江南大学化工原理习题

水加热器?60×3.0?45×2.52.5m0.5mBA

习题3-25 附图

习题3-24 附图

3-26温度为20℃的空气以2000m3/h的流量通过φ194×6mm的钢管管路ABC于C处进入一常压设备,如

附图所示。现因生产情况变动,C处的设备要求每小时送风量减少为1200m3/h。另需在管道上的B处接出一支管BD,要求从此支管按每小时800m3的流量分气,于D 处进入另一常压设备。设管道BC间和BD间各层局部阻力系数之和分别为7及4,试计算BD分气支管的直径。

3-27如附图所示,齿轮泵同时从A、B两油箱吸油,油的密度为850kg/m3,粘度为2.5×10 -3 Pa.s,吸入流

量为3L/s。A、B两油箱液面差0.6m, A、B两油箱出口到汇合点M处油管长分别为20m和8m,油管内径均为50mm。不计局部阻力损失。试求(1)若两油箱液面保持不变,每个油箱流出油的流量;(2)若保持A油箱液面高度不变,当B油箱流出流量为零时,两油箱液面差为多少?(VA=V时,可取λA=0.03)

3-28附图所示的双扩散管汽化器。已知内扩散管喉管直径d1为25mm,出口直径d2为42mm,外扩散管

喉管直径d3为60mm。内扩散管收缩阻力系数ζ言),外扩散管收缩阻力系数ζ

3为

1为

0.06,扩散阻力系数ζ

2为0.12(对d1处流速而

0.08。试验测得空气在内扩散管喉管处的真空度 R为150mmHg。

空气由大气吸入,密度为1.2 kg/m3,入口阻力可不计。试求由管子入口处吸入的空气质量流量。

d3d2d16 mBDCA0.6mBA液体150mmHg34 m

d0空气M习题3-26 附图

习题3-27 附图

V0,pa

习题3-28 附图

3-29温度为20℃的软水由高位槽分别流入反应器B和吸收塔C中,如附图所示。器B内压力为0.05MPa

(表压),塔C中真空度为0.01MPa。总管为φ57×3.5mm,管长(20+ZA)m,通向器B的管路为φ25×2.5mm,长15m,通向塔C的管路为φ25×2.5mm,长20米(以上各管长均包括各种局部阻力的当量长度在内)。所有管道皆为无缝钢管,绝对粗糙ε取为0.15mm。如果要求向反应器供应0.314kg/s的水,向吸收塔供应0.471kg/s的水,问高位槽液面至少应高于地面多少米?

A流量为0.05 m3/s。当发现进蓄水池流量减少为0.04 m3/s时,测得泵出口流量略有增加为0.052 m3/s,而出口压力则下降了0.035 MPa。试确定: (1)泄漏发生点距泵出口的大致距离:

(2)泄漏孔口与圆孔相当的直径。(摩擦系数可视为不变,局部阻力忽略不计)。

z A m3-30用泵将水送至蓄水池,输水管长2000m,管内径为0.2m,

B4 mC8 m 习题3-29 附图 3-31压力为0.35MPa(表压),温度为25℃的天然气(以甲烷计)经过长100m(包括局部阻力的当量长

度)φ25×3mm的水平钢管后,要求压力保持0.05MPa(表压)。如视为等温流动,天然气的粘度为0.011cp,钢管的绝对粗糙度取为0.15mm,大气压力为0.1MPa。求天然气的质量流量。

3-32进吸收塔的空气管道上安装一毕托管用于测量其流量。已知管道的内径为350mm,空气温度为35℃,

压强为0.1MPa。检测压差用习题2所示的双液柱压差计。试求所测管中心处双液柱压差计读数为300mm时,管道内空气的流量。

3-33用20℃、0.1MPa空气标定其刻度,转子材料

40m为铝材的转子流量计测定温度为60℃,压力为0.3MPa的二氧化碳气体。当转子流量计上读数为5 m3/h时,二氧化碳的实际流量应为多少?若将转子换为同形状、同大小的不锈钢转子,在此读数下二氧化碳的流量又为多少? 3-34用离心泵将敞口贮槽中温度为20℃的水送住

