化工原理习题集

1、?化工原理?习题集第一章流体与流体中的传递现象1- 1从力学角度来看,固体和流体、液体和气体的主要区别是什么？1- 2设稀薄气体的分子自由程是几米的数量级,问以下两种情况连续介质假设是否成立？(1) 人造卫星在飞离大气层进入稀薄气体层时；(2) 假想地球在这样的稀薄气体中运动.1- 3指出以下作用在流体上的力中,哪些是体积力,哪些是面力？电磁力,重力,惯性力,静压力,固体边界作用于流体的力,粘性力.1- 4粘性流体的流动型态有几种？如何判别？1- 5从时间和空间来判别以下运动属什么类型.(1) ux=cy, Uy=Uz=0；(2) Ux=cx, uy=-cy , uz=cxy ;(3) ux=

2、yzt, Uy=zxt, Uz=0 ;(4) Ur=2k(t)cos /r3, u =k(t)sin /r3, u =0.1- 6流体在园管中流动时,“进口段与“流动已充分开展的含义是什么？在什么情况下充分开展后的流动为层流,又在什么情况下充分开展后的流动为湍流？1- 7比较三种扩散现象的类似性.1- 8扩散定律前面的负号的物理意义是什么？1- 9粘性流体在静止时有没有剪应力？理想流体在运动时有没有剪应力？假设流体静止时没有剪应力,那么它们是不是都没有粘性？1- 10试分析理想流体与静止流体内部应力的特点.1- 11流线和迹线有什么区别？流体作定常流动,流线与迹线是否重合？流体作非定常流动,流

3、线与迹线 是否重合？为什么？1- 12陨星下坠时在天空划过的白线是什么线？烟囱里冒出的烟是什么线？1-13 设 u乒 0,说明 Du/Dt=0 , ？u/？t=0, (u？ )u=0 的物理意义.第二章传递过程根本方程2-1 一搅拌槽中原盛有浓度为 60%(质量,下同)的盐水2000kg.今以2kg/s的质量流率向槽中参加 0.25% 的盐水,同时以1.2kg/s的质量流率由槽中排出混合后的溶液.设槽中溶液充分混合.求槽中溶液浓 度降至1%时所需要的时间.(总质量衡算,分别按无化学反响和有化学反响考虑)2- 2在下述情况下简化连续性方程,并指出简化过程的依据.(连续)(1) 不可压缩流体在重力

4、作用下沿倾斜平板壁面作二维稳态流动；(2) 不可压缩流体在水平园管中作轴对称的稳态流动(进口段与充分开展)；(3) 不可压缩流体作球心对称的稳态流动；(4) 不可压缩流体在两水平的平行平板间的稳态流动.2- 3下述不可压缩流体的运动可否存在.(连续)(1) u=x i+yj +zk；(2) u=yzti+xztj+xytk;(3) ux=2x2+y , uy=2y 2+z, uz=-4(x+y)z+xy ;(4) Ux=-2x , uy=x+z , uz=2(x+y).2-4 不可压缩流体的流动,x方向的速度分量是ux=ax2+by , z方向的速度分量为零,求 y方向的速度分 量uy,其中a

5、与b为常数.y=0时uy=0.(连续)2- 5加速度向量可表为 Du/Dt,试写出直角坐标系中加速度分量的表达式,并指出何者为局部加速度项, 何者为对流加速度项.(随体)2-6成都和拉萨两地的平均大气压强分别为0.095MPa和0.062MPa.现有一设备需保持设备内绝对压强为3.0kPa.问这一设备假设置于成都和拉萨两地,表上读数分别应为多少？2- 7用如附图所示的U型管压差计测定反响器内气体在A点处的压强以及通过催化剂层的压强降.在某气速下测得 Ri为750mmH2.,R2为80mmH2g, R3为40mmH2O,试求上述值.2- 8如附图所示,倾斜微压差计由直径为 D的贮液器和直径为d的

