2014年化工原理（上）复习题-1

2014年化工原理（上）复习题

1-1、如附图所示，有一高位槽输水系统，管径为?57mm?3.5mm。已知水在管路中流动的机械能损u2失为?hf?45? (u为管内流速)。试求水的流量为多少m3/h。欲使水的流量增加20%，应将高位

2槽水面升高多少米？

1-2、如附图所示，用离心泵输送水槽中的常温水。泵的吸入管为?32mm?2.5mm，管的下端位于水

u2面以下2m，并装有底阀与拦污网，该处的局部压头损失为8?。若截面2?2'处的真空度为39.2kPa，

2g1u2由1?1'截面至2?2'截面的压头损失为?。试求：(1)吸入管中水的流量，m3/h；(2)吸入口1?1'截

22g面的表压。

1-3、把内径为20mm、长度为2m的塑料管（光滑管），弯成倒U形，作为虹吸管使用。如习题1-31附图所示，当管内充满液体，一端插入液槽中，另一端就会使槽中的液体自动流出。液体密度为

1000kg/m3，黏度为1mPa?s。为保持稳态流动，使槽内液面恒定。要想使输液量为1.7m3/h，虹吸管

出口端距槽内液面的距离h需要多少米？

1-4、如附图所示，在水塔的输水管设计过程中，若输水管长度由最初方案缩短25%，水塔高度不变，试求水的流量将如何变化？变化了百分之几？水在管中的流动在阻力平方区，且输水管较长，可以忽略局部摩擦阻力损失及动压头。

1-5、用?168mm?9mm的钢管输送流量为60000kg/h的原油，管长为100km，油管最大承受压力为15.7MPa。已知50℃时油的密度为890kg/m3，黏度为181mPa?s。假设输油管水平铺设，其局部摩擦

阻力损失忽略不计，试问为完成输油任务，中途需设置几个加压站？

1-6、如附图所示的常温下操作的水槽，下面的出水管直径为?57mm?3.5mm。当出水阀全关闭时，压力表读数为30.4kPa。而阀门开启后，压力表读数降至20.3kPa。设压力表之前管路中的压头损失为0.5m水柱，试求水的流量为多少m3/h?

2-1、某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m3/h，泵出口压力表读数为350kPa，泵入口真空表读数为30kPa。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm，吸入管与压出管内径分别为350mm及310 mm，试求泵的扬程。

2-2、某台离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18m3/h，扬程为20m(H2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min时，泵的流量与扬程将变为多少？

2-3、用离心泵将水由敞口低位槽送往密闭高位槽，高位槽中的气相表压为98.1kPa，两槽液位相差4m且维持恒定。已知输送管路为?45mm×2.5mm，在泵出口阀门全开的情况下，整个输送系统的总长为20m（包括所有局部阻力的当量长度），设流动进入阻力平方区，摩擦系数为0.02。在输送范围内该离心泵的特性

2方程为H?28?6?105qV（qV的单位为m3/s，H的单位为m）。水的密度可取为1000kg/m3。试求：（1）离

心泵的工作点；（2）若在阀门开度及管路其他条件不变的情况下，而改为输送密度为1200 kg/m3的碱液，则离心泵的工作点有何变化？

2-4、用离心泵输送80℃热水，今提出如下两种方案（见如下附图）。若两方案的管路长度（包括局部阻力的当量长度）相同，离心泵的汽蚀余量?h?2m。试问这两种流程方案是否能完成输送任务？为什么？环境大气压力为101.33已知：水在80℃时饱和蒸气压pV?47.38kPa，密度??971.8kg/m3 kPa。

2-5、有一台离心泵的额定流量为16.8m3/h，扬程为18m。试问此泵是否能将密度为1060kg/m3，流量为250L/min的液体，从敞口贮槽向上输送到表压为30kPa的设备中？敞口贮槽与高位设备的液位垂直距离为8.5m。管路的管径为?75.5mm?3.75mm，管长为124m（包括直管长度与所有管件的当量长度），摩擦系数为0.03。

4-1、用板框压滤机过滤某悬浮液，共有20个滤框，每个滤框的两侧有效过滤面积为0.85m2，试求1小时过滤所得滤液量为多少m3。

?5?2已知过滤常数K?4.97?10m2/s,q.64?10m3/m2 e?14-2、用板框压滤机过滤某悬浮液，恒压过滤l0min，得滤液10m3。若过滤介质阻力忽略不计，试求：(1)过滤1h后的滤液量；(2)过滤1h后的过滤速率dV/d?。

4-3、用叶滤机处理某种悬浮液，先以等速过滤20min，得滤液2m3。随即保持当时的压力差再过滤20min，

问共得滤液多少m3？若该叶滤机每次卸渣、重装等全部辅助共需20min，求滤液日产量？滤布阻力可以忽略。

5-1、密度为2500kg/m3的玻璃球在20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。试求在这两种介质中

