word格式整理為word格式19．用泵將2×104kg/h的溶液自反應器送至高位槽（見本題附圖）。反應器液面上方保持25.9×103Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓。管道為76mm×4mm的鋼管，總長為35m，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(nèi)液面與管路出口的距離為17m。若泵的效率為0.7，求泵的軸功率。（已知溶液的密度為1073kg/m3，黏度為6.310-4Pas。管壁絕對粗糙度可取為解：在反應器液面1-1，與管路出口內(nèi)側截面2-2，間列機械能衡算方程，以截面1-1，為基準水平面，得（1）式中z1=0，z2=17m，ub1≈p1=-25.9×103Pa(表)，p2=0(表)將以上數(shù)據(jù)代入式（1），并整理得=9.81×17+++=192.0+其中=（++）==1.656×105根據(jù)Re與e/d值，查得λ=0.03，并由教材可查得各管件、閥門的當量長度分別為整理為word格式整理為word格式整理為word格式閘閥（全開）：0.43×2m=標準彎頭：2.2×5m=故=(0.03×+0.5+4)=25.74J/kg于是泵的軸功率為===1.73kW20．如本題附圖所示，貯槽內(nèi)水位維持不變。槽的底部與內(nèi)徑為100mm的鋼質放水管相連，管路上裝有一個閘閥，距管路入口端15m處安有以水銀為指示液的U管壓差計，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計連接管內(nèi)充滿了水，測壓點與管路出口端之間的直管長度為20m。（1）當閘閥關閉時，測得R=600mm、h=1500mm；當閘閥部分開啟時，測得R=400mm、h=1400mm。摩擦系數(shù)可取為0.025，管路入口處的局部阻力系數(shù)取為0.5。問每小時從管中流出多少水（m3）？（2）當閘閥全開時，U管壓差計測壓處的壓力為多少Pa（表壓）。（閘閥全開時Le/d≈15，摩擦系數(shù)仍可取0.025。）解：（1）閘閥部分開啟時水的流量在貯槽水面1-1，與測壓點處截面2-2，間列機械能衡算方程，并通過截面2-2，的中心作基準水平面，得（a）式中p1=0(表)ub2=0，z2=0z1可通過閘閥全關時的數(shù)據(jù)求取。當閘閥全關時，水靜止不動，根據(jù)流體靜力學基本方程知（b）式中h=1.5m,R將已知數(shù)據(jù)代入式（b）得整理為word格式整理為word格式整理為word格式將以上各值代入式（a），即9.81×6.66=++2.13ub2解得水的流量為（2）閘閥全開時測壓點處的壓力在截面1-1，與管路出口內(nèi)側截面3-3，間列機械能衡算方程，并通過管中心線作基準平面，得（c）式中z1=6.66m，z3=0，ub1=0，p1==將以上數(shù)據(jù)代入式（c），即9.81×6.66=+4.81ub2解得再在截面1-1，與2-2，間列機械能衡算方程，基平面同前，得（d）式中z1=6.66m，z2=0，ub10，ub2=3.51m/s，p將以上數(shù)值代入上式，則解得p2=3.30×104Pa（表壓）第二章流體輸送機械1．用離心油泵將甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情況如本題附圖所示。啟動泵之前A、C兩壓力表的讀數(shù)相等。啟動離心泵并將出口閥調(diào)至某開度時，輸油量為39m3/h，此時泵的壓頭為38m。已知輸油管內(nèi)徑為100mm，摩擦系數(shù)為0.02；油品密度為810kg/m3整理為word格式整理為word格式整理為word格式習題1附圖習題1附圖解：（1）管路特性方程甲、乙兩地油罐液面分別取作1-1’與2-2由于啟動離心泵之前pA=pC,于是=0則又mh2/m5=2.5×10–2h2/m5則（qe的單位為m3/h）（2）輸油管線總長度m/s=1.38m/s于是m=1960m2．用離心泵（轉速為2900r/min）進行性能參數(shù)測定實驗。在某流量下泵入口真空表和出口壓力表的讀數(shù)分別為60kPa和220kPa，兩測壓口之間垂直距離為0.5m，泵的軸功率為6.7kW。泵吸入管和排出管內(nèi)徑均為80mm，吸入管中流動阻力可表達為（u1為吸入管內(nèi)水的流速，m/s）。離心泵的安裝高度為2.5m，實驗是在20℃，98.1kPa的條件下進行。試計算泵的流量、壓頭和效率。