化工原理(上册)课后习题.docx

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1、I、某湿物料原含水hi为10%,在干燥器内干镰至含水鼠为11%(以上均为政出).试求好吨j物料除去的水吊。解：方法一:设G1.=It=100OKgO已知W产10法W2=1.1%物料衡算：W1G1VV+(G1.VV)X1.1%解:W=90Kg方法一：G1(1)=(G11.Vr)(1.co,)解：W=90Kg2、采纳两个连续操作的串联蒸发器以浓缩NaOH水溶液，每小时有10吨12%的NaOH水溶液送入第一个蒸发器，经浓缩后的NaOH水溶液再送入其次个蒸发器进一步浓缩至50%的碱液(以上均为质量Q排出。若每个蒸发器蒸发水量相等，试求送入其次个蒸发器的溶液量与其组成(用NaoH的质量先表示)。wW解:

2、不变组份衡算式Z=F221040.12=(IO4-IW)0.5=W=3800小？.Fi=Fn-W=IO(XX)-3800=62以第一蒸发器为衡算范围。稣mr2则3、一间壁式换热器用冷却水将间壁另一侧150Okg外、80的某有机液体冷却到40C,冷却水的初温为30C,出口温度为35C,已知该有机液体的平均定压比热容为1.38kJ(kg-0Oo试求冷却水用量。解：cz,4=4.86A(nC)1500C.(乙-G=WXCp(,-)=W=3956心，第一章1、试求氨在2.55MPa(表乐)和16匕下的密度。已知当地大气压强为100kPao解：Pf：=2.55X10+100=265(RRJ=18.75m

3、j2650x17RT8.3142892、某气柜内压强为0.075如2(表压)，温度为40C,混合气体中各组分的体积百分数为:V.H2COCO2CH1%40203271试求混合气的密度。当地大气压强为100kPa。解：P.=O.O7510+I(X)=115kPa必=竺0空竺窗2空立,u81.k,o!也=山随“/加RT8.314x3133、在大气压强为100kBa地区，某真空蒸储塔塔顶的真空式读数为90kPa.若在大气压强为87kPa地区，仍要求塔顶绝压维持在相同数值下操作，问此时真空表读数应为多少kPa?解：Pt=P1.P4=WOnPq=WkPaPt=P1.P恺=77kPa4、计算20C下苯和甲

4、苯等体积混合时的密度与平均分子量。设苯一甲苯混合液为志向溶液。等体积时解：20Cps=879kgm3p,1t=867kgm3心小*=勇*=873依/,V278925、用一般U形管压差计测量原油通过孔板时的压降，指示液为汞，原油密度为860必m,压差计上测得的读数为18.7,切。计算原油通过孔板时的压强降，kPa解AP=(X-Pift)gR=(1.3600-860)x9.81.O.I87=23.37Apa6,一敞口烧杯底部有一层深度为51mm的常温水，水面上方有深度为12Omm的油层,大气压强为745,MWg柱，温度为30C,已知油的密度为820幅/相。试求烧杯底部所受的肯定压强，kPa解：P=

5、P+0油+P=PZKR+夕“*，+Gg九=136OO9.81.O.74582O9.81.O.I2+995.79.81.O.O51.=1.OO.81.Pw7、如图所示，用连续液体分别器分别相互不溶的混合液。混合液由中心管进入，依靠两液的密度差在器内分层，密度为860依/的有机液体通过上液面溢流口流出，密度1050依/的水溶液通过U形管排出。若要求维持两液层分界面离溢流口的距离为2m,问液封高度ZiI为多少m?解：兄+2林研=4+。水泡.=9q2=1638,mIU2）Uy.oI8、用来测量气体导管中某截面上的压强，压差计的一侧与导管测点相连，另一侧敞口。已知大气压强为750放,指示液为水和轻油，它

