【正文】 100mm 的光滑管管路上，安裝有 4 個標(biāo)準(zhǔn) 90186。輸送管道為 φ59mm3mm 的鋼管（光滑管），管長共計 ，管路系統(tǒng)有 10 個 90o 標(biāo)準(zhǔn)彎頭，全開閘閥 2 個，搖板式止逆閥 1 個，試求泵所需要的揚(yáng)程（水柱高度表示）。（貯槽液面維持恒定） 解：貯槽液面維持恒定，故本題屬于定態(tài)流動 取 11’面（貯槽的液面）為基準(zhǔn)面，在 11’與 22’面（管道與噴頭連接處）間列柏努利方程，即： fhuρpgzHeuρpgz ???????? 2222222111 其中： z1=0 u1≈0 p1=0（表壓） z2=16m 1122 )(43 6 0018 ?? ????? ?u p2=2 104Pa(表壓 ) 1kgJ160 ???? fh 所以： 112141 ???? ??????????He ??? 3 . 1 1 k W3 1 0 5 . 2 3 WW0 . 6 563 3 6 . 4s6kgskg3600 120208 11???????????? ??ηqHeηPPqmem 1某化工廠用泵將粘度為 μ= 104Pam3 的溶液，今用泵 3 將溶液從貯槽 11’輸送至常壓吸收塔的頂部，經(jīng)噴頭 2 噴到塔 1 內(nèi)以 吸收某種氣體，如圖所示。h 1 1某車間用壓縮空氣送密度為 1840 kg（孔流系數(shù) C0 取 ） 解：水銀的密度 ρ0=13600 kg（已知物料的密度為 900 kgs。 解： 1417 2 ?? ???? ?μdu ρ 因 Re2103，故為滯流 所以： ???λ 1122 kg1 4 . 4 JkgJ20 . 40 . 0 52020 . 0 4 52 ?? ??????? udLλh f 其壓強(qiáng)降為： Δ p1=ρhf=1800 Pa =25920Pa 判斷流速為 m 某流體在內(nèi)徑為 ，流速為 s1 空氣的體積流量為： 13132121 s1. 4 4ms7. 3 5m0. 54π4 ?? ??????? udπq v 水噴射泵的進(jìn)水管內(nèi)徑為 20mm，水的流量為 （空氣的平均密度為 kgkg1，試求高位槽液面應(yīng)比加料管出口高多少？ 解：取高位槽液面為 11’截面，加料管出口為 22 截面，并以 22’截面為基準(zhǔn)面，列柏努利方程 f39。在圖（ 1）的情況下，器內(nèi)的絕壓、表壓各是多少毫米汞柱？圖（ 2）的情況下，器內(nèi)的絕壓和真空度各是多少毫米汞柱？ （ 1 大氣壓 =760 毫米汞柱） 解：（ 1） p 表壓 =200mmHg p 絕壓 =760mmHg +200mmHg =960mmHg （ 2） p 真空度 =200mmHg p 絕壓 =760mmHg－ 200mmHg =560mmHg 用高位槽向反應(yīng)器加料，料液密度為 900kgρHgρHgρ 氣 左側(cè)水銀面與 測 壓口中心線垂直距離 h= 試求測壓口中心截面處的絕對壓強(qiáng)。m3 的氣體，氣柜與開口 U 形管壓差計相連，指示液水銀面的讀數(shù) R 為 ，開口支管水銀面上灌有一段高度R’為 清水。m3，以圖中的 m及 n 面為參考面計算： pm=pA+hg+Rg+Rg （ 3） =105+1000+13600－ =≈105Pa 由于 ρ 氣 ρHg及 ρ 氣 ρH2O，且 R’值很小，故在工程計算中往往略去式（ 3）中R’ ρH2Og 及 hρ 氣 g 兩項(xiàng)，即將式（ 3）簡化為： pA=pa+ RρHg g=105 Pa +13600 Pa =≈105Pa 用 U 形管壓力計測容器內(nèi)的壓力（如附圖）。h 1，若 料 液在管內(nèi)流動的能量損失為 kg1 將各項(xiàng) 數(shù)值代入柏努利方程中 0 ????h 解得： h= 即：高位槽液面應(yīng)比加料管出口高 水平通風(fēng)管道某處的直徑自 漸縮至 ，為了粗略估計管道內(nèi)空氣的流量，在錐形管兩端各引出一個測壓口與 U 形管壓左計相連，用水作指示液測得讀數(shù) R 為 ，若空氣流過錐 形管的阻力可忽略不計，求空氣的體積流量。 所以方程簡化為：ρpuρpu 22212122 ??? p1－ p2 可由 U 形管壓差計讀數(shù)求?。? p1－ p2=ρ0gR=1000= Pa 所以： 2222212122 s8 1 0 . 