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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流化工原理(1)-作业题文.精品文档.绪论1.从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。(1) 水的粘度m=0.00856g/(cms)(2) 密度r=1386kgfs2/m4(3) 某物质的比热容cp=0.24BTU/(lbF)(4) 传质系数KG=34.2kmol/(m2hatm)(5) 表面张力s=74dyn/cm(6) 导热系数l=1kcal/(mhK)2. 湿物料原来含水16%(wt%)，在干燥器中干燥至含水0.8%，试求每吨物料干燥出的水量。第一章流体流动1. 已知甲地区的平均大气压力为85.30kPa，乙地区的平均大气
2、压力为101.33kPa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20kPa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的绝对压力与甲地区操作时相同？第2题图2. 用一复式U管压差计测定水流管道A、B两点的压差，压差计的指示液为汞，两段汞柱之间放的是水，今若测得h1=1.2m，h2=1.3m，R1=0.9m，R2=0.95m，问管道中A、B两点间的差压DpAB为多少？(先推导关系式，再进行数字运算)。3. 在稳定流动系统中，水连续从粗管流入细管。粗管内径d1=10cm，细管内径d2=5cm，当流量为4103m3/s时，求粗管内和细管内水的流速？4.高位槽内的水面高于地面8m，水从
3、1084mm的管路中流出，管路出口高于地面2m。在本题中，水流经系统的能量损失可按hf=6.5u2计算，其中u为水在管内的流速，试计算： （1）AA截面处水的流速；第4题图 （2）出口水的流量，以m3/h计。5. 将高位槽内料液向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压头损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？6. 用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器进料口高于贮槽
4、内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。管路直径为60mm。第6题图第5题图 7. 90的水流入内径为20mm的管内，欲使流动呈层流状态，水的流速不可超过哪一数值？若管内流动的是90的空气，则这一数值又为多少？第8题图8每小时将2104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽（见图）。反应器液面上方保持26.7103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管路为764mm钢管，总长50m，管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（=4）、五个标准弯头。反应器内液面与管出口的距离为15m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。溶液=1073 kg/m3，
5、=6.3104Pas，=0.3mm。9用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送到敞口高位槽。输送流量为0.1m3/min，输送管路为383mm无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，在压送过程中设位差不变。管路总长20m，设有一个闸阀（全开），8个标准90弯头。求压缩空气所需的压强为多少（表压）？硫酸为1830kg/m3，为0.012Pas，钢管的为0.3mm。10粘度为0.03 Pas、密度为900 kg/m3的液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视作不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度）。当阀全关时，阀前、后的
6、压力表读数分别为8.82104Pa和4.41104Pa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求： （1）管路的流量； （2）阀前、阀后压力表的读数有何变化？ 第9题图 第10题图11.用内径为300mm的钢管输送20的水，为了测量管内水的流量，采用了如图所示的安排。在2m长的一段主管路上并联了一根直径为603.5mm的支管，其总长与所有局部阻力的当量长度之和为10m。支管上装有转子流量计，由流量计上的读数知支管内水的流量为2.72m3/h。试求水在主管路中的流量及总流量。设主管路的摩擦系数为0.018，支管路的摩擦系数为0.03。第11题图 第12题图12. 如图，20软水