解：（1）泵的流量由水池液面和泵入口真空表所在截面之間列柏努利方程式（池中水面為基準面），得到整理為word格式整理為word格式整理為word格式將有關數(shù)據(jù)代入上式并整理，得m/s則m3/h=57.61m3/h(2)泵的揚程(3)泵的效率=68%在指定轉速下，泵的性能參數(shù)為：q=57.61m3/hH=29.04mP=6.7kWη5．用離心泵將真空精餾塔的釜殘液送至常壓貯罐。塔底液面上的絕對壓力為32.5kPa(即輸送溫度下溶液的飽和蒸汽壓)。已知：吸入管路壓頭損失為1.46m，泵的必需氣蝕余量為2.3m，該泵安裝在塔內(nèi)液面下3.0m處。試核算該泵能否正常操作。解：泵的允許安裝高度為式中則泵的允許安裝位置應在塔內(nèi)液面下4.26m處，實際安裝高度為–3.0m，故泵在操作時可能發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。為安全運行，離心泵應再下移1.5m。8．對于習題7的管路系統(tǒng)，若用兩臺規(guī)格相同的離心泵（單臺泵的特性方程與習題8相同）組合操作，試求可能的最大輸水量。解：本題旨在比較離心泵的并聯(lián)和串聯(lián)的效果。（1）兩臺泵的并聯(lián)解得：q=5.54×10–3m3/s=(2)兩臺泵的串聯(lián)解得：q=5.89×10–3m3/s=在本題條件下，兩臺泵串聯(lián)可獲得較大的輸水量21.2m3第三章非均相混合物分離及固體流態(tài)化2．用降塵室除去氣體中的固體雜質，降塵室長5m，寬5m，高4.2m，固體雜質為球形顆粒，密度為3000kg/m整理為word格式整理為word格式整理為word格式3。氣體的處理量為3000（標準）m3/h。試求理論上能完全除去的最小顆粒直徑。（1）若操作在20℃下進行，操作條件下的氣體密度為1.06kg/m3，黏度為1.8×10-5Pa?s。（2）若操作在420℃下進行，操作條件下的氣體密度為0.5kg/m3，黏度為3.3×10-5Pa?s。解：（1）在降塵室內(nèi)能夠完全沉降下來的最小顆粒的沉降速度為：設沉降在斯托克斯區(qū)，則：核算流型：原設滯流區(qū)正確，能夠完全除去的最小顆粒直徑為1.985×10-5m。（2）計算過程與（1）相同。完全能夠沉降下來的最小顆粒的沉降速度為：設沉降在斯托克斯區(qū)，則：核算流型：原設滯流區(qū)正確，能夠完全除去的最小顆粒直徑為4.132×10-5m。3．對2題中的降塵室與含塵氣體，在427℃下操作，若需除去的最小顆粒粒徑為10μm，試確定降塵室內(nèi)隔板的間距及層數(shù)。解：取隔板間距為h，令則（1）整理為word格式整理為word格式整理為word格式10μm塵粒的沉降速度由（1）式計算h∴層數(shù)取18層核算顆粒沉降雷諾數(shù)：核算流體流型：10．板框壓濾機過濾某種水懸浮液，已知框的長×寬×高為810mm×810mm×42mm，總框數(shù)為10，濾餅體積與濾液體積比為=0.1，過濾10min，得濾液量為1.31m3，再過濾10min，共得濾液量為1.905m3，試求（1）濾框充滿濾餅時所需過濾時間；（2）若洗滌與輔助時間共45min，求該裝置的生產(chǎn)能力(以得到的濾餅體積計)。解：（1）過濾面積由恒壓過濾方程式求過濾常數(shù)聯(lián)立解出，恒壓過濾方程式為代入恒壓過濾方程式求過濾時間（2）生產(chǎn)能力11．在Pa壓力下對硅藻土在水中的懸浮液進行過濾試驗，測得過濾常數(shù)整理為word格式整理為word格式整理為word格式K=5×10-5m2/s，qe=0.01m3/m2，濾餅體積與濾液體積之比υ=0.08?，F(xiàn)擬用有38個框的BMY50/810-25型板框壓濾機在Pa壓力下過濾上述懸浮液。試求：（1）過濾至濾框內(nèi)部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的清水洗滌濾餅，求洗滌時間；（3）若每次卸渣、重裝等全部輔助操作共需15min，求過濾機的生產(chǎn)能力（m3濾液/h）。解：（1）硅藻土，，可按不可壓縮濾餅處理，與無關時，，，，代入恒壓過濾方程式求過濾時間（2）洗滌（3）生產(chǎn)能力7．在一傳熱面積為25m2的單程管殼式換熱器中，用水冷卻某種有機溶液。冷卻水的流量為28000kg/h，其溫度由25℃升至38℃，平均比熱容為4.17kJ/(kg·℃)。有機溶液解：kJ/(kg·℃)求有機物110→65水38←25整理為word格式整理為word格式整理為word格式7240