【文章內(nèi)容簡介】 4）在貯槽液面11′和泵出口22′間列柏努力方程： 簡化：工作點(diǎn)Q，不變，不變即隨的增加而增加。 42．用離心泵將水從敞口貯槽送至密閉高位槽。，兩槽液位相差10m，且維持恒定。已知該泵的特性方程為（單位：H—m，Q—m3/s），當(dāng)管路中閥門全開時(shí)， m3/s，且流動(dòng)已進(jìn)入阻力平方區(qū)。試求：（1）管路特性方程；（2）若閥門開度及管路其他條件等均不變，而改為輸送密度為1200 kg/m3的堿液，求堿液的輸送量。解：（1）設(shè)輸送水時(shí)管路特性方程為 其中， m3/s時(shí)，由泵特性方程與管路特性方程聯(lián)立： 得 即此時(shí)管路特性方程為 （2）當(dāng)改送密度為1200 kg/m3的堿液時(shí)，泵特性方程不變，此時(shí)管路特性方程 流動(dòng)進(jìn)入阻力平方區(qū)，且閥門開度不變，則B不變。因此管路特性方程變?yōu)閷⒃摲匠膛c泵特性方程聯(lián)立， 可得堿液輸送量 43．用離心泵向設(shè)備送水。已知泵特性方程為，管路特性方程為，兩式中Q的單位均為m3/h，H的單位為m。試求：（1）泵的輸送量；（2）若有兩臺(tái)相同的泵串聯(lián)操作，則泵的輸送量為多少？若并聯(lián)操作，輸送量又為多少？ 解：（1） 聯(lián)立： 解得：（2） 兩泵串聯(lián)后： 泵的特性： 與管路特性聯(lián)立： 解得：（3） 兩泵并聯(lián)后： 泵的特性： 與管路特性聯(lián)立： 解得： 44．用型號為IS6550125的離心泵將敞口貯槽中80℃的水送出，吸入管路的壓頭損失為4m，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8kPa。試確定此泵的安裝高度。 解：查附錄：水， 在附錄中查得IS6550125泵的必需氣蝕余量 （NPSH）r= 泵允許安裝高度： = = 為安全起見，再降低，即 即泵需要安裝在水槽液面以下或更低位置。45．用離心泵從真空度為360mmHg的容器中輸送液體，所用泵的必需汽蝕余量為3m。該液體在輸送溫度下的飽和蒸汽壓為200mmHg，密度為900kg/m3，試確定泵的安裝位置。若將容器改為敞口，該泵又應(yīng)如何安裝？（當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?00kPa）解：（1）當(dāng)容器內(nèi)真空度為360mmHg時(shí)，故泵宜安裝在液面以下（＋）＝。（2）當(dāng)容器敞口時(shí)，故泵宜安裝在液面以上低于（－）＝。題46 附圖46．如附圖所示，用離心泵將某減壓精餾塔塔底的釜液送至貯槽，泵位于貯槽液面以下2m處。已知塔內(nèi)液面上方的真空度為500mmHg，且液體處于沸騰狀態(tài)。，釜液的密度為890kg/m3，問此泵能否正常操作？ 解：因塔內(nèi)液體處于沸騰狀態(tài)，則液面上方的壓力即為溶液的飽和蒸汽壓，即該泵的允許安裝高度： 而實(shí)際安裝高度，說明此泵安裝不當(dāng)，泵不能正常操作，會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。 47．用內(nèi)徑為120mm的鋼管將河水送至一蓄水池中，要求輸送量為60～100m3/h。水由池底部進(jìn)入，池中水面高出河面25m。管路的總長度為80m，其中吸入管路為24m（均包括所有局部阻力的當(dāng)量長度）。，試選用一臺(tái)合適的泵，并計(jì)算安裝高度。設(shè)水溫為20℃。解：以大流量Q＝100m3/h計(jì)。在河水與蓄水池面間列柏努力方程，并簡化： 由 選泵IS10080160，其性能為： 確定安裝高度：水， 減去安全余量，實(shí)為以下。即泵可安裝在河水面上不超過的地方。48． 常壓貯槽內(nèi)裝有某石油產(chǎn)品，在貯存條件下其密度為760 kg/m3?，F(xiàn)將該油品送入反應(yīng)釜中，輸送管路為φ572mm，由液面到設(shè)備入口的升揚(yáng)高度為5m，流量為15m3/h。釜內(nèi)壓力為148kPa（表壓），管路的壓頭損失為5m（不包括出口阻力）。試選擇一臺(tái)合適的油泵。解： 在水槽液面與輸送管內(nèi)側(cè)面間列柏努力方程，簡化有： 由Q= ，查油泵樣本，選泵60Y60B其性能為： 流量 49．，氣柜內(nèi)的壓力為650Pa（表壓），（絕壓）。，管路中的壓力損失為500Pa。試計(jì)算管路中所需的全風(fēng)壓。（） 解： 第二章 非均相物系分離試計(jì)算直徑為30μm的球形石英顆粒（其密度為2650kg/ m3），在20℃水中和20℃常壓空氣中的自由沉降速度。