【正文】 流動(dòng)，兩流體呈逆流流動(dòng)。試分別計(jì)算兩流體作并流流動(dòng)、逆流流動(dòng)及折流（單殼程和雙管程）流動(dòng)時(shí)的平均溫差，并討論計(jì)算結(jié)果。已知對(duì)二甲苯的流量為，密度為860。如將冷卻水流量增加到，求冷卻水的出口溫度。管子外壁溫度為15℃。管外壁的平均溫度為94℃。試求每小時(shí)每平方米蒸汽管對(duì)重油的傳熱量。已知在煙道氣的進(jìn)、出口平均溫度下其運(yùn)動(dòng)粘度,導(dǎo)熱系數(shù),普蘭特準(zhǔn)數(shù)。試求環(huán)隙內(nèi)水的對(duì)流傳熱系數(shù)。試求該液體的對(duì)流傳熱系數(shù)。如空氣流速增加一倍，其它條件不變，對(duì)流傳熱系數(shù)為多少？解：在定性溫度下空氣的物理性質(zhì)為： 湍流 當(dāng)其他條件不變，空氣流速增加一倍時(shí)，有 所以 59 一列管換熱器，其蒸汽在管間冷凝，冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)出口溫度分別為15℃及45℃，列管直徑為φ25。試求水與管壁間的對(duì)流傳熱系數(shù)。56 外徑為100mm的蒸汽管，先包一層50mm厚的絕熱材料[ ]，其外再包一層20mm厚的絕熱材料[]。管道長(zhǎng)50m。 ⑵根據(jù)穩(wěn)定傳熱，燃燒爐平壁的熱通量與耐火磚的熱通量相等，即 由此解得： ℃。絕熱磚導(dǎo)熱系數(shù)；普通磚導(dǎo)熱系數(shù)，厚度b=240mm。解： 在兩平壁交界處： 可解得界面溫度：52 某平壁爐的爐壁是用內(nèi)層為120mm厚的某耐火材料和外層為230mm厚的普通建筑材料砌成的，兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)未知。解：由起始流化速度得 即操作條件下起始流化速度為。解：氣管的壓力損失 46 某氣固流化床反應(yīng)器在623K、壓強(qiáng)條件下操作。已估計(jì)出此時(shí)流化床的空隙率。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，空氣可假設(shè)為常壓下干空氣，待干燥物的顆?？梢暈榍蛐巍Ｔ嚽螅? ⑴固定床空隙率； ⑵流化床空隙率； ⑶流化床的壓降。已知過(guò)濾常數(shù),。經(jīng)過(guò)2小時(shí)過(guò)濾，濾框完全充滿濾餅，并每平方米過(guò)濾面積得到濾液。試求過(guò)濾常數(shù)K與及濾餅的比阻γ。塵粒的密度為，,進(jìn)口氣速為。在槽的出口端，除油后的水可不斷從下部排出，而匯聚成層的油則從槽的頂部移去。氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)[0℃，1atm()]下的體積流量為，氣體的平均溫度為427℃，壓力為1atm()。試求粉塵的臨界直徑。34 密度為的球形石英顆粒在20℃空氣中自由沉降，試計(jì)算服從斯托克斯公式的最大顆粒直徑及服從牛頓公式的最小顆粒直徑。、密度為的鋼球置于密度為的油內(nèi)。第三章 沉降及過(guò)濾31 塵粒的直徑為10μm、密度為。試求所對(duì)應(yīng)的全風(fēng)壓和風(fēng)機(jī)的效率。當(dāng)有15%的液體漏損和泵的總效率為72%時(shí)，試分別計(jì)算該泵的活塞每分鐘往復(fù)次數(shù)與軸功率（忽略速度頭）。 