7 4 msm1 . 2 14 9 0 . 522 ?? ??????? ρ )p(puu （ 1） 1212 4250 50 u)..(uu ?? （ 2） 將式（ 2）代入式（ 1）得： 222121 sm748 1 04 ???? .u)u( u1= m3，得： 8 96 Pa2 0 0Pa2 0 0Pa00 0 003 2222222112????????? ρuρupp 噴嘴處真空度為： p 真空度 =101300 Pa－ Pa =104Pa 這是 理論上的計算值，實(shí)際真空度比理論值低，因?yàn)橛辛黧w阻力存在。s，試計算流體流過 200 米長直管的能量損失 hf及壓強(qiáng)降 Δ p。m3， μ=103Pah1，試判斷物料在管中的流動形態(tài)。接在孔板兩側(cè)測壓孔的水銀壓強(qiáng)計的讀數(shù) R=80 厘米汞柱，求水在鋼管中的流速和流量。s 1 = 解：以酸槽液面 11’作為基準(zhǔn)面，在 11’和 22’兩截面間 列出柏努利方程 fHguρgpzguρgpz ??????? 2222222111 得：fHρgpρ)u(ug) ρz(zp ????????? 22122121 2 已知： z1=0 u1≈0 p2=0（表壓） z2=20m d 內(nèi) = 13413 sm106. 7sm6020 0. 8 ??? ??????Vq 化學(xué)工程習(xí)題答案 5 112422 4??? ???????dπqu V )020( 21 ????????p =105Pa 1某車間的開口貯槽內(nèi)盛有密度為 1200 kgkg1（ 不包括流經(jīng)噴頭的能量損失 ） ，泵的效率為 ，求泵的軸功率。h1 的流量從敞口的地面貯槽送到敞口高位槽中（貯槽和高位 槽液面恒定），如圖所示。m3， l＝ ， z1=， z2= 化學(xué)工程習(xí)題答案 6 d 內(nèi) ＝（ 59－ 2 3） mm＝ 53mm＝ 取貯槽液面為截面 11’,高位槽液面為截面 22’,取經(jīng)泵體中心且與地面平行的截面為水平基準(zhǔn)面，在 11’，和 22’截面之間列柏努利方程。h1，試比較管路上沒有管件和有管作時單位重量流體因阻力所造成的壓降。h 1 l=60m ρ=1000kg在此比例中，局部阻力的壓頭損失占全部阻力所造成的壓頭損失的百分?jǐn)?shù)為 % ?? 化學(xué)工程習(xí)題答案 8 1用 離心泵將湖水通過等徑管道送到一蓄水池中，湖面與地面在同一水平面上（如圖所示），若將通過此管路的流量加倍，問泵的功率增加多少倍？ 已知流量未增加時的 Re=1 105， Re 與λ的關(guān)系為： Re 5 104 1 105 2 105 3 105 λ 解 :取湖面為 11’截面，蓄水池水面為 22’截面，以湖面為基準(zhǔn)面，列柏努利方程： fHguρgpzHeguρgpz ???????? 2222222111 已知： 000 212121 ?????? ppuuzz (表壓 ) 所以： fHHe ?? 設(shè)流量變化前后的參數(shù)分別為： 39。 2? Re2Re ?39。39。 ????? Heq HeqPP VVee 即泵的功率增加到原來的 倍 1某車間現(xiàn)有一臺離心泵，泵的銘牌上標(biāo)明其流量 qv=30m3 習(xí)題 1 附表 序號 材 料 厚度 δ/mm 導(dǎo)熱系數(shù) λ/W若計算結(jié)果與實(shí)測的熱損失不符，試分析原因并計算附加熱阻。m1若不銹鋼管內(nèi)壁溫度為 260℃ ，保溫層最外層的壁溫為 35℃ ，問每米管長的熱損失為多少？ 解：不銹鋼管的內(nèi)半徑為 r1=20mm，外半徑 r2=25mm，∴ r2/ r12，故可按算術(shù)平均求平均面積 : L..πLπrAmm ???? m2 020205022 11 石棉層內(nèi)半徑 r2=25mm，外半徑 r3=55mm ∵ r3/ r22， 需按對數(shù)平均求傳熱面積 mm2 ???mr 化學(xué)工程習(xí)題答案 10 LLπrA mm ???? 22 ? 保溫灰層內(nèi)半徑 r3=，外半徑 r4= 3 ???mr LLπrA mm, ???? 0 . 0 6 9 m22 33 ? 