7、由高位槽分别流入反应器B和吸收塔C中，器B内压力为0.5atm(表压)，塔C中真空度为0.1atm，总管为f573.5mm，管长(20+ZA)m，通向器B的管路为f252.5mm，长15m。通向塔C的管路为f252.5mm，长20m(以上管长包括各种局部阻力的当量长度在内)。管道皆为无缝钢管，粗糙度可取为0.15mm。如果要求向反应器供应0.314kg/s的水，向吸收塔供应0.471kg/s的水，问高位槽液面至少高于地面多少？13. 用皮托管测量内径300mm管道内空气的质量，将皮托管插至管道的中心线处。已知测量点处的温度为20，真空度为490Pa，当地大气压为98.66kPa。U型管压差计的
8、指示液为水，密度为998kg/m3，测得的读数为100mm。试求空气的质量流量。14. 在f382.5mm的管路上装有标准孔板流量计，孔板的孔径为16.4mm，管中流动的是20的甲苯，采用角接取压法用U型管压差计测量孔板两侧的压力差，以水银为指示剂，测压连接管管中充满甲苯。现测得U型管压差计的读数为600mm，试计算管中甲苯的流量为多少（kg/h）？第二章 流体输送机械1. 用离心泵将A池中20的清水送至高位槽B。两液面均为敞口且保持恒定高度差12m。管路内径50mm，总长度（包括管件、阀门的当量长度）为80m，摩擦系数为0.024。管路上安装一孔板流量计，其局部阻力系数为7.6。水的输送量为
9、18.6m3/h。试求：（1）管路特性方程；（2）泵的有效功率。2. 如图所示的实验装置上，于2900r/min转速下用20的清水在常压下测定离心泵的性能参数。测得一组数据如下：泵入口真空表的读数为68kPa，泵出口压力表读数为262kPa；两测压口之间的垂直距离h0=0.4m；电动机功率为2.5kW，电动机的传动效率为96%；在泵的排出管路上孔板流量计U管压差计读数R=0.6m，指示液为汞（密度为13600kg/m3），孔流系数C0=0.62，孔径d0=0.03m；泵的吸入管和排出管内径分别为80mm和50mm。试求该泵在操作条件下的流量、压头，轴功率和效率，并列出泵的性能参数。3. 用离心
10、泵向密闭高位槽输送清水（r=1000 kg/m3）。在规定转速下，泵的特性方程为H=44-8.0104 Vs单位为m3/s密闭容器的表压为118kPa，高位槽与水池液面保持恒定位差14m，管路中全部流动阻力为hf=1.10105 Vs单位为m3/s试求：（1）泵的流量、压头和轴功率（泵的效率为82%）；（2）若改送r=1200 kg/m3的碱液（其他性质和水相近，且其他条件均不变），泵的流量、压头和轴功率。4. 如附图，用离心泵将30的水由水池送到吸收塔内。已知塔内操作压力为500kPa(表压)，要求流量为65 m3/h，输送管是f1084mm钢管，总长40m，其中吸入管路长6m，局部阻力系数
11、总和x1=5；压出管路的局部阻力系数总和x2=15。(a) 试通过计算选用合适的离心泵。(b) 泵的安装高度是否合适？大气压为760mmHg。(c) 若用图中入口管路上的阀来调节流量，可否保证输送系统正常操作？管路布置是否合理？为什么？5. 教材P85作业题2-7。6. 要用通风机从喷雾干燥器中排气，并使器内维持15mmH2O的负压，以防粉尘泄漏到大气中。干燥器的气体出口至通风机的入口之间的管路阻力共为155 mmH2O。通风机出口的动压可取为15mmH2O。干燥器所送出的湿空气密度为1.0kg/m3。试计算风机的全风压(折算为“标准状况”后的数值)。7. 30及1atm的空气要用往复压缩机压
12、缩到150atm，处理量为3.5m3/min(以标准状态下的体积计)。问应采用几级压缩？若每级的绝热效率均为85%，求所需轴功率。又求从第1级气缸送出的空气温度。第三章 机械分离与固体流态化 1. 采用降尘室回收20空气中所含的球形固体颗粒，空气流量为1m3/s。降尘室底面积为10m2，宽和高均为2m。已知固体的密度为1800kg/m3。求： （1）理论上能完全除去的最小颗粒直径；（43mm） （2）在原降尘室内设置20层水平隔板后，可分离的最小颗粒直径。（9.4mm）2. 用标准旋风分离器处理含尘气体，气体流量为0.4m3/s，粘度为3.610-5Pas，密度为0.674kg/m3，气体中尘
13、粒的密度为2300 kg/m3。若旋风分离器圆筒直径为0.4m。试估算其临界粒径及压降。3. 在实验室里用面积0.1m2的滤液对某悬浮液进行恒压过滤实验，操作压力差为67kPa，测得过滤5min后得滤液1L，再过滤5min后，又得滤液0.6L。求过滤常数K和Ve，并写出恒压过滤方程式。4. 用10个框的板框式过滤机恒压过滤某悬浮液，滤框尺寸为635mm635mm25mm。已知操作条件下过滤常数K=210-5m2/s，qe=0.01m3/m2，滤饼与滤液体积之比为0.06。试求滤框充满滤饼所需时间及所得滤液体积。5. 用一小型压滤机对某悬浮液进行过滤实验，操作真空度为400mmHg。测得，K=4
14、10-5m2/s，qe=0.007m3/m2，滤饼与滤液体积之比为0.2。现用一台GP5-1.75型转筒真空过滤机在相同压力差下进行生产（过滤机的转鼓直径为1.75m，长度为 0.9m，浸没角度为120），转速为1r/min。已知滤饼不可压缩。试求此过滤机的生产能力及滤饼厚度。第五章 传热1. 某平壁燃烧炉由一层厚100mm的耐火砖和一层厚80mm的普通砖砌成，其导热系数分别为1.0W/(m)及0.8 W/(m)。操作稳定后，测得炉壁内表面温度为700，外表面温度为100。为减小燃烧炉的热损失，在普通砖的外表面增加一层厚度为30mm，导热系数为0.03 W/(m)的保温材料。待操作稳定后，又测
