化工原理习题集.pptVIP

习题1：用离心泵将水池内水送至高位 槽，两液面恒定，其流程如本题附图 所示。输水管路直径为Φ55mm×2.5 mm，系统的全部管路长27.64m，总 的局部阻力损失可表示为 。 绝对粗糙度可取作0.068 mm，汞柱压 差计读数分别为R1=50 mm及R2=1200 mm，其他有关尺寸如图中标注。汞 的密度为13600kg/m3,水的密度为1000 kg/m3，黏度为1mpa s。试求： (1)管内水流速 (2)泵的轴功率(效率为71%) 解: (1)由 解得λu2=0.1028 m2/s2 （A）。 设λ＝0.02，由(A)求得u=2.27 m/s。由ε/d ＝0.068/50 =0.00136 0.005，Re=ρud/μ=1.135×105 4000,查表或代 入式(1-60)可求得λ’=0.024。可见初设值偏小，需进行试差计算。 设λ’＝0.024，由(A)求得u=2.07 m/s。Re=ρud/μ=1.035×105 查表或代入式(1-60)可求得λ’’=0.024。表明第二次所得结果较为 准确。因此λ＝0.024，u=2.07 m/s。 (2)在1-1与2-2两截面间阻力损失： 由连续方程得 又 可得泵的轴功率为： (3)由 习题2：在25℃下对每升水中含25g某种颗粒的悬浮液进行了两次 过滤实验。根据实验数据整理各段时间间隔的 与相应的q值。 在直角坐标纸上以 为纵轴、q为横轴，标绘出 －q的阶梯形 函数关系，再经各阶梯水平线段中点作直线，所得直线斜率及截 距见下表。 解：由公式知直线斜率为2/K，截距为2qe/K，由此可求出K，qe。又根据 可求出θe 。结果列于下表。 过滤面积A=（0.635）2×2×26=21m2 滤框总容积=（0.635）2×0.025×26=0.262m3 已知1m3滤饼的质量为1930kg，设其中含水x kg，则 (1930-x)/2930 + x/1000 = 1 解得 x=518kg 故知1m3滤饼中的固相质量为 1930－518=1412kg 生成1m3滤饼所需的滤浆质量为 1412×(1000＋25)/25 =57892 kg 则1m3滤饼所对应的滤液质量为 57892－1930=55962 kg 1m3滤饼所对应的滤液体积为 55962/1000=55.962 m3 由此可知，滤框全部充满时的滤液体积为 V=55.96×0.262=14.66m3 又根据过滤方程V2+2VVe=KA2θ,并将已知的 K=1.678×10-4 m2/s, Ve=qeA=0.0217×21＝0.4557 m3及 V=14.66 m3代入，可得θ＝3085 s。 又最终过滤速度 可得(dV/dθ)e=2.447×10-3 m3/s。 已知洗涤用水Vw＝0.08V=0.08×14.66＝1.173 m3，且板式过滤 机横穿洗涤时，洗涤速度为最终过滤速度的1/4，则 又知θR=15×60＝900 s，则生产能力Q=3600V/θc =3600V/(θ+θw+θR)=8.942 m3（滤液）/h 讨论：所得Q是否为最大生产能力？即所采用操作周期是否为 最佳操作周期？ 此题Ve/V＝ 0.4557/14.66 =0.031，故可不考 虑过滤介质阻力。此时最佳操作周期应为θ＋θW＝θR,显然 在现有操作条件下，压滤机的框稍厚，若充满框才停止过滤， 则过滤时间稍长，没有达到最优化要求。那么如何求每周期最 适宜的滤饼厚度，及可达到的最大生产能力？（课后完成，参 考例题3-7） 习题3：用196 Kpa(表)的饱和水蒸气将20℃的水预热至80 ℃， 水在列管式换热器的管程以0.6m/s的流速流过，管子尺寸 Φ25mm×2.5 mm。设水侧污垢热阻为6×10－4 m2 K /W，蒸气侧 污垢热阻和管壁热阻可忽略，水蒸气冷凝α2=104 W/(m2 K),试求：(1)此换热器的传热系数 (2)若运行1年后，由于水垢积累，换热能力降低，出水温度 只能为70 ℃，试求此时传热系数及污垢热阻。已知饱和水蒸气压 强p＝100～1200(Kpa,绝)时，饱和温度ts与p