沉降的颗粒直径的比值，假设沉降处于斯托克斯定律区。 已知：20℃时水与空气的密度及黏度分别为

?w?998.2 kg/m3,?w?1.004?10?3Pa?s ?a?1.205kg/m3,?a?1.81?10?5Pa?s

5-2、有一重力沉降室，长4m，宽2m，高2.5m，内部用隔板分成25层。炉气进入除尘室时的密度为0.5kg/m3，黏度为0.035mPa?s。炉气所含尘粒的密度为4500kg/m3。现要用此降尘室分离100?m以上的颗粒，试求可处理的炉气流量。

5-3、降尘室的长度为10m，宽为5m，其中用隔板分为20层，间距为100mm，气体中悬浮的最小颗粒直径为10?m，气体密度为1.1kg/m3，黏度为21.8?10?6Pa?s，颗粒密度为4000kg/m3。试求：(1)最小颗粒的沉降速度；(2)若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s? (3)此降尘室每小时能处理多少m3的气体？

5-4、密度为3450kg/m3的某金属球形颗粒在20℃空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径？空气ρ=1.2kg/m3，μ=18.1﹡10-6Pa.s

6-1、用绝对压力为300kPa的饱和水蒸气将体积流量为80m3／h的苯胺从80℃加热到100℃。苯胺在平均温度下的密度为955kg/m3，比热容为2.31kJ/( kg?℃)。试计算：(1)水蒸气用量(kg/h)；(2)当总传热系数为800W／已知绝对压力为300kPa的饱和水的汽化热r?2168kJ/kg，(m2?℃)时所需传热面积。饱和温度T=133.3℃.

6-2、有一套管式换热器，内管为?180mm?10mm的钢管，内管中有质量流量为3000kg/h的热水，从90℃冷却到60℃。环隙中冷却水从20℃升到50℃。总传热系数K?2000W/(m2?℃)。试求：(1)冷却水用量；(2)并流流动时的平均温度差及所需传热面积；(3)逆流流动时的平均温度差及所需传热面积。已知冷水的比热cp2?4.174 kJ/(kg?℃)；热水的比热cp1?4.191 kJ/(kg?℃)

(m2?K)，内管外侧流体的对流传热6-3、在一套管换热器中，内管中流体的对流传热系数?1?200W／(m2?K)。已知两种流体均在湍流条件下进行换热。试回答下列两个问题：(1)假设内系数?2?350W／管中流体流速增加一倍；(2)假设内管外侧流体流速增加两倍。其他条件不变，试问总传热系数增加多少？以百分数表示。管壁热阻及污垢热阻可不计。

6-4、有一钢制套管式换热器，质量流量为2000kg/h的苯在内管中，从80℃冷却到50℃。冷却水在

(m2?K)，管壁对水的对流传热系数环隙中从15℃升到35℃。已知苯对管壁的对流传热系数为600W／

为1000W/(m2?K)。计算总传热系数时，忽略管壁热阻，按平壁计算。试回答下列问题：(1)计算冷却水消耗量；(2)计算并流流动时所需传热面积；(3)如改变为逆流流动，其他条件相同，所需传热面积将有何变化？已知在定性温度下本的比热cp1?1.86kJ/?kg?K?，水的比热cp2?4.179kJ/?kg? K? 6-5、有一套管式换热器，内管为?57mm?3mm，外管为?114mm?4mm。内管中有流量为4000kg/h的苯被加热，进口温度为50℃，出口温度为80℃。套管的环隙中有绝对压力为200kPa的饱和水蒸气冷凝放热，冷凝的对流传热系数为104W/(m2?K)。已知内管的内表面污垢热阻为0.0004m2?K/W，管壁热阻及管外侧污垢热阻均不计。试计算：(1)加热水蒸气用量？(2)管壁对苯的对流传热系数？ 已知苯在定性温度下热容cp2?1.84kJ/(kg?K)，??832kg/m3, ??0.38mPa?s, ??0.13 W／?m? K?； 绝对压力为200kPa的饱和水蒸气r?2205 kJ/kg,T?120.2℃

6-6、有一外径为l00mm的水蒸气管，水蒸气温度为160℃。为了减少热量损失，在管外包覆厚度各为25mm的A、B两层绝热材料保温层，A与B的热导率分别为0.15与0.05W／(m?K)。试计算哪一种材料放在内层好。周围空气温度为20℃，保温层外表面对周围空气的对流（包括热辐射）传热系数??15W/(m2?℃)。保温层内表面温度在两种情况下都等于水蒸气温度。

分析题：

1、相对于单效蒸发来讲多效蒸发是如何提高蒸发操作的经济性的？其缺陷是什么（从生产强度分析）？

2、多效蒸发的流程有哪些？各自的优点、缺点是什么？

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