15、得炉壁内表面温度为900，外表面温度为60。设原有两层材料的导热系数不变。试求：(1)加保温层后炉壁的热损失比原来减少的百分数；（2）加保温层后各层接触面的温度。答案：（1）76.7%；（2）830、7602. 外径为159mm的钢管，其外依次包扎A、B两层保温材料，A层保温材料的厚度为50mm，导热系数为0.1 W/(m)，B层保温材料的厚度为100mm，导热系数为1.0 W/(m)，设A的内层温度和B的外层温度分别为170和40，试求：（1）每米管长的热损失；（2）若将两层材料位置互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少。3. 在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为f252.5m
16、m的钢管，其导热系数为45 W/(m)。冷却水在管程流动，其对流传热系数为2600 W/(m2)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52 W/(m2)。试求：（1）基于管外表面积的总传热系数K；（2）计算各分热阻占总热阻的百分数，忽略污垢热阻。4. 在一传热面积为25m2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28000kg/h，其温度由25升至38，平均比热容为4.174kJ/(kg)。有机溶液的温度由110降至65，平均比热容1.72 kJ/(kg)。两流体在换热器中呈逆流流动。设换热器的热损失可忽略，试求：（1）该换热器的总传热系数K；（2）有机溶液的处理量。5. 在一列
17、管换热器中，用初温为30的原油将重油由180冷却至120。已知重油和原油的流量分别为1104kg/h和1.4104 kg/h。比热分别为0.52kcal/(kg)和0.46kcal/(kg)，传热系数K=100kcal/(m2h），试分别计算并流和逆流时换热器所需传热面积。 6. 用175的油将300kg/h的水由25加热至90。已知油的比热为2.1kJ/(kg)，其流量为360 kg/h，今有以下两个换热器，传热面积均为0.8m2。换热器1：K1=625W/(m2K)，单壳程，双管程；换热器2：K2=500W/(m2K)，单壳程，单管程；为保证满足所需的传热量应选用那一个换热器？7. 在一传
18、热面积为12.5m2的逆流套管换热器中，用冷水冷却热油。已知冷水的流量为2400kg/h，进口温度为30；热油的流量为8600kg/h，进口温度为120。水和热油的平均比热容分别为4.18kJ/(kgK)及1.9 kJ/(kg)。试求：（1）分别计算水和油的出口温度；（2）换热器的传热速率Q。8. 一传热面积为10m2的逆流换热器，用流量为0.9kg/s的油将0.6kg/s的水加热，已知油的比热为2.1kJ/(kgK)，水和油的进口温度分别为35和175，该换热器的传热系数为425W/(m2K)，试求此换热器的效率，又若水量增加20%，传热系数可近似为不变，此时水的出口温度为多少？9. 在内径
19、为20mm，长度为2m的圆形管内把常压空气由20加热到100，空气的平均流速为30m/s，试求管壁对空气的对流传热系数。（115 W/(m2)）10. 列管换热器的列管内径为15mm，长度2.0m。管内有冷冻盐水（25%CaCl2）流过，其流速为0.3m/s，温度自-5升至15。假定管壁的平均温度为20，试计算管壁与流体间的对流传热系数。（447 W/(m2K)）11. 常压空气在装有圆缺形挡板的列管换热器壳程流过。已知管子尺寸为f383mm，正方形排列，中心距为51mm，挡板距离为1.45m，换热器外壳内径为2.8m，空气流量为4104m3/h，平均温度为140，试求空气的对流传热系数。12
20、. 常压水蒸气在一f252.5mm，长为3m，水平放置的钢管外冷凝。钢管外壁的温度为96，试计算水蒸气冷凝时的对流传热系数。若此钢管改为垂直放置，其对流传热系数又为多少？由此说明工业上的冷凝器应如何放置？13. 某厂需用196 kPa (绝压)的饱和水蒸汽将常压空气由20加热至90，空气量为5200m3/h(标准情况)。今仓库有一台单程列管换热器，内有f383mm钢管151根，管长3m，若壳程水蒸汽冷凝的对流传热系数可取104W/(m2K)，两侧污垢热阻及管壁热阻可忽略不计，试核算此换热器能否满足要求。 14. 用196 kN/m2(表压)的饱和水蒸汽将20的水预热至80，水在列管换热器管程以
21、0.6m/s流速流过，管子的尺寸为f252.5。设水侧污垢热阻为610-4m2K/W，蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，水蒸汽冷凝a1=104W/(m2K)，试求： 此换热器的传热系数； 设操作一年后，由于水垢积累，换热能力降低，出口水温只能升至70，试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻(水蒸气侧的对流传热系数可认为不变)。15. 试求直径d=70mm、长l=3m的钢管(其表面温度t1=227)的辐射热损失。假定此管被置于：(a)很大的红砖屋里，砖壁温度t2=27；(b)截面为0.30.3m2的砖槽里，t2=27，两端面的辐射损失可以忽略不计。16. 两块相互平行的黑体长方形平板。其尺寸位12m2。间距为1m。若两平板的表面温度分别为727及227。试计算两平板间的辐射传热量。