一容器中,如附图所示。容器内压力保持0.01MPa(表压),贮槽液面与容器入口之间的

R 习题3-34 附图 垂直距离为40m,管路为φ83×4mm的钢管(ε=0.2mm),管道总长45m,其上装有孔径d0=30mm的孔板流量计,1/2开闸阀和1/2开球心阀各一个,此外还有4个90°标准弯头。今测得连接孔板的指示剂为水银的U型管差压计的读数R=320mm,孔板阻力可取所测得压差的80%。试求泵消耗的轴功率,泵的效率取为65%。贮槽很大,液面视为稳定。

3-35拟用泵将20℃水由贮池打入一常压洗涤塔内。贮池液面距塔内水喷淋器出口有10m位差,管路为φ

76×4mm钢管,绝对粗糙度为0.2mm。出口管路上有一调节阀,管路总长40m(包括除调节阀以外的所有局部阻力的当量长度)。试求:(1)在阀1/2开度和全开两种情况下,流动处于阻力平方区时管路特性方程;(2)流量为30m3/h时,两种情况下管路所需的压头及功率。

3-36某油田用φ300×15mm的钢管,将原油送到炼油厂。管路总长160[公里],送油量为240000kg/h,油

管允许承受的最大压力为6.0MPa(表)。已知原油粘度为1.87×10-3Pa.s,密度890kg/m3,忽略两地高差和局部阻力损失,试求中途需要多少个泵站? 3-37在用水测定离心泵的性能中,当排水量为12m3/h

时,泵的出口压力表读数为0.38MPa,泵入口真空真空表两测压点的垂直距离为0.4m。吸入管和压读者数为200mmHg,轴功率为2.3kW。压力表和

p真p表6m4mpaCAB 出管的内径分别为68mm和41mm。两测点间管路阻力损失可忽略不计。大气压力为0.1MPa。试计算该泵的效率,并列出该效率下泵的性能。

3-38拟用泵将20℃的软水由A槽同时打入B、C两塔中(附图)。已知塔B内压力为0.04MPa(表压)。

塔C中真空度为0.01MPa。总管为φ48×3.5mm,管长10m。两支管均为φ42.25×3.25,DB与DC管段长度分别为10m和13m(以上各管长均包括局部阻力的当量长度)。A槽液面与塔B和塔C的喷淋器出口垂直距离分别为4m和6m。管路摩擦系数均可取为0.036。如要求向塔B供水3500kg/h,向塔C供水4800kg/h。试选用一合适的离心泵。

3-39某厂根据生产任务购回一台离心水泵,泵的铭牌上标着:V=30m3/h、H=24mH2O、n=2900r·p·m、

Hs=5.7m。现流量和扬程均符合要求,且已知吸入管路的全部阻力为1.5m水柱,当地大气压为736mmHg。试计算:(1)输送20℃的水时,离心泵允许的安装高度?(2)若将水温提高到80℃时,离心泵允许的安装高度又为多少?

3-40在海拔为2000米的高原上,使用一台离心泵输送水。已知吸入管路的全部阻力损失为3mH2O,在

操作条件下泵的汽蚀余量为2.5mH2O。今拟将该泵安装于水源水面以上3米处,问此泵能否正常操作?(该处夏季水温为20℃)。

3-41某厂为节约用水,用一离心泵将常压热水池中60℃的废热水经φ89×3.5mm的管子输送至凉水塔顶,

并经喷头喷出而入凉水池,以达冷却目的,水的输送量为42m3/h,喷头入口处需维持0.05MPa(表压),喷头入口的位置较热水池液面高5m,吸入管和排出管的阻力损失分别为1mH2O和4mH2O。试选用一台合适的离心泵。并确定泵的安装位置。(当地大气压为740mmHg) 3-42 某离心泵经试验测得特性数据如下:

V , m3/h 0 10 20 30 40 50 H, mH2O 26.5 24.8 23.1 21.3 20.4 18.0 0 42 58 64 62 59 η 若将此泵用于习题3-34的管路中,问: a) b) c)

该管路系统输送的最大流量为多少? 阀门开启度为1/2时,流量是否正好减半? 当系统流量要求为35m3/h时,泵的轴功率为多少?