6、倾斜管组成.假设被测流体密度为p,指 示液密度为p 0,试导出用Ri表示的压强差计算式.如倾角a为300时,假设要忽略贮液器内的液面高度h的变化,而测量误差又不得超过0.1%时,试确定D/d比值至少应为多少？2-9 一水箱用如附图所示的锥阀封水,锥阀底直径为0.5m,高为0.6m,阀重50kg.当水位达1.5m时,w应为多少？要求阀启动泄水,问外配锤重°削习题2-8附图习题2-9附图2-10某流场可用下述速度向量式表达: 向量.(随体)2-11国际标准大气压取海平面为基准R=1.225kg/m 3.从海平面一直到u (x, y, z, t) =xyzi+yj-3ztk.试求点(2,

7、1, 2, 1)处的加速度z=0 ).基准面上的物理量取为：t0=288K , p0=101300Pa ,11公里的高空是对流层.对流层中温度与高度的关系可用下式表示：T=To- z,其中To=288K , =0.0065度/米.11公里以上认为是温度不变(216.5K)的同温层.试分别求出对流层及同温层内压力、密度和高度的依赖关系.可认为重力加速度为一恒量.(静)2- 12不可压缩粘性流体在两无限大平行平板间作稳态层流,试推导其速度分布、截面上的平均流速、壁 面处的剪切力.(运动)2- 13不可压缩流体在两根同心的套管环隙间作轴对称的稳态层流,试导出其速度分布,截面上的平均流 速,体积流量,

8、壁面处的剪切力.运动2- 14不可压缩粘性流体在重力作用下,沿内径为R的圆筒内壁面向下流动.设流动是定常的平行直线运动,流体厚度为.求流体速度分布、流量、平均流速、最大流速及作用在圆筒内壁面上的摩擦力忽略端效应.运动2- 15具有等深度a的两层不相混合的不可压缩流体,在两个固定的水平板间作稳态层流,如下列图.上层流体的粘度和密度为1和1,下层流体的粘度和密度为2和2.压强梯度为SPlQx且与x和z无关求平板间的速度分布u=fz.注意在交界面上速度的大小是单值的,而且切应力zx也是单值的运动2- 16温度为20 C的水,以2kg/h的质量流率流过内径为 10mm的水平园管,试求算流动充分开展以后

9、：1流体在管截面中央处的流速和剪应力；2流体在壁面距中央半距离处的流速和剪应力；3壁面处的剪应力.2- 17 一虹吸管放于水桶中,其位置如下列图.如果水桶和虹吸管的截面积分别为A和B,且A>>B ,试柏2-18有一大桶内装有液体,液面距底面高为h.问在桶侧壁什么位置处开出流小空,流体射柱的射程最远？计算虹吸管的流量.水看作是不可压缩理想流体,且受重力作用,运动是定常的.2- 19水以湍流形式流过一直径相等的 90弯管,该管垂直放置.入口处的压力为p1、平均流速为 山,出口压力为p2、平均流速为u2.求水流对弯管的作用力.动量2-20水从供水管流入水箱,再经水平管流出,如下列图.流入

10、与流出的流量相同.箱中水面保持在离水 管中央线以上距离 h处.箱中各处流速与管中流速相比均可约而不计.水箱与水管出口之间的阻力损失为hf.1求流量V 用h、A与hf表示；2如要保持水箱不动,需多大的水平推力 Fx？柏, 动量习题2-19附图习题2-20附图2-21温度为20 C的水稳态流过内径为 25mm的镀锌管,流动已充分开展. 试求算下述两种质量流率下的阻力损失：1 120kg/h ； 2 1200kg/h.直管阻力2-22 一钢球=7800 kg/m3直径为0.254mm,在水温为25 C的水箱中降落,到达稳定的沉降速度为 8.08cm/so如果一个钢球在温度为 25 C的甘油中降落,速

11、度到达8.08cm/s 什么速度？.假定两种情况下球体周围的流动是动力相似的,钢球直径应为多少？相似准那么2-23管流中热充分开展的含义是什么？热充分开展与流动充分开展有何不同？2-24试由柱坐标形式的能量方程出发,导出不可压缩流体在园管内进行稳态轴对称对流传热时,流动进 口段的能量方程.能量2-25温度为310.9K的油以0.0126kg/s的质量流率流过内径 25.4mm的铜管,管长6.1m.通过在管外冷凝 水蒸汽使管内壁温度保持在374.8K.假定在整个管长上管内流动都是充分开展的,油的物理性质可认为不变,其值如下：Cp=2050J kg-1 K-1, =881 kg m-3, =5.8

