化工原理上册复习题

***答案***

22u1p2u2 z1g???We?z2g????hf1?2

?2?2p1已知数据:z1?0;p(表)?0;u1?0;We?317.7J/kg;z2?15m;p2?9.81?104N/m2(表) 12u2简化上式:We?z2g????hf1?2

?2p2 又 ?hf1?22lu22 ???9.9u2d229.81?104u222∴ 317.7?9.81?15???9.9u2?10.4u2?72.45

10002∴ u2?2.64m/s

Vh?0.785d2u?3600?0.785?0.12?2.64?3600?74.64m3/h

5. 某化工厂用泵将地面上储池中密度为1100 kg/m3的碱液送至吸收塔顶经喷咀喷出,输液管与喷咀连接处的压强为0.22at(表压)。泵的吸入管为Φ108×4mm的钢管,管内流速为0.5m/s;压出管径为φ56×3mm的钢管。储槽中碱液深度为1.2m,池底至塔顶喷咀处的垂直距离为19m,取λ=0.02,设吸入管路的阻力损失忽略不计,而压出管路直管总长为22m,各种局部阻力的当量长度之和∑Le=103m,求此泵的有效功率为多少kw?

解:定储槽液面为1-1,输液管与喷咀连接处为2-2,地面为基准面,列机械能衡算式:

22u1p2u2 z1g???We?z2g????hf1?2

?2?2p12?d进?0.1???∵ u2?u????2m/s ?d??0.5??0.05???出?2?hf1?2

2(l?le)u222?10322?????0.02??100J/kg

d20.052∴

2u2We?(z2?z1)g????hf1?2?2p2?(19?1.2)?9.81?21.58?102??100?296.2J/kg1100232

Ne?Ws?We??VsWe?0.785?0.12?0.5?1100?296.2?1.28kW

6. 欲用离心泵将20℃水以30m3/h的流量由水池打到敝口高位槽,两液面均保持不变,液面高差为18m,泵的吸入口在水池液面上方2m处。泵的吸入管路全部阻力为1mH2O柱,压出管路全部阻力为3mH2O柱,泵的效率为0.6,求泵的轴功率。若已知泵的允许吸上真空高度为6m,问上述安装高度是否合适?(动压头可忽略)。水的密度可取1000 kg/m3。

***答案***

如图取1-1,2-2截面,并以1-1截面为基准面,列伯努利方程得: H??Z??Hf∴ N?1?2?18?1?3?22m

QH?(30/3600)?22?1000??3kW 102?102?0.6u2[Hg]允?Hs允??Hf吸?6?1?5m?2m

2g ∵Hg 实<Hg 允 ∴安装高度合适。

7. 现需用一台离心泵将293K的河水44m3/h送至敞口的贮水池内。已知管路特性曲线方程

He?30?14000Qe2(式中He的单位是m,Qe的单位是m3/s)。

(1)管路要求泵的升扬高度为多少?(说明原因)(2)今仓库有四种规格的离心泵(见下表),问能否从中选一台? 型号 3B-33A 40B-35A 3B-33 3B-57A Q L/s 12.5 25 12.5 13.9 H m 22.5 34.6 32.6 37.5 Hs m 5.0 5.8 5.0 6.4

(3)若吸入管路的阻力损失和动压头之和为1m,试确定所选泵的安装高度,并用图表示出来(当地大气压为10mH2O)

***答案***

(1)升扬高度ΔZ

?p∵ K??Z??30,而ΔP=0(河面、贮水池面均与大气相通)故 ΔZ=K=30m,即升扬高度为30m

?g(2)选泵

已知:Qe?44m3/h?44?1000/3600?12.2L/s

又 He?30?14000Qe2?30?14000?(44/3600)2?32.1m 查题表得,3B33型离心泵合适,其Q=12.5L/s,H=32.6m,Hs=5m (3)定安装高度H安