6、们的密度分别为100（Ug/加和860JM,压差计读数为150wn.试求被测气体导管截面上的肯定压强？解：4-4=（01.P4JgR）=f=pg0.75+（10-860）g0.15=1.268j1.V/9、一异径串联管路,小管内径为。5Omnb大管内径为。100mn1。水由小管流向大管，其体积流量为I5mh,试分别计算水在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。解：解：（1）大管：W,=V1=151000=15000kgfh15/36000.785/一0.785x01y=0.531$G1=w1.7=0.5311000=530.Skgm2s小管:质量流量不变WC=15000

7、4=15缈/23加S0.785咛O.785O.O5-或:（彳）2=0.531喘）2=2.123,/$G2=ui=2.I231O(X)=2I2311210、水以17nP力的流量经一水平扩大管段，小官内径4=4OnMH.大管内径4=80”,。如图所示的倒U形管压差计上的读数R为170。求水流经1、2截面间犷大管段的阻力损失为多少柚。解：gzi+号+3=gz2+殍吟+小产加号号十号3=3.76加S0.785x0.04-上网”-a山f=pgR0.785x0,082*；.Ehj=3，6:%.-9.81O.I7=4.96J/kg11、某一高位槽供水系统如附图所示，高位槽高于地面8m,管子规格为族108X4

8、.0mm。埋于地面以下1m,出口管高出地面2m0能量损失可以表示为沙，=45(5J/kg(U为水在管内的流速试求:1-(1)水在管内的流量(m7h)o7/(2)欲使水量增加10%,应将高位槽的液面增高多少m?:解：Zg+1.M1=Zyg+-+zP2p2=69.81+O+0=0+0+-w;+45x3/2-2-=6).S23.,Vj=360.7850.12X=45.2nVm-“=4.3x10TPaSd=50”=0.05/Vv1/3600n1.,uir,=0.14m!s1022X0.05X0.785J0.7850.052360()().7850052_16814310-,”=1必尤=0C8至X四0.

9、052=0.07657136(X)0.78570.785X0.022=0.8S5/?/s10220.02().885Re=：=42054.3x10-302t-=-=0.0120.,.=0.05一毕小。的最嗒=皿小16、水以271.0%s的流量流过内径为50mm的铸造管。操作条件下的粘度为1.09mPas,密度为992kgmi.求水通过75m水平管段的阻力损失，J1.kR解：t=2.710,m,5d=0.05mw=1.091.0-5夕=9921依/1.=75】匕2.7X1.O-O.785J-O.785O.O52=1.38h5Re=贷=端*=G8x/r=0.174d2g设4=0.02则“=2.95

10、S32廿,=至=Oe查得r2.3X1.OYd2514=0.038进入完全平方区=0.038则“=2.14W/.v5=3600X0.785x0.25122.I4=381nyh18、原油以28.9必流过一一般热轧无缝钢管，总管长为530m,允许阻力损失为80依，原油在操作条件下的密度为890m,粘度为3.8mPas0管壁粗糙度可取为0.5mm。试选择相宜的管子规格。28.90,01023t136()0().7851.180受警=4=2886.64d2d*d5设ti=O.O25J=0.097/?/贝J=1.1/MS=2.5X10(W97JJ890凡:-3.8X1(T=0.005查得N=0.035d9

11、7设2=0.035d=Q.04,则u=0.95m/s0.95x0.10489(),4Rr=2.3x10r381.-=0.005查得4=0.035dKM=IO411,114x419、如图示用泵将贮槽中的某油品以40,的流量输送到高位槽。两槽的液位差为20m。输送管内径为100mm,管子总长为450mm.试计算泵所需的有效功率。设两槽液面恒定。油品的密度为400.1x1.4x890“=O/3.0?0.18789Qkgmy,粘度为0.187P4s-=Am!sR,.=36OOxO.785xO.12=-=0.95h1.=0.095-X-=419,?U,M*P2,Z+-1.+W,=ZM+1.-i+”-P-