12、7X10-4Pa s, k=0.143 W m-1 K-1.试计算：1 Re； 2 Pr； 3油的出口温度.园管内的对流传热,层流2-26在长度为5m,内径为54mm的管内加热苯溶液.苯的质量流速为175kg/sm2.苯在定性温度下的物性数据为：=0.49cP; k=0.14W/m K; Cp=1.8kJ/kg K.试求苯对管壁的给热系数.对流传热,湍流2-27 一根具有圆形截面的导线,半径为 R,电阻率为.通过此导线的电流密度为I,导线外表温度为To. 试导出截面温度分布和最大温度.有内热源的稳态导热2-28有一半径为R的热圆球悬浮在大量的静止流体中,球外表温度为To,远离球的流体温度为 丁

13、点试确定稳态时：1周围流体的温度分布；2球外表与流体间的传热膜系数及鲁塞尔特数Nu.稳态导热2-29有一厚度为L的固体大平板,其初始温度为to,自某时刻起,忽然将其两个侧面哪两个侧面？最好给个图的温度升至ts,并维持不变.试由普遍化的能量方程简化成上述情况下的导热方程,并写 出定解条件.设导热只沿垂直于侧面的方向进行.一维不稳态导热2-30试证实由A、B两组分组成的双组分系统中,在一般情况下进行分子扩散时有主体流动,且 Na乒 Nb,在总浓度C恒定的条件下,Dab=Dba.传质2-31在一细管中,底部水在恒定温度298K下向干空气中蒸发.干空气压力为0.1MPa、温度亦为298K.水蒸汽在管内

14、的扩散距离油液面至管顶部 z=20cm.在0.1MPa和298K时,水蒸汽在空气中的扩散系数DAB=2.50X10-5m2/s.试求稳态扩散时水蒸汽的摩尔通量、传质分系数及浓度分布.一维稳态扩散2-32将温度为298K、压力为1.0atm的He和N2的混合气体装在一根直径为5mm、长度为0.1m的管中进行等摩尔反向扩散.管子两端He的分压分别保持为 0.06atm和0.02atm,在上述条件下的扩散系数DHe-N2=0.687 X10-4m2/s,式计算：1 He和N2的扩散通量；2传质分系数；3在管中 点截面上He和N2的分压.等摩尔反向扩散2-33在总压为2.0atm下,组分A由湿外表向大

15、量的、流动的不扩散气体B中进行质量传递.界面上A的分压为0.20atm,在传质方向上一定距离处可近似地认为A的分压为零.已测得A和B在等分子方向扩散时的传质系数 ky0=6.78X10-5kmol/m2 sA y.求传质系数ky、kg及传质通量Na.传质系数2-34在直径为25mm、长度为6m的园管内壁面上有一薄层水膜,将 30C、1atm的空气以0.5 m/s的速度 吹入管内,试计算传质系数、出口浓度和传质速率.由于在空气中水分的分压很低,气体的物性可 以近似的采用空气的物性值.管内层流传质2- 35在常压下大量的枯燥空气吹过湿球温度计,当湿球温度为25C时,试求算干空气的温度.湍流传质,柯

16、尔本第三章流体输送与流体输送机械3- 1烟道气的组成约为 N277%, CO213% , 025%, H2O5% 体积百分数.试计算常压下 400 C时,该混合气体的密度和粘度.3- 2用一毕托测速管测定空气在管道中的流速,用水作指示剂的 U型管压差计显示的压差 R读数仅 为8mmH2O 附图,为了提升读数精度,拟采用以酒精水溶液和煤油为指示剂的双液柱微压差计.试计算假设要使压差读数放大 15倍,酒精水溶液的密度以及质量分率为多少？水、酒精和煤油的密 度可分别取为 1000kg/m3、789 kg/m3和 850 kg/m33- 3蒸汽锅炉上装有一复式 U型水银测压计附图所示,对某基准面而言各

