化工原理 重修讲题

1、1如右图，槽内水位高度为如右图，槽内水位高度为Z，保持恒定。，保持恒定。试讨论阀门由全关到全开，试讨论阀门由全关到全开，A管内水柱高管内水柱高度的变化情况。度的变化情况。Z 2 A 2 1 1 用单效蒸发器将某溶液由用单效蒸发器将某溶液由15（质量分数）浓缩至（质量分数）浓缩至40（质（质量分数），要求每小时蒸得量分数），要求每小时蒸得375kg浓缩液，求气化水分量。浓缩液，求气化水分量。已知空气的热容流量已知空气的热容流量ms1Cp1为为2500W/K，水的热容流量，水的热容流量ms2Cp2为为10000W/K，逆流换热，传热面积，逆流换热，传热面积A为为20m2，传热，传热系数系数K为为1

2、80W/m2K，求传热效率。，求传热效率。2 1. 某离心泵的安装高度为某离心泵的安装高度为2m，供液面压头和饱和，供液面压头和饱和蒸汽压头的差值为蒸汽压头的差值为7m，汽蚀余量为，汽蚀余量为4m，该泵的，该泵的安装高度恰好合适，则吸入管路阻力应为多少。安装高度恰好合适，则吸入管路阻力应为多少。 2. 对图示管路系统，使线对图示管路系统，使线3变为线变为线2，试分析离心，试分析离心泵出口阀门开度如何变化。泵出口阀门开度如何变化。 3. 空气冷却器在空气侧加翅片，是何道理？空气冷却器在空气侧加翅片，是何道理？ 4. 水在管内强制湍流，对流传热膜系数为水在管内强制湍流，对流传热膜系数为1700 W

3、/m2，若保持流量不变，将管径减小，若保持流量不变，将管径减小10，此时对流传热膜系数为若干？此时对流传热膜系数为若干？32112()ppg zzgzpgzp22111212ppzzggssVm AVus smGAuVds4dydu常数uAAuAums2221111122u Au AuA常数4fehgpugzHgpugz222212112121feWpugzWpugz222212112121221211122211 22efmz gmupVmwmz gmup VmW 2212112222efuugzppgzpp5232flupd=R ed umax2vu 21 = () (J kg ) 2fl

4、uwd23= () (J m) 2f lupd或Pa21= () (J N) 2f luhdg或m6464= Reud22fw ()22ellluudd=+）=61、用图示系统往高位槽输水，输水管径、用图示系统往高位槽输水，输水管径1084管路总长度为管路总长度为100m（包括所有局部阻力当量（包括所有局部阻力当量长度）摩擦系数长度）摩擦系数= 0.03。泵特性方程：。泵特性方程：H = 300.0042qV （H、m；Q、m s）。）。 试求试求 管路中的流量；管路中的流量； 泵的有效功率；泵的有效功率； 阀门的阻力系数。阀门的阻力系数。72、用图示流程将密度为、用图示流程将密度为890kg

5、/m3的油品自容器的油品自容器A输输送至容器送至容器B，管子规格，管子规格108 84mm4mm，总管长（包括所，总管长（包括所有局部阻力当量长度）有局部阻力当量长度）65m65m，泵的效率，泵的效率0.700.70，泵的扬，泵的扬程程20m,20m,管内流速管内流速2.1m/s2.1m/s，=0.025。试求：试求：1 1 总阻力损失总阻力损失2 2 泵的轴功率泵的轴功率3 3 两液面高差两液面高差CA Z B83、用离心泵把、用离心泵把密度为密度为1000kg/m3的水从开口贮槽送至表压为的水从开口贮槽送至表压为1.2105Pa的密闭容器，贮槽和容器的水位差保持的密闭容器，贮槽和容器的水位

6、差保持16m恒恒定，各部分相对位置如图所示。管道均为定，各部分相对位置如图所示。管道均为1084mm的钢管，阀门全开，吸入管长为的钢管，阀门全开，吸入管长为20m，排出管长为，排出管长为100m (各段管长均包括所有局部阻力的当量长度各段管长均包括所有局部阻力的当量长度)。管路中。管路中水流速水流速2m/s，摩擦系数取，摩擦系数取0.025。大气压力。大气压力101.3kPa。试求：试求：(1)泵入口处真空表读数；泵入口处真空表读数；(2)离心泵有效功率；离心泵有效功率；今改为用离心泵输送今改为用离心泵输送80，饱和，饱和蒸汽压为蒸汽压为47.4kPa，密度为，密度为972kg/m3的水，发现

