《化工原理》总复习题《化工原理》总复习题.doc

一、在如图所示的管路系统中，有一直径为Ф38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其中装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量流量，流量系数C0为0.63，流体流经孔板流量计的永久压降为6×104Pa，AB段摩擦系数λ为0.022，试计算： （1）流体流经AB段的压强差； （2）若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。 已知：操作条件下所输送液体的密度为870kg/m3，U形管中的指示液为汞，其密度为13600 kg/m3。 孔板流量计 A B R = 0.6m 解：（1） （m3/h） （m/s） 列A、B间柏努利方程 ZA = ZB uA = uB （J/kg） （Pa） （2）有效功: Ne = Nη= 800×0.62 = 496 (W) AB段所消耗的功率: Nf = VρΣhf = 6.285×870×110.7 / 3600 = 168.1 (W) 二、用板框过滤机来过滤某悬浮液。已知过滤面积为10m2，操作压力0.2MPa（表压）。一个过滤周期内过滤15分钟后，共得滤液2.91m3（介质阻力不计，滤饼不可压缩）。用滤液量的10%（体积比）的洗水进行横穿洗涤。 试问：（1）若已知该过滤机的生产能力为4.8m3/h，计算洗涤及辅助时间。 （2）若过滤时间与滤液量均不变，而操作压力降至0.1MPa（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？ （3）如改用转筒真空过滤机，若其在一个操作周期内共得滤液量0.2 m3，该过滤机的转速为多少方能维持生产能力不变？ 解：（1） V2 = KA2τ （min） （min） τD = 36.48 – 15 – 12 = 9.48（min） （2） V2 = KA2τ V2 = K′A′2τ KA2 = K′A′2 A′= 1.414A = 1.414×10 = 14.14（m2） ΔA = 14.14 – 10 = 4.14（m2） （3） （rpm） 三、温度为20℃、比热为2.1kJ/kg℃的溶剂以5000kg/h的流率流过套管换热器内管，被加热至64℃，环隙内为170℃的饱和水蒸气冷凝。蒸气冷凝潜热为2054kJ/kg。换热器内管直径Ф108×10mm，总长12m，材料为钢。试计算 （1）蒸气用量； （2）总传热系数；（以内管外表面为基准） （3）如果将内管改为Ф152×10mm的钢管，其它条件不变，求所需管长。 假设两种情况下蒸气冷凝传热系数均为10000W/m2K，液体在管内均为湍流，不考虑污垢热阻及热损失。钢的导热系数λ= 45W/m℃。 解：（1）Q = m2Cp2 (t2 – t1) = 5000/3600×2.1×103×(64 - 20) = 128.3 (kW) (kg/s) = 224.9 (kg/h) （2） （℃） Ao = πdol = 3.14×0.108×12 = 4.07 (m2) Q = KoAoΔtm (W/m2℃) （3） dm = (di + do)/2 = (88 + 108)/2 = 98 (mm) (W/m2℃) = 0.482×336.6 = 162.2 (W/m2℃) = (+)/2 = (132 + 152)/2 = 142 (mm) (W/m2℃) Q = Ko′Ao′Δtm ( m2) (m) 四、某流化床燃烧炉直径为1m，操作中测的底部和顶部压强差为425mmH2O，距底0.3m处与底部的压强差为150 mmH2O，气体（操作条件下）的密度为1.165kg/m3。颗粒密度为1250 kg/m3。试计算：床层高度及操作状况下床层的空隙率。 解： 由