17、点的标高为：z0=1.8m,Z1=0.9m, Z2=2.0m, Z3=0.7m, z4=2.5m,截面1、2之间充满了水.试计算锅炉上方水蒸汽压力.3- 4硫酸流经大小管组成的串联管路,硫酸的密度为1830kg/m3,体积流量为9m3/ho大小管尺寸分别为$ 57>3.5mm和$ 76 >4mm,试分别求硫酸在大管和小管中的1质量流量；2平均流速；3质 量流速.3- 5如附图将槽A中的NaOH和NaCl的混合水溶液放入反响槽 B中,阀C和D同时翻开.问如 A槽液 面降至0.3m需要多少时间？槽 A和槽B的直径为2m,管道尺寸为$ 32X2.5mm,溶液在管中的 瞬时流速u=0.7v

18、AZm/s ,式中AZ为该瞬时两槽的液面高差.3- 6直径为1.0m的水箱底部有一泄水孔,其孔径为25mm.当以5.0m3/h的固定流量向水箱加水的同时底部泄水孔也在向外泄水.假设小孔的流量系数Cd为0.62 Cd为孔口实际流量与理想流量之比,试求:1到达出水与进水流量相等时水箱的水位；2 到达与上述水位相差 0.1m时所需的假设水箱最初是空的时间.3-7用一长度为0.35m的渐缩管将输水管路由内径100mm缩至30mm.当管内水流量为 0.52m3/h,温度为10C时,问：1在该渐缩管段中能否发生流型转变；2管内由层流转为过渡流的截面距渐缩管大端距离为多少？3-8用压缩空气将密度为1513k

19、g/m3的硝酸从密闭容器中送至高位槽,要求每批的压送量为0.5m3, 10分钟压完,管路能量损失为15J/kg,管内径为25mm,求压缩空气的压力为多少 Pa 表压？计算时密闭容器中近似以最终液面为准.3- 9高位槽内的水面离地面 10m,水从$ 108>4mm的导管中流出.导管出口与地面距离为2m,在此题特定条件下,管路摩擦损失可按 2 hf=6.5u2J/kg不包括导管出口的局中阻力计算,u为水在管内的流速 m/so试计算：1 A A截面处水的流速；2水的流量.3-10如附图所示,水从离地面18m处用$ 273X 5mm,长35m 包括局部阻力损失的当量长度的管道连接到离地面10m处

20、,并测得上下两处压强分别为345kPa和415kPa 表压.试确定：1水的流动方向；2假设管路摩擦系数取 0.026,管路中水的流量为多少？习题3-8附图习题3-9附图习题10附图3- 11欲在一内径为200mm的输水管路中安装一文丘里流量计附图.假设输水量为180m3/h时,要求在文丘里流量计的入口和喉口两截面间检测的R读数不大于700mmHg ,且允许的阻力损失不大于静压能差的5%.试计算该流量计的喉口直径d0和流量系数Cv.3-12如下列图的一冷冻盐水循环系统,盐水循环量为40m3/h时,盐水由A流至B的阻力损失为100J/kg,由B流至A的阻力损失为50J/kg.管路系统采用同直径管子

21、,盐水密度为1100kg/m3 忽略泵进、出口的高差,试计算：假设泵的效率为68%,泵的轴功率为多少 kW？2假设泵出口压力为 0.26MPa 表压,B处压力表读数为多少 Pa？习题3-11附图习题3-12附图3- 13水库引水发电,水流经水轮机后经尾水管流入下水池(如附图所示).H=60m , h=4m ,引水和尾水管内径d=1.2m,引水管阻力损失可取管路动能的8.5倍,尾水管的阻力损失取该管动能的1.0倍.试求：流量为1.5m3/s时,水轮机进、出口处的压强以及水轮机的功率.3- 14如下列图,槽内水位维持不变,槽底部与内径为100mm的钢管联结,管路中 B处装有一 U型管压差计(指示剂

22、为水银).当阀门关闭时读数 R=600mm, h=1500mm.(1)阀门局部开启时,测得 R=500mm, h=1450mm,假设AB段能量损失为10J/kg,问管内流量为多 少 m3/h？(2)阀门全开时,假设AB段与AC段的能量损失分别按2 hfAB=1.6u2J/kg, 2 hfAC=7u2J/kg计算(不包括管出口阻力),u为管内流速.问压差计测压点B处水的静压强为多少？3- 15如附图所示,高25m,内径0.6m的烟囱,烟气的密度为 0.6 kg/m 3,外部的空气密度为1.2 kg/m3,炉膛流通面积为烟囱流通面积的2倍,烟囱内壁烟气流动的摩擦系数可取0.025,烟气由炉膛进入烟