12、PI42nW=20x9.81+彳+419=616Ag6I689O4O?=IW360(=6MW20、用玻璃虹吸管将槽内某酸溶液自吸出来，溶液密度为1200依/粘度为65d.玻璃虹吸管内径为25m1.,总长为4叫其上有两个90标准弯头。若要使输液量不小于05xI()T3s,高位槽液面至少要比出口高出多少m?设高位槽内液面恒定4，,0.51.OT,m,C解：M=T102nsR=0.785x0.025-八0.0251.0212006.5XIO-3=4703.6:=0.038Z妙=QJ+Zg)5=3.96依1(P2上上+3.96+0.26=-2=().483m9.8124、某流体在光滑圆形直管内作湍流流

13、淌，总管长和管径均不变，而流量增加为原来的两倍，问因流淌阻力而产生的阻力损失为原来的多少倍？摩擦系数可用柏拉修斯公式计算。解：=Vx2=2VxU2=2U1.（I2K.A%=2%=4=暴.着=/x4=336其次章1、某离心泵在转速为M50rmin下用20C清水做性能试验，测得流量为240,入口真空泵的读数为O.OIM4,出口压强表读数为0.43MPa，两表间垂宜距离为0.。试求此时对应的扬程值。解：0=998.2依/丁。+毋。嘴需F=45.3n2、某离心泵输水时得到下列数据:转速”=1450min，流量0=60加心,扬程H=52m,轴功率N=16.1AW。试求：此泵的效率；若要求流量增加至80,

14、转速应增加多少？并估算此时相应的扬程和功率。（假设泵的功率不变）解：=M=丝包=0.528生=n、=1933r/minNN2Q262=（=-n,=924的=（%3=史=刈=38.从卬H911-NI273、用内径为106Inmd镀锌钢管输送20C的水溶液（其物性与水基本相同）。管路中直管长度为180mm,全部管件、阀门等的局部阻力的当量长度为60mm,摩擦系数可取为0.03。要求液体由低位槽送入高位槽，两槽均敞口且液面维持恒定，两液面见垂宜距离为16m,试列出该管路的特性方程（流量Q以加?计）。解：4=z+=16)Pg川+乙)U20,03x(180+60)dO.IO629.8136000.785

15、X0.1062=3.43XK)T0.03x24()0.10652X9.81X36OO2O.7852”,=16+3.43x1。-5.已知某离心清水泵在肯定转速下的特性方程为：=27OT5Q。式中Q为3min。此泵安装在一管路系统中，要求输送贮罐中密度为1200依/加的液体至高位槽中，罐与槽中的液位差为IOm,且两槽均与大气想通。已知当流量为141.s时二所需扬程为20m。试求该泵在管路中的工作点。解:设管路=IO+BQ?20=10+8(1.41.060)2=8=14.17=Q=10+14.170=27.0-15Q?联立解行=0.58nQ=45.8mjH=S.3n6.将密度为1500依/加的硝酸由

16、地面贮槽送入反应釜。流量为7y”,反应器内液面与贮槽液面间垂直距离为8m,釜内液面上方压强为200Sa（表压）,贮槽液面上方为常压,管路阻力损失为30APrt.试选择一台耐腐蚀泵，并估算泵的轴功率。解：/,=8+=23.6,依据Q=7m,/hI1.=23.6;送入长X宽X高为IOinX2m2m的降尘室。已知烟尘密度为4880依/,求可以完全分别下来的最小烟尘的直径。1.81.8OsO.O8f解；dr=98p.81X(4880-1.205=23urn,=6=0.08,B1.2x10281.OhO.81.2O51.81.()5=O.I42500x2.0x(90-50)=W4.186x(40-20)