7、真空表读数跳动，流量的水，发现真空表读数跳动，流量下降，这是怎么了？如何解决？试下降，这是怎么了？如何解决？试定性说明之。定性说明之。 3m 16m 2 1 1 0 0 2 94如图，从水池向高位槽送水，两水面如图，从水池向高位槽送水，两水面高度保持高度保持16m不变。泵的特性方程可不变。泵的特性方程可近似为近似为H=29.8-8.510-4Q2 (H，单位，单位m；Q，单位，单位m3/h)，输水管为，输水管为1084mm钢管，管子总长钢管，管子总长(包括除包括除调 节 阀 外 的 局 部 阻 力 的 当 量 长调 节 阀 外 的 局 部 阻 力 的 当 量 长度度)120m，调节阀，调节阀

8、=7，估计摩擦系，估计摩擦系数数0.03，试求：，试求：(1)管路特性方程；管路特性方程；(2)输水量为多少输水量为多少m3/h；(3)为使输水量达到为使输水量达到60m3/h，应关小还，应关小还是开大阀门，求此时调节阀的阻力是开大阀门，求此时调节阀的阻力系数。系数。1 6 m 10用图示系统往高位槽输水，输水管径用图示系统往高位槽输水，输水管径1063mm管路总长度为管路总长度为100m （包括局部阻力当量长度）摩擦系数（包括局部阻力当量长度）摩擦系数= 0.03。 泵特性方程：泵特性方程：H = 300.0042Q （H、m；Q、ms） 试求试求 管路中的流量；管路中的流量； 泵的有效功率

9、；泵的有效功率； 阀门的阻力系数。阀门的阻力系数。11过滤基本计算重要公式：过滤基本计算重要公式： AddVu ddq过滤速率：过滤速率： 恒压过滤方程：恒压过滤方程： eVVrcpAAddVu c = AL/V222KAVVVercpK2Kqqqe22sprr0crspK01222KAVKq 2erLrLpAddVu12WWWWWddqqddVV)(2eFWqqKddqddq)(841eFWqqKddqddqFFFFFWWWJKKJKJqddqq222RWcQVVR2RWcnKAKAVnKAnVcVQ22rTaruKcggrg过滤基本计算重要公式：过滤基本计算重要公式： 洗涤时间洗涤时间置换

10、洗涤置换洗涤横穿洗涤横穿洗涤过滤介质阻力不计时洗涤时间过滤介质阻力不计时洗涤时间间歇过滤机生产能力间歇过滤机生产能力最佳操作周期最佳操作周期连续过滤机操作周期内滤液量连续过滤机操作周期内滤液量连续过滤机生产能力连续过滤机生产能力 离心分离离心分离13用板框压滤机过滤某悬浮液，过滤用板框压滤机过滤某悬浮液，过滤0.8h滤渣充满滤渣充满滤框，获得滤液滤框，获得滤液20m3,已知介质阻力已知介质阻力Ve=1m3，共，共用用20个滤框，滤框的长和宽均为个滤框，滤框的长和宽均为810mm。试求：试求：(1) 过滤常数过滤常数K (2) 最终过滤速率最终过滤速率 (3) 过滤完成后保持压力不变，用过滤完成

11、后保持压力不变，用2m3清水清水进行横穿洗涤，设清水粘度与滤液粘度相同，辅进行横穿洗涤，设清水粘度与滤液粘度相同，辅助时间为助时间为1.4h，求生产能力。，求生产能力。例例114用板框压滤机过滤某悬浮液，过滤常数为用板框压滤机过滤某悬浮液，过滤常数为2.26261010-4m m2/s,/s,介质阻力介质阻力Ve=1m3，滤渣充满滤框时获得滤液，滤渣充满滤框时获得滤液20m3，过，过滤时间滤时间0.8h，滤渣与滤液体积之比，滤渣与滤液体积之比c0.0325 m3滤渣滤渣/ m3滤液。滤液。试求试求：（：（1） 过滤面积过滤面积 （2）最终过滤速率）最终过滤速率 （3）若框高处的长宽均为）若框高