23、囱的局部阻力系数为 0.65.试求：(1) 、当测得炉膛内外气体流动的压强差为12mmH2O时,烟囱通过的燃气质量流量为多少？(2) 、假设每小时需排出燃气 7000 m3/h,考虑炉膛真空度仍为12mmH2.,那么烟囱的高度为多少？习题3-13附图习题3-15附图习题3-14附图920kg/m3,缸内径为0.46.求当活塞上受力 6000N3- 16如附图所示,活塞以一定的速度将油缸中的油推至排油口.油的密度为100mm ,排油口直径为30mm,油由油缸进入排油口的局部阻力系数为 时,排油流量及作用在油缸上的力(活塞与缸壁的摩擦可不计).3- 17试求如附图所示管路中长为L的连续泄流管段的阻

24、力损失.管内径为100mm,泄流管段长10m,水流入该管段流量为 0.1 m3/s,流出流量为0.02 m3/so假设沿管长单位长度泄出的水流量相同,且沿 管长摩擦系数可取为 0.027.习题3-16附图习题3-17附图3-18要求向精熠塔中以均匀的速度进料,现装设一高位槽,使料液自动流入精熠塔中如附图所示.高位槽内的液面保持距槽底1.5米的高度不变,塔内的操作压力为0.04MPa 表压,塔的进料量须维持在每小时为 50m3,那么高位槽的液面要高出塔的进料口多少米才能到达要求？料液的密度为 900kg/m3,粘度为1.5cp,连接管的尺寸为$ 108X5mm的钢管,其长度为x-1.5 +3 m

25、,管道上的 管件有180°回弯管一个,截止阀一个及90°弯头一个.3-19水由水箱 A经一导管路流入敞口贮槽B中,各局部的相对位置如下列图.水箱液面上方压力为0.02MPa 表压,导管为$ 108 x 4mm的钢管,扩大管D内径为200mm,管路中装有一闸阀1/2开, 转弯处均为90°标准弯头,试计算：1 水的流量设输水管很短,即直管阻力可忽略不计；2 假设此系统其它条件不变,仅输水管增长200m,此系统阻力为假设干？习题3-18附图习题3-19附图习题3-20附图以上计算中摩擦系数可视在放空之前令其通过一洗3-20如附图所示含有少量可溶物质的废气,涤塔,以预防环

26、境污染.该气体物理性质与 50 C的空气根本相同, 鼓风机入口处气体压力为 30mmH2O 表压,流量为3600m3/h.输气管与放空管的内径均为250mm,管长与管件、阀门的当量长度之和为50m 不包括进、出塔及管出口阻力,放空口与鼓 风机进口的垂直距离为 20m,估计气体通过塔内填料层的压力降 为200mmH2O,管壁绝对粗糙度 £可取为0.15mm,大气压为 0.1MPa.求鼓风机的有效功率.3-21用$ 60X 3.5mm钢管从敞口高位槽中引水至一常压吸收塔内.高位槽液面与水喷头出口高差10m,管路流量最大可达 15 m3/h.现需将流量增加到 25 m3/h,试求：1管路不

27、变,在管路中增 加一台泵,该泵的功率；2管路布局不变,换新的管子,管子的直径.为不变.3-22用钢管将密度为1010kg/m3的稀水溶液由敞口贮槽甲送往敞口贮槽乙.贮槽乙的液面较贮槽甲的液面低8m,管路总长1500m 忽略局部阻力损失,摩擦系数均取0.029,每天输液量为110吨,每日工作8小时,泵的轴功率10kW,效率60%,试计算：1 假设流量增加20%,仍用原管路,问需耗轴功率多少kW 设入保持不变？2 流量增加后,管道总长及两贮槽位置不变,而将输水管改作内径为100mm的钢管,问能否利用位差来完成输送任务.3- 23从山上的湖泊中引水至贮水池,湖面与池面的高差为45米,管道长度约为 4