其， 則其允許安裝高度為： 則其實(shí)際安裝高度210 將密度為的硝酸從貯酸槽輸送到反應(yīng)釜，流量為，貯酸槽內(nèi)液面至反應(yīng)釜入口之間的垂直距離為8m。吸入管與排除管的壓頭損失分別為1m和4m。29 其常壓貯槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，其密度為，粘度小于20cSt，在貯存條件下的飽和蒸汽壓為600mmHg。試選擇合適的離心泵，并確定其安裝高度。解：⑴齒輪泵、柱塞泵； ⑵齒輪泵； ⑶開(kāi)式葉輪的耐腐蝕泵； ⑷雙吸離心水泵； ⑸螺桿泵； ⑹計(jì)量泵。Q,0H,m26232112解：⑴在水池與涼水塔管口間列柏努利方程： 式中：， 代入式中得： 此即為管路特性曲線。試確定該泵能否正常操作。25 用油泵從貯罐向反應(yīng)器輸送液態(tài)異丁烷?，F(xiàn)因馬達(dá)損壞，用一轉(zhuǎn)速為的電動(dòng)機(jī)代用，問(wèn)此時(shí)泵的流量、壓頭和軸功率將為多少？（泵的效率取60%）解：轉(zhuǎn)速變化后，其他參數(shù)也相應(yīng)變化。試問(wèn)： ⑴泵的壓頭有無(wú)變化； ⑵泵的出口壓力表讀數(shù)有無(wú)變化； ⑶泵的軸功率有無(wú)變化。真空表與壓力表間垂直距離為400mm，吸入管與排出管的直徑分別為和。當(dāng)U形管壓差計(jì)讀數(shù)為1250mmH2O時(shí)，輕油的體積流量和質(zhì)量流量各為多少？解： 先假設(shè)為定值，由查圖141得 再由此查得，如上法計(jì)算后得 ， 再由此查得基本不變，則認(rèn)為此即為管內(nèi)的實(shí)際流速 則 125 在輸送空氣管道上安裝了一個(gè)孔徑為75mm的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，孔板前空氣壓力為，溫度為25℃。123 在的輸送空氣管道中心安裝了一個(gè)皮托管，空氣的溫度為21℃，壓力為1atm（絕壓）。122 如題圖所示由敞口高位槽A分別向反應(yīng)器B和吸收塔C穩(wěn)定的供給20℃的軟化水，反應(yīng)器B內(nèi)壓力為。苯的流量為，試設(shè)計(jì)管徑，并計(jì)算泵的有效功率。解：在A、B截面間列柏努利方程： 式中：， ， 對(duì)于鋼管取，則 先假設(shè)在阻力平方區(qū)，由圖128查得 則可計(jì)算得： 校驗(yàn)： 按層流計(jì)算，將代入公式： 整理得： 得： ，假設(shè)成立 即管路中油的流量： 120 用泵將20℃的液體苯從貯槽輸送到反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)排管，直管長(zhǎng)度為42m，管路上有兩個(gè)90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭，油的密度和粘度分別為和。試求整個(gè)輸送管路的壓力損失和壓力降。標(biāo)準(zhǔn)彎頭 118 如題圖所示由高位槽通過(guò)管徑的鋼管（絕對(duì)粗糙度）向用戶供水。解：30℃空氣的物性：， 以光滑管形式來(lái)確定λ： 則 117 用泵將密度為、粘度為80cP的燃料油通過(guò)直徑為的鋼管輸送到油罐。求直管阻力損失為多少？分別以、和表示。 在12截面間列柏努利方程： 式中：，（表壓）， ，（表壓）， 代入式中： 整理得： 得：⑵打開(kāi)閥2而不考慮阻力損失，以油水界面為截面1，以閥2為截面位。112 如圖所示，一油水分離器中的油水分界面借助于Π形管來(lái)維持和調(diào)節(jié)，有關(guān)尺寸如附圖所示。