12、处的长宽均为1m，求框数，求框数n和框厚和框厚b例例215某板框压滤机恒压过滤某板框压滤机恒压过滤1.5h，滤渣充满滤框，获得滤，滤渣充满滤框，获得滤液液25m3,然后用然后用3 m3清水（其粘度与滤液相同），于清水（其粘度与滤液相同），于同样压力下对滤液进行横穿洗涤（假设滤布阻力可忽同样压力下对滤液进行横穿洗涤（假设滤布阻力可忽略）。试求：略）。试求：(1)洗涤速率；洗涤速率；(2)若辅助时间为若辅助时间为1.2h，求生产能力；，求生产能力；(3) 若操作压力差增加若操作压力差增加50，滤渣压缩性指数为，滤渣压缩性指数为0.2，其，其他条件保持不变，生产能力增加多少？他条件保持不变，生产能力

13、增加多少？例例3164、某压滤机有、某压滤机有30个尺寸为个尺寸为800800 40mm滤框，用于滤框，用于过滤某种悬浮液，实验条件下测得过滤某种悬浮液，实验条件下测得K= 1.5105 ms。c=0.15m3滤渣滤渣m3滤液，恒压下过滤滤液，恒压下过滤20min框内充满滤框内充满滤渣，滤渣不可压缩。渣，滤渣不可压缩。 试求试求 实验条件下实验条件下qe值是多少值是多少 用用18滤液量的清水横穿洗涤，洗涤时间是多少滤液量的清水横穿洗涤，洗涤时间是多少 （不计介质阻力）；（不计介质阻力）； 若操作压力为试验压力的若操作压力为试验压力的2倍，滤渣充满框所需时间倍，滤渣充满框所需时间（qe不变）。不

14、变）。175、用板框压滤机在、用板框压滤机在200kPa（表压）下，恒压过滤（表压）下，恒压过滤1h，滤框充满滤饼，得滤液滤框充满滤饼，得滤液4 m3，过滤完成用过滤完成用0.50.5 m3水水（与滤液粘度相同）在同样压力下进行横穿洗涤，辅（与滤液粘度相同）在同样压力下进行横穿洗涤，辅助时间助时间1.5h1.5h，过滤介质阻力忽略不计。过滤介质阻力忽略不计。试计算：试计算：1 1、洗涤速率、洗涤速率；2 2、操作周期；、操作周期；3 3、若过滤、若过滤压力增加到压力增加到300 kPa（表压），其他条件不（表压），其他条件不变，滤渣压缩性指数变，滤渣压缩性指数s=0.2，使滤框充满滤渣需多长过

15、，使滤框充满滤渣需多长过滤时间。滤时间。18 6用板框压滤机在用板框压滤机在200kPa恒定表压下过滤恒定表压下过滤48min，获得滤，获得滤液液14m3，板框，板框30个，滤框空处的长与宽均为个，滤框空处的长与宽均为810mm，不，不计滤布阻力，试求：计滤布阻力，试求：(1) 过滤常数；过滤常数； (2) 若辅助时间若辅助时间1h，洗水量为滤液量的，洗水量为滤液量的10，横穿洗涤，横穿洗涤，求最大生产能力；求最大生产能力； (3) 若将过滤表压提高到若将过滤表压提高到300kPa，滤渣压缩性指数，滤渣压缩性指数S0.3，求此时的过滤常数。求此时的过滤常数。19某板框压滤机有某板框压滤机有20

16、个框，滤框空处长与宽均为个框，滤框空处长与宽均为810 mm，厚度，厚度为为45 mm，在，在200 KPa表压下恒压过滤表压下恒压过滤1h，滤框塞满滤渣，滤框塞满滤渣，然后用然后用2m3清水进行横穿洗涤，滤渣压缩性指数清水进行横穿洗涤，滤渣压缩性指数s0.2，每，每次辅助时间为次辅助时间为1.8h，滤渣体积与滤液体积之比为，滤渣体积与滤液体积之比为0.03m2/m3，过滤介质阻力不计。过滤介质阻力不计。试求：试求： 洗涤时间洗涤时间 生产能力生产能力 若过滤表压力增加若过滤表压力增加1倍，其他条件不变，此时的生产倍，其他条件不变，此时的生产能力为若干？（洗液粘度与滤液相同，洗涤压力同过滤压力

17、）能力为若干？（洗液粘度与滤液相同，洗涤压力同过滤压力）20传热基本计算重要公式：传热基本计算重要公式： ntAQdd傅立叶定律傅立叶定律ntAQqdd)1 (0at21AbttttAbQ2121)(QttbAttRniiinniin11111112ln)21(2rrttlQmAbtt)(21AAAAAm2121ln/AAAm122QttbAttRL ttrrniiiinniinniiiin111111111121m()ln单层平壁热传导单层平壁热传导传热基本计算重要公式：传热基本计算重要公式： 多层平壁热传导多层平壁热传导 单层圆筒壁热传导单层圆筒壁热传导 多层圆筒壁热传导多层圆筒壁热传导Q

