化工原理习题24441

1、. 【带泵管路】【1】采用离心泵将45m3/h水从水池送至一水洗塔，已知水洗塔塔顶表压为49.05kpa，管路系统吸入段管长为50m(包括局部阻力当量长度，下同)，泵出口阀全开时排出管线长度为273m，所用管线规格均为1084，管内流体流动阻力系数为0.024，其它数据如图所示，试求：1. 完成以上输送任务，管路所需泵的压头；2. 现有一台离心泵，其特性曲线方程为h=50-0.008qv2，（单位：h，m；qv，m3/h）该泵能否满足需要？若在上述管路中使用该离心泵，求在泵出口阀门全开的条件下泵的工作点，此时泵的有效功率为多少？3. 若通过调节阀门使流量达到45m3/h，则损失在阀门上的压头为

2、多少？4. 若水温度升高，使水的密度下降（假设粘度不变），请说明泵的工作点怎样变化，并图示泵工作点的变化情况。1 m14 m1. 精品.2. 管路特性曲线方程为：泵的特性曲线方程为：h=50-0.008qv2，联立求解得： 有效功率 3. 阀门损失压头： 4. 密度下降，管路特性曲线截距增大，流量变小，压头增加。【2】如图所示的一输水管路。用泵将水池中的水输送到敞口高位槽，管道直径均为，泵的进、出口管路上分别安装有真空表和压力表。已知在阀门全开时，水池液面至入口真空表所在截面的管路长50m，真空表所在截面至高位槽液面的管路长150m（均包括局部阻力的当量长度）。设流动已进入阻力平方区，摩擦系数

3、。管路的输水量为36m3/h。水的密度，系统为稳态流动，两水池液面高度保持不变。试求：精品.（1）泵入口真空表的读数是多少kpa；（2）离心泵的有效压头是多少m；若泵的效率为0.6，泵的轴功率为多少kw；（3）写出该系统管路特性曲线方程；（4）若选用特性曲线可表示为的单泵，式中，h的单位为m， 的单位为m3/h，通过计算说明该泵能否满足以上输送要求；（5）若采用两台这样的泵并联操作，并联后系统的输水量为多少m3/h。（注：并联后的管路特性曲线可近似认为与单泵操作时的管路特性曲线相同） （1）管道直径： 管路中水的流速为：取水池液面为0-0截面，真空表所在液面为2-2截面，列柏努利方程可得：精品

4、.真空表的读数为：42.33kpa（2）取水池液面为0-0截面，高位槽液面为3-3截面，列柏努利方程可得：泵的效率为0.6，则：（3）管路特性曲线为： （4）采用特性曲线为的泵时，输送36m3/h的水，能够提供的扬程是：故该泵不能满足输送要求。（5） 并联操作时，其特性曲线可表示为： 管路特性曲线为：精品. 令 并联后系统的输水量为55.05m3/h。1 m14 m压力表真空表【3】采用离心泵将水从水池送至一加压塔中，输水管路如图所示。加压塔塔顶表压为49.05kpa。离心泵的特性曲线可表示为h=50-0.008qv2，式中，h的单位为m，qv 的单位为m3/h。管道直径均为。泵出口阀全开时，

5、管路系统吸入段管长为50m(包括全部局部阻力的当量长度，下同)，排出管线长度为273m。离心泵的效率为h=0.6。其它数据如图所示。系统为稳态流动，水池液面高度保持不变。设水在输水管路的流动已进入阻力平方区，管内流体流动摩擦系数l为0.024。水的密度r=1000kg/m3，试求：1. 写出该输水管路的管路特性曲线方程；2. 离心泵的流量及压头； 3. 泵的有效功率和轴功率；4. 离心泵入口真空表的读数；5. 该输水管路要求通过调节泵出口阀使流量达到40m3/h。因调节流量多消耗在阀门上的局部阻力是多少； 6. 塔操作压力增大，对泵操作有什么影响？试用图解说明，应采取什么措施稳定生产。精品.（

6、1）管道直径：管路特性曲线取水池液面为0-0截面，塔喷头所在液面为3-3截面，列机械能衡算方程可得：（2）管路特性曲线为：qv=48.13m3/hrhe=31.46m(3) 泵的效率为0.6，则： （4 ）管路中水的流速为：取水池液面为0-0截面，真空表所在液面为2-2截面，列机械能衡算方程可得：真空表的读数为：27.14kpa精品.（5）输送40m3/h的水，泵能够提供的扬程是：管路特性曲线 （6） 压力波动必将导致流量的波动。塔压增高，流量下降，此时应开大阀门，系统阻力下降。abhqva塔压增高【4】如图所示，用离心泵将水送至敞口容器a、b，两水槽在相同的水平面上，所用管线规格均为1594

7、.5，泵吸入段管路总长（包括所有局部阻力当量长度，下同）为60m。排出管线的长度为：从泵出口到分支点c点处为300m，在阀门全开的条件下，c到a为200m,c到b为400m,已知水的密度=1000kg/m3，流动摩擦系数为0.02，其它数据见图示，试求：1. 写出阀门1全开、阀门2完全关闭时的管路特性曲线方程；2. 当阀门1全开、阀门2完全关闭时，测得系统的水流量为80 m3/h，且泵的效率为70%，求此时泵的压头和轴功率；3. 现使阀门1、2 均处于全开状态，并读得泵入口真空表读数为25kpa，则系统的总流量和送至水槽a和b的水量各多少m3/h；精品.c1 m50 m21ba4. 图示从阀门