原料液的密度為，管子直徑，從高位槽至塔的進(jìn)料口處的阻力損失為。容器內(nèi)與塔頂?shù)谋韷毫θ珙}圖所示。17 密度為的原油經(jīng)過(guò)直徑為的鋼管流動(dòng)，流速為，試求原油的體積流量、質(zhì)量流量和質(zhì)量流速。試計(jì)算兩點(diǎn)的壓力差為多少。解：混合氣體平均分子量： 14 如題圖所示，用U形管壓差計(jì)測(cè)定氣體反應(yīng)器進(jìn)。石油化學(xué)工程原理課后答案第一章 流體流動(dòng)11 已知油品的相對(duì)密度（即比重），試求其密度和比容。求此混合氣體在400K和的密度。解：A處的表壓： A處的絕壓： A、B處的壓差： 則B處的表壓： B處的絕壓：15 用U形管壓差計(jì)測(cè)定氣體管路中某兩點(diǎn)的壓力差，壓差計(jì)中的指示液為水，其密度為，壓差計(jì)讀數(shù)為500mm。試計(jì)算壓力差，分別用SI單位和工程單位表示。解： 19 如題圖所示，從容器A用泵B將密度為油品輸送到塔C頂部。解：管內(nèi)流體的流速： 以容器A的液面為截面1，以塔C為截面2 在12截面間列柏努利方程： 得： 110 如題圖所示，從敞口高位槽向精餾塔加料，高位槽液面維持不變，塔進(jìn)料口處的壓力為（表壓）。試求水的流量為多少？欲使水量增加20%，應(yīng)將高位槽水面升高多少米？解：以高位槽的液面為截面1，管出口為截面2 在12截面間列柏努利方程： 得： 若使水量增大20%，則 在12截面間列柏努利方程： 得： 。解：⑴當(dāng)閥1和閥2均全關(guān)閉時(shí)，以油水界面為截面1，以Π形管管頂為截面2。解：25℃的水的， 油品：114 述所述的輸送管路，管中的流量達(dá)到多少時(shí)，水由層流開(kāi)始向湍流流動(dòng)？如油品保持層流流動(dòng)，其管中的最大流速為多少？解：對(duì)于水：由層流時(shí) 得： 對(duì)于油品：由層流時(shí) 得：115 水在的水平鋼管中流動(dòng)，溫度為20℃，管長(zhǎng)100m，水的質(zhì)量流量為。試估算空氣通過(guò)換熱器時(shí)的壓力降，以和表示。當(dāng)燃料油的流量為時(shí)，整個(gè)管路的能量損失和壓力降為多少？解： 管件的阻力系數(shù)：入口，出口 全開(kāi)閘閥，90176。標(biāo)準(zhǔn)彎頭。已知管路為的鋼管，A、B間的直管長(zhǎng)度為40m，其間有6個(gè)90176。試計(jì)算管路中油的流量。貯槽與大氣相通，反應(yīng)器在（表壓）下操作。原油的流量為，密度和粘度分別為和300cP，管路兩端壓差保持不變，試問(wèn)： ⑴在管路下游1/3處并聯(lián)一條同樣直徑的管子時(shí)，原油輸送量增到多少？ ⑵欲使原油流量增加50%，需并聯(lián)多長(zhǎng)的管子？解：⑴在管路下游1/3并聯(lián)一條同樣直徑的管子時(shí)： 并聯(lián)前的 由于流體的粘度較大，可假設(shè)并聯(lián)管路后仍為層流 根據(jù)并聯(lián)管路特點(diǎn)，并聯(lián)部分的管路阻力損失相等 而 即： 由于管徑及管長(zhǎng)均相等，則有 則并聯(lián)后的總管流速為： 由于管路兩端點(diǎn)壓差不變，則在并聯(lián)前后的總阻力應(yīng)保持不變 并聯(lián)前的阻力： 并聯(lián)后的阻力： 由于，則有 即代入數(shù)據(jù)可得 解得： 檢驗(yàn)： 假設(shè)成立 ⑵若使原油流量增大50%，則，而 由于管路兩端點(diǎn)壓差不變，則在并聯(lián)前后的總阻力應(yīng)保持不變 并聯(lián)前的阻力： 并聯(lián)后的阻力： 由于，則有 即代入數(shù)據(jù)可得 即需并聯(lián)28km的同樣直徑的管路。