u2??∵ [Hg]允?Hs允?Hf吸

2g因输送的为常压下20℃的水,故Hs'=Hs=5m

2u1又∵ ?Hf0?1?1m

2g ∴ [Hg]允?5?1?4m H安=Hg-1=4-1=3m 即安装高度不超过3m

8. 用内径100mm的钢管从江中将293K的水送入蓄水池内,水由池底进入,池中水面高出江面30m,管路的长度(包括局部阻力的当量长度在内)为60m,水在管内的流速为1.5m/s。今仓库存有下列四种规格的离心泵,问可否从中选用一台?已知管路的摩擦系数λ=0.02,若当地大气压为10mH2O,吸入管路的总压头损失和动压头之和为1m,试计算此泵的安装高度。 附:仓库现有四台泵的性能 泵 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 流 量 m3/h 61.2 57.6 54 43.2 扬 程 m 4.2 38 35 32 允许吸上真空度m 6.2 6.5 5 6 解

(1)选泵

Qe??4d2u?0.785?0.12?1.5?3600?42.4m3/h

?p?u2lu2 He??Z???Hf?30???g2gd2g601.52 ?30?0.02???31.4m

0.12?9.81由Qe=42.4m3/h;He=31.4m查性能表,选IV号泵合适, 其Q=43.2m3/h; H=32m (2)求泵安装高度H安

u2[Hg]?Hs???Hf吸,H安?Hg?(0.5?1)m

2g∵ Hs'=Hs=6m(t=20℃,10mH2O送水) 已知:

u22g?Hf吸?1m

∴H安?Hg?(0.5?1)m?6?1?(0.5?1)?4.5?4m 即安装高度不高于4.5m。

9. 用一降尘室来净制含有煤粉的空气,煤粉粒子的最小直径为10mm,密度为1400 kg/m3,气体温度为25℃,在此温度下的粘度为0.018(mN.s)/m2,密度为1.2 kg/m3,含尘气体接近常压,处理量为2m3/s。气体进入降尘室内保持流速为0.2m/s。若降尘室的宽为2.5m,长为5m,试估算降尘室的总高度,层数及每层的高度?

***答案*** 解:(1)求ut 设为层流沉降,则

2d210?10-6)(1400-1.2)?9.81p(?s??)g(-3ut???4.24?10m/s

-318?18?0.018?10 验算: Rep?dput???10?10?6?4.24?10?3?1.20.018?10?3?2.83?10?3?1 假设正确,结果有效。

(2)求每层高度H

L4.24?10?3?5 H≤ut??0.106m

u0.2(3)求层数

V n?总?V单25?2.5?4.24?10-3?38层

(4)求总高H总 H总=nH=38×0.106=4m

10. 用一板框压滤机在147.1kN/m2(表压)下恒压过滤某悬浮液,要求在1.5小时内获得4m3的滤液,若过滤介质阻力忽略,滤渣为不可压缩,并测得过滤常数K=1.6×10-5m2/s,问:(1)需要过滤面积多少m2?(2)若选用滤框尺寸:长×宽×厚=635×635×25mm,需滤框多少块?(3)过滤完毕,用清水在与过滤压力相同的情况下洗涤30分钟,洗水的消耗量为多少m3?(4)若把压力加倍,其它情况不变过滤1.5小时,可得滤液多少m3?

解:(1)求过滤面积 V2422∵ V?KA??A? ??13.6mK?1.6?10?5?1.5?360022(2)求框数

13.6/0.635×0.635×2=17块 (3)求洗水量

KA2V4?dV? ????0.33m3/h ??8V8?8?1.5?d??W ∴VW???dV?3??W?0.33?30/60?0.17m ?d??W(4)求滤液量

V22V12??p2?2 ?p1V2?2V1?42?5.66m3

*在202.7kPa(2atm)操作压力下用板框过滤机处理某物料,操作周期为3h,其中过滤1.5h,滤饼不需洗涤。已知每获1m 滤液得滤饼0.05m,操作条件下过滤常数??3.3?10m/s,介质阻力可忽略,滤饼不可压缩。试计算:

(1)若要求每周期获0.6m的滤饼,需多大过滤面积?

333?52

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