解：已知d=30μm、ρs=2650kg/m3（1）20℃水 μ=103Pas ρ=998kg/m3 設(shè)沉降在滯流區(qū)，根據(jù)式（215）校核流型假設(shè)成立， ut=104m/s為所求（2）20℃常壓空氣 μ=105Pas ρ=設(shè)沉降在滯流區(qū)校核流型：假設(shè)成立，ut=102m/s為所求。密度為2150kg/ m3的煙灰球形顆粒在20℃空氣中在滯流沉降的最大顆粒直徑是多少？ 解：已知ρs=2150kg/m3 查20℃空氣 μ= ρ=當(dāng)時(shí)是顆粒在空氣中滯流沉降的最大粒徑，根據(jù)式（215）并整理 所以直徑為10μm的石英顆粒隨20℃的水作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)半徑R＝，求該處的離心沉降速度和離心分離因數(shù)。 解：已知d=10μm、 R= 、 ui=12m/s設(shè)沉降在滯流區(qū)，根據(jù)式（215）g改為ui/ R 即校核流型ur=。所以 用一降塵室處理含塵氣體，假設(shè)塵粒作滯流沉降。下列情況下，降塵室的最大生產(chǎn)能力如何變化？（1） 要完全分離的最小粒徑由60μm降至30μm；（2） 空氣溫度由10℃升至200℃；（3） 增加水平隔板數(shù)目，使沉降面積由10m2增至30 m2。 解： 根據(jù) 及VS=blutc（1）（2）查10℃空氣 μ=105Pas 200℃空氣 μ‘=105Pas （3）已知含塵氣體中塵粒的密度為2300kg/ m3。氣體流量為1000 m3/h、10－、若用如圖26所示的標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器進(jìn)行除塵，分離器圓筒直徑為400mm，試估算其臨界粒徑及氣體壓強(qiáng)降。 解：已知ρs=2300kg/m3 、Vh=1000m3/h 、μ= 、 ρ= kg/m D=400mm=，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器 h=D/2 、B=D/4 故該分離器進(jìn)口截面積 A=hB=D2/8 所以 根據(jù)式（226） 取標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器N=5 則根據(jù)式（230） 取ξ=恒壓過濾含有碳酸鈣顆粒的水懸浮液。過濾時(shí)間為50秒時(shí)，103 m3的濾液；過濾時(shí)間為100秒時(shí)。103 m3的濾液。試求當(dāng)過濾時(shí)間為200秒時(shí)，可得到多少濾液？ 解：已知A= 、t1=50s 、V1=103m3 、t2=100s 、V2=103m3 、t3=200s 由于 根據(jù)式（238a） 聯(lián)立解之：qe=103 K=105因此 q3=所以 V3=q3A==103m3某生產(chǎn)過程每年須生產(chǎn)濾液3800 m3，年工作時(shí)間5000h，采用間歇式過濾機(jī)，，將懸浮液在同樣操作條件下測得過濾常數(shù)為K=4106m2/s； qe=102m3/m2。濾餅不洗滌，試求：（1） 所需過濾面積，（2） 今有過濾面積8m2的過濾機(jī)，需要幾臺(tái)？ 解：已知生產(chǎn)能力為3800m3濾液/年，年工作日5000h， T= ，t= ，K=4106m2/s ，qe=102m3/m2 ，（1） 因?yàn)? Q=3800/5000= 由式（242） 所以 V== m3 由式（238a）解之 A= m2≈15 m2(2) 因?yàn)檫^濾機(jī)為8 m2/臺(tái)， 所以需2臺(tái)過濾機(jī)。BMS50/81025型板框壓濾機(jī)，濾框尺寸為81081025mm，共36個(gè)框，現(xiàn)用來恒壓過濾某懸浮液。操作條件下的過濾常數(shù)為K=105 m2/s；qe=103m3/m2。每濾出1 m3濾液的同時(shí)， m3的濾渣。求濾框充滿濾渣所需時(shí)間。若洗滌時(shí)間為過濾時(shí)間的2倍，輔助時(shí)間15min，其生產(chǎn)能力為多少？ 解：濾框總?cè)莘eV0=36= m3 過濾面積 A=236= m2生產(chǎn)總周期為T=283+2283+1560=1749s由 得一個(gè)周期濾液量為 所以生產(chǎn)能力為操作條件下浸沒度為126o，轉(zhuǎn)速為1r/min，濾布阻力可以忽略，106m2/s，求其生產(chǎn)能力。 解：因?yàn)檫^濾面積 A=πDL==浸沒度ψ=126176。/360176。=由式（245a）某轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，每小時(shí)可得濾液4 m3。若過濾介質(zhì)阻力可以忽略，每小時(shí)獲得6 m3濾液時(shí)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？