如果要求向反應(yīng)器B供給水流量為，向吸收塔C供給水流量為，問(wèn)高位槽液面至少高于地面多少？解：20℃水的物性：， 以分支點(diǎn)為O點(diǎn)，則在OB段中的流速為： 由查圖128得 則根據(jù)柏努利方程可得O點(diǎn)的總比能為： 則在OC段中： 由查圖128得 則根據(jù)柏努利方程可得O點(diǎn)的總比能為： 取兩個(gè)中較大者，即 在總管中的流速： 由查圖128得 則在A與O間列柏努利方程： ，此時(shí)OB段應(yīng)適當(dāng)關(guān)小閥門。已知孔板孔徑為60mm，在操作溫度下輕油的密度為，運(yùn)動(dòng)粘度為1cSt。127 轉(zhuǎn)子流量計(jì)出廠時(shí)是以20℃和1atm條件下的空氣進(jìn)行標(biāo)定的，現(xiàn)用來(lái)測(cè)定密度為的裂解氣的流量，當(dāng)讀數(shù)為時(shí)，裂解氣的流量為多少？解：20℃和1atm條件下的空氣的 第二章 流體輸送機(jī)械21 用15℃的水進(jìn)行某離心泵的性能實(shí)驗(yàn)，水的體積流量為，泵入口真空表讀數(shù)為180mmHg，泵出口壓力表讀數(shù)為。若管路狀況不變，泵前后兩個(gè)敞口容器的液面間的高度不變。 ⑵在泵的出口壓力表與出口容器液面間列柏努利方程： ， 因此泵的出口壓力表讀數(shù)發(fā)生變化，其變化為： ⑶軸功率： 因此泵的軸功率發(fā)生變化，其變化為：23 某臺(tái)離心泵在轉(zhuǎn)速為時(shí)，輸水量為，壓頭為20mH2O。解：海拔1000m處的大氣壓 因此該泵不能正常操作。在泵的性能表上查得。試求： ⑴管路特性曲線； ⑵泵的工作點(diǎn)及其相應(yīng)流量和壓頭。27 有下列輸送任務(wù)，試分別提出合適類型的泵： ⑴往空氣壓縮機(jī)的氣缸中注油潤(rùn)滑； ⑵輸送番茄汁至裝罐機(jī)； ⑶輸送帶有粒狀結(jié)晶的飽和鹽溶液至過(guò)濾機(jī)； ⑷將水送到冷卻塔（塔高30m，水流量為）； ⑸將洗衣粉漿液送到噴霧干燥器的噴頭中（噴頭內(nèi)壓力為100atm，流量為）； ⑹配合pH控制器，將堿液按控制的流量加進(jìn)參與化學(xué)反應(yīng)的物流中。水溫為25℃，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?50mmHg?；蛘咭部蛇x用3B33A型水泵，該型水泵的允許吸上真空度 則在750mmHg25℃下的允許吸上真空度為： 則離心泵的允許安裝高度為： 則其實(shí)際安裝高度 。貯槽內(nèi)液面維持恒定，從貯槽液面到設(shè)備入口處的高度為5m。解： 在貯槽與設(shè)備間列柏努利方程： 式中：， ， 代入式中： 查附錄表20（P418），選用65Y60B型油泵。解：在貯酸槽液面至與反應(yīng)釜間列柏努利方程： 式中：(表壓)，(表壓) ， 代入式中： 查附錄表20，選用F型耐腐蝕泵的40F65型，其 則211 某單動(dòng)往復(fù)泵活塞的直徑為160mm，沖程為200mm，現(xiàn)擬用該泵將密度為的某種液體從敞口貯槽輸送到某設(shè)備內(nèi)，要求的流量為，設(shè)備內(nèi)壓力為(表壓)，外界大氣壓