化学标准工艺标准学潘鸿章版课后习题'答案.doc
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1、第一章流体流动过程与输送机械习题第一章流体流动过程与输送机械习题1.A 地某化工厂的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为 610,设备移至mmHg异地 B 操作时,若要求塔内维持相同的操作压强,真空表读数有何变化?(A地平均大气压强为 640,B 地平均大气压强为 760)mmHgmmHg解:A 地:B 地:2.在稳态流动系统中,水连续的由粗到细流经一个变径管路,粗管内径是细管的两倍,求细管内水的流速是粗管内的几倍。解:稳态流动4.如图所示,一高位水池内径 D 为 1.5(有效) ,池底连 144mm4mm 的排m水管,管路长 330m、 ,总损失压头为 6求管路出水口的体积流量。m解:取出口管
2、中心线为基准面,取高位水池 1-1 截面,管路出口处 2-2 截面。smvghgp gvZhgp gvZvfe/98. 160200002 . 62222222 2 212 1 1hmsmAvqv/32.103/0287. 010)8144(498. 13323 22mmHgPPPPPAA30610-640绝绝绝真mmHgPPPBB73003-760绝真412222 12 221221121vdd vvAvvAqqv5.如图所示,有一连续稳态流动管路系统,粗管截面积为细管截面积的 5 倍,在管路系统中去 1、2、3、4、5 五个截面(如图所示) ,1 点截面处的平均流速为 1,表压强为 120
3、KPa,泵的压头为 8,输送的液体密度为 10001m sm,试计算:3kgm(1)若不考虑管路阻力损失,求各点截面的位压头、静压头、动压头和总压头。(2)若整个管路阻力所产生的压强降为 2液柱,求 5 点截面的位压头、静压m头、动压头和总压头。解:以地面为基准面(或以泵中心线为基准面都可以)(1)由 1-1 截面可知2-2 截面3-3 截面mgggp gvZ05.232205. 01100120 211212 1 1)(mhgp gvZHegp gvZf05.313005. 012222 2 212 1 123223335,1vvAvAvmZ22 3232525 0.051.25 ,2231
4、.05 ,31.5 1.25 128.8vvmggm pmg 总压头4-4 截面5-5 截面(2)7.常压下,用泵将敞口容器中的油品以 36的流量输送到敞口高位槽中,31mh管出口在高位槽液面下,两槽的液面差为 25,输送管为 76mm3mm,直管m长度为 100,各种管件的当量长度为 150,摩擦粗力系数为 0.023,泵的mm效率为 60,求泵的实际功率。 (油品的密度为 960)3kgm解:基准面取低位槽页面10.某离心泵以 20的水进行性能测试,测得体积流量为 720,泵出口31mhmhgHehgp gvZHegp gvZffv64.533 .28344. 02522500022222
5、2 2 212 1 1sm dqvv/6 . 2 07. 043600364222 mgv dllhe f3 .2881. 926 . 207. 0)150100(023. 02)(22 kwgHqPeve42. 86 . 010003600 64.5381. 996036)10003600/(mgv gvmZ25. 122,62 32 4 4mgpm8 .23625. 15 .31,05.314总压头mgv gvmZ05. 022,62 22 5 5mgpm8 .23625. 15 .31,05.314总压头mgpm25605. 05 .31,05.315总压头mgv gvmZ05. 022
6、,62 22 5 5mgpm23605. 005.29,05.292-05.315总压头压力表读数为 0.4MPa(表压) ,泵入口处真空表读数为 210mmHg,压力表和真空表之间的垂直距离为 410mm,吸入管和压出管内径分别为 350mm 和300mm。试求此泵产生的压头。解:第二章第二章 传热习题传热习题1 用 100的水蒸气加热 38 mm2.5 mm 钢管内的盐溶液,盐溶液的流量为500 kgh-1,比定压热容为 2 093.5 J.kg-1.K-1,由 20加热到 50,盐=930 Wm-2K-1,蒸汽=5 815 w.m-2K-1,钢管的 =46. 52 w.m-1.K-1.求
7、加热钢管多少米(以管外表面计算) 。设忽略热损失,可按平面壁考虑。解:盐溶液在热交换中无相态变化0.4400(210-21010027.6(760PMPaKPaPmmHgKPa 出进表),表),227202.83/ 36000.34 7202.08/ 36000.354vm svm s 出进,220322240027.6102.83 -2.080.4144.26998.2 9.812 9.81ppvvHehggm出进出进()12 3-.65.7689301 52.46105 . 2 581811 111 kmwK盐蒸汽总 83.635080ln50-100-20-100ln2121)()(tt
8、tttmwttCqapam92.8722)2050(5 .2093360050012,2采用传热面积为 4.48 m2的换热器进行溶剂苯和某水溶液间的逆流换热,苯的流量为 3 600kg.h-1,比定压热容为 1.88 kJKg-1K-1,由 80冷却到 50,水溶液由 20加热到 30,忽略热损失,求总传热系数 K。解:忽略热损失:3.有一厚度为 480 mm 的普通砖墙,高温侧为 200,在此温度下的导热系数为0.614 W.m-1K-1;低温侧为 30,在此温度时的导热系数为 0.52 Wm-1K-1。试求单位时间通过单位传热面积(l m2)的热量为多少。解:4为减少热损失,设备外壁包一
