【正文】 100mm 的光滑管管路上，安裝有 4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 90186。輸送管道為 φ59mm3mm 的鋼管（光滑管），管長(zhǎng)共計(jì) ，管路系統(tǒng)有 10 個(gè) 90o 標(biāo)準(zhǔn)彎頭，全開閘閥 2 個(gè)，搖板式止逆閥 1 個(gè)，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(dòng) 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(cè) 壓口中心線垂直距離 h= 試求測(cè)壓口中心截面處的絕對(duì)壓強(qiáng)。m3 的氣體，氣柜與開口 U 形管壓差計(jì)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(jì)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(jì)算中往往略去式（ 3）中R’ ρH2Og 及 hρ 氣 g 兩項(xiàng)，即將式（ 3）簡(jiǎn)化為： pA=pa+ RρHg g=105 Pa +13600 Pa =≈105Pa 用 U 形管壓力計(jì)測(cè)容器內(nèi)的壓力（如附圖）。h 1，若 料 液在管內(nèi)流動(dòng)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(jì)管道內(nèi)空氣的流量，在錐形管兩端各引出一個(gè)測(cè)壓口與 U 形管壓左計(jì)相連，用水作指示液測(cè)得讀數(shù) R 為 ，若空氣流過(guò)錐 形管的阻力可忽略不計(jì)，求空氣的體積流量。 所以方程簡(jiǎn)化為：ρpuρpu 22212122 ??? p1－ p2 可由 U 形管壓差計(jì)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(jì)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(jì)算流體流過(guò) 200 米長(zhǎng)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(dòng)形態(tài)。接在孔板兩側(cè)測(cè)壓孔的水銀壓強(qiáng)計(jì)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(méi)有管件和有管作時(shí)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(guò)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(guò)此管路的流量加倍，問(wèn)泵的功率增加多少倍？ 已知流量未增加時(shí)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(lái)的 倍 1某車間現(xiàn)有一臺(tái)離心泵，泵的銘牌上標(biāo)明其流量 qv=30m3 習(xí)題 1 附表 序號(hào) 材 料 厚度 δ/mm 導(dǎo)熱系數(shù) λ/W若計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)的熱損失不符，試分析原因并計(jì)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(wèn)每米管長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(lái)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(lái)情況分別對(duì)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(wèn)哪種情況的散熱??？ 解：多層圓筒壁的導(dǎo)熱計(jì)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(dòng)，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(dòng)，離開換熱器時(shí)，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(duì)管壁的對(duì)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(dòng)，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(zhǎng)為 1m，試求此換熱器的管長(zhǎng)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(shí)，由熱量衡算： C)15(C80)( 1 5 0 2 ?? ???? t 39。 ?? ???????mΔt 原來(lái)的傳熱速率方程 : )100150(, ?? ?????? dLnKtKACq mhphm ? 后來(lái)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(shí)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(wèn)，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(shí)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(shí)：