此時(shí)轉(zhuǎn)鼓表面濾餅的厚度為原來的多少倍？操作中所用的真空度維持不變。解：已知 Q1=4m3/h ，n1=2r/min ，Q2=6m3/h ，Ve=0 由式（245a）兩邊平方，得 ① ②②/① 所以 由式（235）得 而v1=v2 又A不變，以1小時(shí)為計(jì)算基準(zhǔn)， 則Q1=V1 Q2=V2故 第三章 傳熱某加熱器外面包了一層厚為300mm的絕緣材料，（m℃），已測得該絕緣層外緣溫度為30℃，距加熱器外壁250mm處為75℃，試求加熱器外壁面溫度為多少？解：某燃燒爐的平壁由下列三種磚依次砌成；耐火磚 b1=230mm， l1= W/(m℃)絕熱磚 b2=230mm， l2=(m℃)建筑磚 b3=240mm， l3=(m℃) 已知耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為1000℃，耐火磚與絕熱磚界面處的溫度為940℃，要求絕熱磚與建筑磚界面處的溫度不得超過138℃，試求：（1） 絕熱層需幾塊絕熱磚； （2） 普通磚外側(cè)溫度為多少？解：（1）b2=?230mmb2=442mm2302mm則：絕熱層需兩塊絕熱磚。校核t2=?（2）t4=?習(xí)題33 附圖Φ505㎜的不銹鋼管，導(dǎo)熱系數(shù)λ1＝16Ｗ／（ｍＫ），外面包裹厚度為30mm導(dǎo)熱系數(shù)λ２＝（ｍＫ）的石棉保溫層。若鋼管的內(nèi)表面溫度為623Ｋ，保溫層外表面溫度為373Ｋ，試求每米管長的熱損失及鋼管外表面的溫度。解：已知鋼管的內(nèi)半徑　　　　鋼管的外半徑　　　　保溫層的外半徑根據(jù)式（312a），每米管長的熱損失 由于是定態(tài)熱傳導(dǎo)，故各層傳導(dǎo)的熱量應(yīng)該相等，可得到鋼管外表面的溫度t2。Φ603㎜的鋁合金管（導(dǎo)熱系數(shù)近似按鋼管選?。饷嬉来伟幸粚?0mm的石棉和30mm的軟木。／（ｍＫ）／（ｍＫ）（管外涂防水膠，以免水汽滲入后發(fā)生冷凝及凍結(jié)）。（1）已知管內(nèi)壁溫度為110℃，軟木外側(cè)溫度為10℃，求每米管長上損失的冷量； （2）計(jì)算出鋼、石棉及軟木層各層熱阻在總熱阻中所占的百分?jǐn)?shù)； （3）若將兩層保溫材料互換（各層厚度仍為30mm），鋼管內(nèi)壁面溫度仍為 110℃，作為近似計(jì)算，假設(shè)最外層的石棉層表面溫度仍為10℃。求此時(shí)每米管長損失的冷量。 提示：保溫層互換后，保溫層外壁面與空氣間的對流傳熱膜系數(shù)與互換前相同。解：(1) 每米管長損失的冷量： (2) 各層熱阻在總熱阻中所占的分?jǐn)?shù)：由以上計(jì)算可知鋼管熱阻很小，且。(3) 若將互換，厚度不變，且認(rèn)為不變。以上計(jì)算可以看出，將保溫性能好的材料放在里層，保溫或保冷效果好。但此計(jì)算不嚴(yán)格，因?yàn)楸＠浜?，則t4應(yīng)增大，即。習(xí)題5附圖欲測某絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)，將此材料裝入附圖所示的同心套管間隙內(nèi)。已知管長l=. r1=10mm, r2=13mm, r3=23mm, r4=27mm。在管內(nèi)用熱電偶加熱，測得內(nèi)管的內(nèi)壁溫度為900℃，外管的外壁溫度為100℃，金屬管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為50W/（ｍＫ），試求絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)。若忽略壁阻，會(huì)引起多大的誤差？解：按題意求得：內(nèi)管壁的熱阻為：外管壁的熱阻為：通過多層管壁的熱流量為：則：l2= W/（ｍＫ）。若忽略兩側(cè)金屬壁的熱阻，則則：l162。2= W/（ｍＫ）。由于金屬壁的熱阻遠(yuǎn)小于絕緣材料的熱阻，在實(shí)驗(yàn)精度范圍內(nèi)，金屬壁的熱阻可以忽略。冷卻水在Φ25㎜，長為2m的鋼管中以1m/s的流速通過。冷卻水的進(jìn)、出口溫度為20℃和50℃，求管壁對水的對流傳熱系數(shù)？ 解：定性溫度 查得水在35℃時(shí)的物性參數(shù)：管內(nèi)徑為：d=252180。=20mm= 湍流水被加熱，k=，得：一列管式換熱器，由38根Φ25㎜的無縫鋼管組成，從80℃冷卻至20℃。求苯對管壁的對流傳熱系數(shù)；若流速增加一倍，其他條件不變，對流傳熱系數(shù)又有何變化？解：定性溫度 查得苯在50℃時(shí)的物性參數(shù)：管內(nèi)徑為：d=252180。=20mm= 湍流苯被冷卻，k=，則：（2）流速增加一倍，u162。=2u，其他條件不變由于 所以