33322211141 AmλδAmλδAmλδ ttq ?? ??? 故每 米 管長的熱損失為 111m1 3 8 . 9 WmW1 . 6 1 9 4225 mW0 . 0 6 920 . 0 70 . 0 3 . 20 . 0 3202020502160 . 0 0 535260 ????????????????????..πq / L 某蒸汽管外包扎有二層厚度相等的絕熱材料，外層的平均直徑為內(nèi)層平均直徑的兩倍，而外層的導(dǎo)熱系數(shù)為內(nèi)層的 1/2，若將此兩種絕熱材料互換位置，各層厚度與原來的一樣，設(shè)蒸汽管外壁溫度及外層絕熱曾的外側(cè)面溫度與原來情況分別對應(yīng)相等，各絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)值不因互換位置而異，問哪種情況的散熱?。? 解：多層圓筒壁的導(dǎo)熱計算式為： 222111 Amλ δAmλ δΔtq?? 設(shè)下標(biāo) 1 代表內(nèi)層，下標(biāo) 2 代表外層 依題意：121221 221 mm dd，λλδ ，δδ ???? 故 Am2 =2Am1 (Am=πdm 常壓下空氣在內(nèi)徑為 的管中流動，溫度由 220℃ 降到 180℃ ，若空氣流速為 15mK 1 有一列管式換熱器、蒸汽在管外冷凝，加熱管內(nèi)的冷水，水的進(jìn)出口溫度分別為 20℃和 40℃ ，水的流速為 1mK 1 (2)水的流速降到 ??? ? 12120 . 40 . 8Km1 6 4 0 WKm0 .9 3 8 W5 .4 17 4 5 80 .0 20 .6 1 80 .0 2 3????????????? 溫度為 90℃的甲苯以 1500kgs1的平均速度在列管換熱器的管間沿軸向流動，離開換熱器時，甲烷的溫度為 30℃，換熱器外殼內(nèi)徑為 190mm，管束由 37 根 φ 19mm 2mm的鋼管組成，試求甲烷對管壁的對流傳熱膜系數(shù)。φAΔt ℃ 某單程列管式換熱器，由直徑 φ 25mm 的鋼管束組成，苯在列管內(nèi)流動，流量為 KK 1，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為 45WM2M1 則 1212 901200 011K ???? ??????? 討論： 第一種情況，傳熱系數(shù) K 的增加率為： %% ?????K KK39?，F(xiàn)要求油的出口溫度降至 80℃，假設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長為 1m，試求此換熱器的管長增至多少米才能滿足要求。Cq Cq p ,cm ,c p ,hm ,h 當(dāng)油的出口降至 80℃時，由熱量衡算： C)15(C80)( 1 5 0 2 ?? ???? t 39。 ?? ???????mΔt 原來的傳熱速率方程 : )100150(, ?? ?????? dLnKtKACq mhphm ? 后來的傳熱速率方程 : C7039。 1 90℃ 的丁醇在逆流換熱器中被冷卻到 50℃，換熱器傳熱面積為 6m2，總傳熱系數(shù)為230W 解：（ 1）丁醇的定性溫度為 C70C2 5090 ?? ???mt，此時丁醇的比熱為 Cp=21221 ???? ??????????? 39。39。Cq p ,hm ,hp ,cm ,c ??? 111221 h4 8 2 0 k ghkg18)( 2 9 . 44 . 1 8 7 50)( 9 02 . 9 81930)( )( ?? ???? ???? ??? t39。試問，應(yīng)采取何種措施，才能完成任務(wù)。 因 ΔtCqq p,cm,c? 故 qΔtCqq p ,cm ,c 1 .21 .239。39。T39。 20T39。（略去管壁及污垢的熱阻，空氣的物性不變。αα39。已知相距 103m的兩截面上，氧氣的分壓分別為 104Pa、 103Pa； 0℃時氧氣在氮?dú)庵械臄U(kuò)散系數(shù)為 105m2m22,1, AAA ppR T lDN ?? 則 DR T lNpp AAA 39。s1。 化學(xué)工程習(xí)題答案 19 解：（ 1）當(dāng) NH3 和 H2 作等物質(zhì)的量反向擴(kuò)散時：