9、层厚度为 200 mm 均匀保温材料,导热系数为0.163W.m-1K-1,保温材料外缘温度为 30,为测量设备壁面温度,将温度计从外面插入保温层 50 mm,测得其温度为 75,试计算设备外壁温度和单位时间每平方米保温层向外散失的热量。解:5.有 =60 mm3mm 的常压蒸气管(钢管) ,其导热系数为 50 W.m-1K-1,外包 40 mm 厚的石绵泥,其导热系数为 0.12W.m-1K-1。蒸气管内壁为 110,mlllrtKAtKAmm49. 183.6365.76892.87221023814. 32231121567. 0252. 0614. 02kmWWttA8 .200)30
10、200(148. 0567. 0)(21kwTTcqapam4 .56)5080(88. 136003600)(21,1KmWtAKtKAmm23 /55.321152.3948. 4104 .5621005. 030-75 2 . 0 30-)()(1123213122321131ttttttAtt Att,121212=80-30=50=50-20=3050-30=39.12550lnln30mtttttt t 逆流:,石棉泥外壁为 20。试求每秒钟每米管路散失的热量。解:6.在 100 mm5 mm 的钢管中有 134的饱和水蒸气流动,若管外包有 30 mm厚玻璃棉,其导热系数为 0.0
11、5Wm-1K-1, ,当外界气温为 15时,若空气对保温层的给热系数为 8W.m-1K-1,忽略钢管内饱和水蒸气对钢管的给热系数和钢管壁很小的热阻,试求保温层外壁温度。解:稳态传热,保温层内的导热速率=保温层与空气的对流给热速率7.反应釜的釜壁为钢板,厚 5 mm(=50W.m-1K-1),黏附在内壁的污垢厚 0.5 mm(=50W.m-1K-1) 。反应釜附有夹套,用饱和水蒸气加热。釜体钢板外表面(与蒸汽接触)为 150,内壁面 130。试求单位时间每平方米面积所传导的热量。并与没有污垢层和釜体为不锈钢(有污垢) 、铜(有污垢)的情况进行比较(设壁面温度不变) 。(其中不锈钢=14W.m-1
12、K-1;铜=400W.m-1K-1)解:无污垢:2 1112 1179. 02,5 .2823027 2mlrAmmrrrmmm2 22323 2296. 0,21.473070ln3070lnmAmmrrrrrmm kwAtiii89.79296. 012. 004. 0179. 050003. 020110 )(23.32)134(065. 0203. 005. 0)15(08. 0282,2),(2tttlrAlrAtTAttAmmm空,6528050 2,80,5012 21mmrrrmmrmmrmwAtiii4 3-3-108 . 15 . 0 105 . 0 50105130150
13、 )(wAtiii5 3-100 . 250105130150 )(不锈钢有污垢:铜有污垢:8.用 134.2的饱和水蒸气加热 48 mm3mm 钢管内的某溶剂,由 20加热到 75,溶剂的体积流量为 6m3.h-1,,密度为 1080kg.m-3,比定压热容为2.9kJKg-1K-1,求单位时间(每秒钟)消耗的蒸汽的量。解:9在某一化工生产流程中,换热器采用一种高温流体来预热原料液,将原料由25预热到 180;而高温流体经过换热,由 300降至 200。试计算采用逆流操作与并流操作时的平均温度差,并进行比较。解:逆流:并流:10.列管式换热器由若千根长 3m、外径 25 mm 的钢管组成。要
14、求将流量为 1.25 kgs -1流体从 350冷却到 300。290的 B 流体在管内与 A 流体作逆流流动。已知 B 侧和 A 侧的给热系数分别为 0 .85 kWm-2K-1和 1. 70 kWM-2K-1,管壁和污垢热阻可忽略。若 B 流体出口温度为 320,求所需管子的根数。已知 A 的 Cp=l. 9 kJKg-1K-1,=880 kgm-3。解:wAtiii4 3-3-104 . 15 . 0 105 . 0 14105130150 )(wAtiii4 3-3-10975. 15 . 0 105 . 0 400105130150 )(,21,()6 10802.9(7520)21
15、65.243600 0.133/a mp ab mb mb mqcttqqqkg s解得29.9720275ln20275ln2121tttttm8 .145120175ln120175ln2121tttttm1232k1 11110567/.11 0.851.7KWm K 钢管壁和污垢热阻可忽略301018.2 ln 121211222112 m 12根据题意:T=350,T=300t =290,t =320逆流操作,则 tTt,tTttttt t()0.2355 2mapaQqCKAA AnrL 12mTTt代入,则则可求出:n=49根12.用 300kpa 的饱和蒸汽(134)通人夹套式
16、换热器夹套,使甲苯沸腾蒸发。甲苯的沸点为 110.6,汽化热为 363.5kJKg-1,,换热器的传热面积为 1m2,每小时汽化 200kg 甲苯。求换热器的总传热系数 K。如果换热器的热损失为换热量的 10%,求每小时消耗多少千克饱和水蒸气。解:13.某单程列管式换热器内置直径为 25 mm2. 5 mm 的钢管柬。操作过程中,苯在换热 器的管内流动,流量为 1.25kg.s-1,温度由 80冷却到 30;冷却水在管间与苯呈逆流流动,进口温度为 20,出口温度为 50,已知水侧和苯侧的给热系数分别为 l 400Wm -2K-1和 0.75 Wm -2K-1,污垢和换热器的热损失可以忽略,试求
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