17、=vv=2390依小25(X)2.0x(90-50)4.I86(4O-2O)并流1.=9()-20=70C,=5O-4O=IOC缥=私83CIn-IOQ=WCQrI=KA%=2500X2.0)(9050)X至1.3600200x30.83=9mA=TCdJ=/=nd03.140.057=5O.5m逆流：=9()-40=50C/,=50-20=30CA九=50+302=40C+x2.04()103600200403.1.40.057=38.8/h16 .一列管式换热器，管子直径为婷5x2.5,管内流体的对流给热系数为W,RK,管外流体的给热系数为2OOOW,RK,已知两流体均为湍流换热，取钢管导

18、热系数2=45WK,管内外两侧污垢热阻为0.001.1.8m2KW,试问;传热系数K与各部分热阻的安排：若管内流体流量提高一倍，传热系数有何改变？若管外流体流量提高一倍，传热系数有何改变？解：1.=-1.+-P+叱+W=-!-+000U8+逊x4-+0325K/兄-d.ad,2ooo4522.5002020=K=63.6W(mi-K)产O.O23.P；流量增加一倍,流速增加一倍，R,增加产倍,所以a；=2%,=174.111125KK2000174.11x20一=0.0104nK=1.51Ka=o.3A-p1.(jJ1.)ua=*a=292*171.In=-=f,=56.2CI(M)一七241

19、01.12=2410(56.2-30)=2.110W0=VVa2258x10nW=93Ags=334kg/It21.363K的丁醇在逆流换热器中被冷却至323K,换热器的面积为30/,传热系数为150W/W/。已知丁醇流量为2000版“，冷却水的进口温度为303K,试求冷却水的流量和出口温度。O=WKT1.TJ=2000X2.97X10X(363-323)3600=6,61.0WQ=KjWiu=M.=6.6IO1.150x30=14.67C/=36322=14,67试差：f,=343K时，/=20C,m363-/,1.21.,uIni-20f,=353Kw=14.43C%=35OK时,=162

20、5C心=352K时，A/,=15.05C%=3525K时，,=14.74C22.肯定流量的物料在蒸汽加热器中从20C加热至40C,物料在管内为湍流，对流给热系数为I(X)OWMC,温度为100C的饱和水蒸气在管外冷凝，对流给热系数为10%，/C。现生产要求将物料流量增大一倍，求；物料出口温度为多少？蒸汽冷凝量增加多少？设管壁和污垢热阻可略。32、流量为30kgs的某油品在列管换热器壳程流过，从150C降至100oC,将管程的原油从25C加热至60C。现有一列管换热器的规格为：壳径600mm,壳方单程，管方四程，共有368根宜径为阴9x2,长6m的钢管，管心距为25mm,正三角型排列，壳程装有缺

21、口(宜径方向)为25%的弓形挡板，挡板间距为200mm。试核算此换热器能否满意换热要求？已知定性温度下两流体的物性如下表：流体名称比热容C,.A(.vC)粘度MPas导热系数,W(m-C)污垢热阻m2:CfW原油1.9860.00290.1360.OO1.油品2.200.00520.1190.0005解：Q=W.C.T-T=30x2.2OX10,(130-110)=2.64XI(TWW=264y”41.986I03537.98依/$也二%=87.5C0=口=()58R=A二工2=.4Trtt”,=0.95x87.5=83.1C管程：5=-62w：444W._37.98=氐=00162qP_d,

22、M。t.n.37.98().015幽=1.21040.0029,.=0.027X*R,y,1.05a,=0O27%g。产(0S3严X1.O5=I622W(,RC)0.0150.136壳程：h=200mm=-1=-1=29h0.2So=D(1.-=0.20.6(1.-=O.O288mj-R=3405.4.W-30UPS0.0288/7=0.017，a=0.36XX34()5.596.P0.95=961H(m2a0.017,_1_1I1919=+0.5+-+0.1.-=0.00358896116221515=K=278.7W(,C).Q2.M1.(y,Ai=114/wKAfr278.7x83.1*=3683.14O.OI96=131.7