18、A tt()w)w(TTAQ22222112111()()mdb dKdd111212111()()mb ddKdd12121111wwwwTTTtttTtqbb传热总温差传热总热阻12111bK传热基本计算重要公式：传热基本计算重要公式： 232121111sRbsRK2122121121121sRmddbddsRddK传热基本计算重要公式：传热基本计算重要公式： 考虑污垢热阻考虑污垢热阻 平壁平壁 以外表面积为基准以外表面积为基准 24传热基本计算重要公式：传热基本计算重要公式： mtKAQ总传热速率方程总传热速率方程11122221()()spspQm cTTm ctt1112221()

19、spssspQm rmTm cttCT2111222()pspsssQm cTTm rmtCt热量衡算关系热量衡算关系无相变无相变有相变有相变 122112121212lnlnmttTTtttttTttT 121212111222lnlnmttTTtttttTttT 25maxQQmin11max()()spQm cTt121112111111max()()spspm cQTTTTQm cttTT212221111122max()()spspm cttQttQm cttTT111201spTAdTKdANTUTTtm c 22212spmttKANTUtm c111111 exp1exp1RR

20、RNTCUNTCCU222221 exp1exp1RRRNTCUNTCUC112111222ppsRsm CttCm CTT221221121ppsRsm CTTCttm C传热基本计算重要公式：传热基本计算重要公式： 热流体热流体冷流体冷流体传热效率传热效率26今欲用传热面积为今欲用传热面积为12m2的单壳程列管换热器，逆流从有机的单壳程列管换热器，逆流从有机液中取走液中取走1.2 210105J/sJ/s的热量。已知有机液进口温度的热量。已知有机液进口温度6363，出口温度出口温度5454，给热系数，给热系数700700W/ /m2,冷却水进口温度冷却水进口温度2525，出口温度，出口温度

21、3333，定压比热，定压比热41804180J/ /kg,给热系数给热系数10501050 W/ /m2，管壁及污垢热阻之和为，管壁及污垢热阻之和为0.240.241010-3 m2/ W，近似按平壁计算，不计热损失。，近似按平壁计算，不计热损失。试计算回答：试计算回答： (1) 冷却水用量冷却水用量 (2) 能否满足换热要求？能否满足换热要求？例例127有一传热面积为有一传热面积为80m2的列管换热器，管程空气流量为的列管换热器，管程空气流量为6.95kg/s,/s,进口温度进口温度2525，定压比热，定压比热10001000 J/ /kg。壳程。壳程饱和水蒸汽冷凝量为饱和水蒸汽冷凝量为0.

22、1570.157 kg/s/s，温度，温度120120，潜热为，潜热为2.2052.20510106 J/ /kg，不计热损失。试求：，不计热损失。试求：(1) 对数平均温度差对数平均温度差(2) 换热器的传热系数换热器的传热系数(3) 若水蒸汽冷凝的给热系数为若水蒸汽冷凝的给热系数为10000 W/ /m2,不计管不计管壁及污垢热阻，空气的给热系数为多少？壁及污垢热阻，空气的给热系数为多少？例例2283、用热流体在套管换热器中逆流将冷流体由、用热流体在套管换热器中逆流将冷流体由20加热至加热至70。热流体流量。热流体流量2s，比热，比热2.0kJ。进出口温。进出口温度分别为度分别为120、8

23、0 ，热热= 600w/冷冷=450 w/。现将热流体流量增加一倍，进出口温度不变，要求冷。现将热流体流量增加一倍，进出口温度不变，要求冷流体温升变为原来的流体温升变为原来的1.4倍。倍。 试求试求原来换热器面积应为多少？原来换热器面积应为多少？ 冷流体流量是原来的多少倍？冷流体流量是原来的多少倍？ 增加流量后，传热系数增加流量后，传热系数K如何变化（定量计算）。如何变化（定量计算）。294、有一传热面积、有一传热面积70 m2的列管换热器，管内走的列管换热器，管内走空气，流空气，流量量4.5kg/s,4.5kg/s,比热比热1.01.010103J/（kg）进口温度进口温度2525，出，出口温度口温度7373。管外通饱和温度为。管外