3-43一管路系统的特性曲线方程为HL?20?0.0065V2。现有两台同型号的离心泵,该泵的特性曲线可

用方程H?30?0.0025。试求: V2表示(上两式中HL和H的单位为m,V的单位为m3/h)(1) 当管路输送量为30m3/h时,安装一台泵能否满足要求? (2)若将两泵联合安装在管路中,该管路可输送的最大流量为多少?

3-44某双动往复泵,其活塞直径为180mm,活塞杆直径为50mm,曲柄半径为145mm。活塞每分种往复

55次。实验测得此泵的排水量为42m3/h。试求该泵的容积效率η。

3-45温度为15℃的空气直接由大气进入风机,并通过内径为800mm的管道送至燃烧炉底,要求风量为

20000m3/h(以风机进口状态计),炉底表压为1100mmH2O。管长100m(包括局部阻力当量长度),管壁粗糙度0.3mm。现库存一离心通风机,其铭牌上的流量为21800m3/h,全风压为1290mmH2O,问此风机是否合用?(大气压为760mmH2O)。

3-46实验中测定一离心通风机的性能,得以下数据:气体出口处压力为23mmH2O,入口处真空度为

15mmH2O,送风量为3900m3/h。吸入管路与排出管路的直径相同。通风机的转数为960(转/分),其所需要轴功率为0.81kW。试求此通风机的效率。若将此通风机的转数增为1150(转/分),问转速

增大后,此通风机的送风量和所需的轴功率各为若干?

3-47某单级双缸、双动空气压缩机将空气从0.1MPa(绝对)压缩到0.35MPa(绝对)。活塞直径为300mm,

冲程200mm,每分钟往复480次。气缸余隙系数为8%;排气系数为容积系数的85%,压缩过程为绝热过程,绝热指数为1.4,总效率0.7。试计算该压缩机的排气量和轴功率?

3-48一具有中间冷却的双级压缩机,将空气压缩到0.8MPa(表压),进入压缩机的空气流量为360m3/h,

余隙系数6%,空气的温度及离开中间冷却器后的温度均为20℃,压缩过程为多变过程,多变指数为1.25。试求此双级压缩机所消耗的理论功率,压缩后的空气温度及压缩机的容积系数。对于双级压缩,已知中间压力P??P1P2,而双级所耗外功为第一级与第二级之和。(大气压为735.6mmHg)。

第三章 传 热

传导传热

7-1 某燃烧炉的炉壁由耐火砖、保温砖和建筑砖组成,相邻各层材料间接触紧密,各层材料的厚度和导热系数分别为:b1?150mm,k1?1.05W/(m·℃),b2?290mm,k2?0.15W/(m·℃),

。已测得耐火砖与保温砖接触界面上的温度t2?820℃,保温砖b3?228mm,k3?0.81W/(m·℃)

与建筑砖接触界面上的温度为t3?260℃,试求:

⑴ 通过炉壁单位面积上传热速率; ⑵ 耐火砖内侧和建筑砖外侧的温度;

⑶ 各层材料以单位面积计的热阻、各层的传热温差,并分析传热温差与热阻的关系。

7-2厚度为240mm的砖墙,内壁温度为200℃,外壁温度为20℃,砖墙的导热系数与温度的关系可以表示为k?0.2(1?2.5?10?3t) W/(m·℃),试求:

⑴ 穿过砖墙的热流密度;

⑵ 砖墙中心平面的温度。

7-3 测定一平板状材料的导热系数,该平板材料的一侧用电加热器加热,另一侧用水冷却,穿过平板的热流量由加至电热器的电压和电流算出,平板两侧的表面温度用热电偶测定,平板的导热面积为0.02m2,厚度为0.01m,测得的数据如下表所示,试求:

⑴ 平板材料的平均导热系数;

⑵ 设该材料的导热系数为k?k0(1?at),t为温度,℃,试求a和k0之值。

电热器 电压,伏 140 114

电流,安 2.8 2.28 材料表面温度,℃ 高温侧 300 200 低温侧 100 50

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