8、1全开、阀门2全关状态到阀门1和阀2均处于全开状态泵的工作点变化情况。1. 求管路特性曲线方程 2. 3. 总流量 并联管路有： 得： 管径相同，所以有： 4. 精品.一阀全开两阀全开【传热】【5】pg99 第9题【6】用单壳程单管程列管换热器将流量为32500kg/h某溶液由55预热到85，加热饱和蒸气温度为130，已知操作条件下该溶液的物性为：r=898kg/m3 ,=0.360 mpas,=4.358 kj/(kg),=0.322 w/(m),加热蒸气的汽化热潜为=2192kj/kg。其蒸气走壳程，溶液走管程。管程污垢热阻=510-4m2/w,壳程蒸气表面传热系数=1.2104w/(m2

9、)，壳程污垢热阻忽略不计。换热管规格为192，管子根数为70根，管壁热导率w=45 w/(m)，试求：1.消耗蒸气量为多少？2.管内表面传热系数是多少？3.以管子外表面为基准的换热器的总传热系数？4.换热器单程管的长度？5.因技术改造提压操作，欲将该溶液由55升至95，若仍采用以上换热器，为保证完成任务，加热蒸气温度至少应提高到多少度？解： 1. 精品.2. （3）ko=838.3 （4） （5） 精品.【7】某生产过程，要求从储罐中将常温液体苯输送至原料预热器进行预热至90（不出现气化）后，进入反应器中。苯流量14400kg/h，设计入口温度30。初选预热器为单管程列管式换热器，加热热源采用

10、120饱和水蒸气，蒸汽走壳程，液态苯走管程。管束由60根252.5mm钢管组成，长度为6m。壳程表面传热系数为10000w/(m2)，管程污垢热阻为0.0002 m2/w，壳程污垢热阻为0.0001 m2/w，忽略管壁热阻和热损失。已知水蒸气气化热（相变热），苯的物性取密度 =800 kg/m3，热导率 = 0.151w/（m），粘度 m=0.4010-3 pas，定压比热容 cp2= 1.6kj/（kg）。试求：1. 加热蒸汽消耗量；2. 换热器总传热系数；3. 通过计算判断换热器是否够用；4. 冬天，苯的入口温度降为10，加热蒸汽量充足，物性参数不变，试判断该换热器能否满足要求；5. 若加

11、热蒸汽量充足，在设计工况下，试估算换热器出口苯的温度。解：（1）（2）管内侧表面传热系数：精品.=514 w/(m2)k=347 w/(m2)（3）=120-30=90，=120-90=30，换热器可用（4）（4分）=120-10=110，=120-90=30，可以满足要求精品.（5）（3分）设出口温度得： 【8】用一单管程单壳程列管式换热器，将质量流量为8000的常压空气于管程由加热到85；该换热器装有192钢管300根，管长为1。要求选用110饱和蒸汽于壳程冷凝加热之，该温度下蒸汽的汽化潜热（相变热）为2232。若饱和蒸汽的表面传热系数，管材的热导率为45，管程污垢热阻，壳程污垢热阻。已知

12、空气在平均温度下的物性常数为， ，不计热损失，试求：（1） 加热蒸汽的消耗量为多少？（2） 空气在管内的表面传热系数？（3） 通过计算说明该换热器能否满足需要？（4） 若将该换热器变为双管程，且仍采用110蒸汽加热，则空气的实际出口温度为多少？四、解：（1）qm1=？精品.（2）i=?（3）能否够用？ko=108 所以换热器不能满足要求。（4）变双管程精品.【吸收】pg134 第7题pg145 第12题pg145 第11题：在一填料塔中，用含苯0.0001（摩尔分数，下同）的洗油逆流吸收混合气体中的苯。已知混合气体的流量为2400m3/h（标准状态），进塔气中含苯0.06，要求苯的吸收率为90

13、%。该塔塔径为0.6m， 操作条件下的平衡关系为ye=24x，气相总传质单元高度为1.36m，实际操作液气比为最小液气比的1.3倍，洗油摩尔质量为170kg/kmol。试求：(1)吸收剂用量（kg/h）及出塔洗油中苯的含量；(2)气相总体积传质系数kya；(3)所需填料层高度，m；(4)增大填料层高度，若其它操作条件不变，定性分析出塔气组成和塔底吸收液组成的变化情况，并图示操作线的变化。精品.新原x1x2y1y2精品.三、（20分）在一填料塔中，用含苯0.00015（摩尔分数，下同）的洗油逆流吸收混合气体中的苯。已知混合气体的流量为1467.8m3/h（标准状态），进塔气中含苯0.05，要求苯

14、的吸收率为90%。该塔塔径为0.6m，操作条件下的平衡关系为ye=26x，气相总体积传质系数kya=0.045 kmol/(m3s)，实际操作液气比为最小液气比的1.3倍，洗油摩尔质量为170kg/kmol。试求：（1） 吸收剂用量（kg/h）；（2） 出塔洗油中苯的含量；（3） 所需填料层高度，m；（4） 降低填料层高度，若其它操作条件不变，定性分析出塔气组成和塔底吸收液组成的变化情况，并图示操作线的变化。精品.y2y1x2x1新原【精馏】pg161第5题pg180第10题pg180第11题精品.二（25分）用一精馏塔分离某二元理想混合物，进料量为200kmol/h，其中易挥发组分的摩尔分率为0.5，进料为饱和液体，塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜用间接蒸汽加热。已知两组分间的平均相对挥发度为2.0，精馏段操作线方程为，塔底产品中易挥发组分的摩尔分率为0.05，试求：（1）操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分率（2分）；（2）塔顶