28、000m,要求的流量是306m3/h,湖水温度可取为10C,如采用新铸铁管,问需多大直径的管子？如果长期锈蚀e变为1mm,你所选的管子能否继续使用？3-24距水箱A液面2.5m深处用一根水管向水箱 B放水,连接AB水箱的水管由$ 60X 33.0mm与$ 45X 2.5mm不锈钢管组成,长度分别为 10m与15m,水出口距水箱B液面0.5m,如附图所示.两液面高 度稳定不变时,求流经管道的流量.3-25为了调节温度,在空气加热器的进出口并联一旁路附图.鼓风机出口压强为 0.03MPa 表,温度为25C,流量为每小时340m3/h,空气通过换热器的压降为0.01MPa.假设旁路管长6m,管路上标

29、准弯头两个,调节阀一个按1/2开计,试确定当旁路通过最大气量为总气量的15%时,所用管子的规格.水习题3-24附图加热器习题3-25附图3-26温度为20C的空气以2000m3/h的流量通过$ 194冷mm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.

30、5X 10 -3 Pa.s,吸入流 量为3L/so A、B两油箱液面差0.6m, A、B两油箱出口到集合点 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假设两油箱液面保持不变,每个油箱流出油的流量；2假设保持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,可取入a=0.033-28附图所示的双扩散管汽化器.内扩散管喉管直径 d1为25mm,出口直径d？为42mm,外扩散管 喉管直径d3为60mm.内扩散管收缩阻力系数 "为0.06,扩散阻力系数匕2为0.12 对d处流速而 言,夕卜扩散管收缩阻力系数 匕3为0.08.试验

31、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.M习题3-26附图习题3-27附图3-29温度为20C的软水由高位槽分别流入反响器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 $ 57>3.5mm,管长20+Za m,通向器B的管路为$ 25X2.5mm,长15m, 通向塔C的管路为$ 25X2.5mm,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£取为0.15mm.如果要求向

32、反响器供 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？3-30用泵将水送至蓄水池,输水管长2000m,管内径为0.2m, 流量为0.05 m3/so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,而出口压力那么下降了 0.035 MPa.试确定：1泄漏发生点距泵出口的大致距离：习题3-29附图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3-31压力为0.35MPa 表压,温度为25C的天然气以甲烷计经过长 100m 包括局部阻力的当量长度$ 25X3mm的水平钢管后,要求压力

33、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.管道的内径为 350mm,空气温度为35C,压强为0.1MPa.检测压差用习题 2所示的双液柱压差计.试求所测管中央处双液柱压差计读数为300mm时,管道内空气的流量.3-33用20 C、0.1MPa空气标定其刻度,转子材料为铝材的转子流量计测定温度为60 C,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？假设将转子换为同形状、同大小的

34、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20C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垂直距离为40m,管路为$ 83X4mm的钢管& =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20C水由贮池打入一常压洗涤塔内.贮池液面距

35、塔内水喷淋器出口有 10m位差,管路为$76 X 4mm钢管,绝对粗糙度为 0.2mm.出口管路上有一调节阀,管路总长40m 包括除调节阀以外的所有局部阻力的当量长度.试求：1在阀1/2开度和全开两种情况下,流动处于阻力平方区时 管路特性方程；2流量为30m3/h时,两种情况下管路所需的压头及功率.3-36某油田用$ 300X15mm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.原油粘度为1.87 x 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

36、的性能中,当排水量为12m3/h时,泵的出口压力表读数为 0.38MPa,泵入口真空读者数为200mmHg,轴功率为2.3kW.压力表和真空表两测压点的垂直距离为0.4m.吸入管和压出管的内径分别为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.试计习题3-38附图算该泵的效率,并列出该效率下泵的性能.3-38拟用泵将20C的软水由A槽同时打入B、C两塔中附图.塔B内压力为0.04MPa 表压o塔C中真空度为 0.01MPa.总管为$ 48 x3.5mm,管 长10m.两支管均为 $ 42.25X 3.25, DB与DC管 段长度分别为10m和13m 以上各管长均包

37、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.试选用一适宜的离心泵.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=30 m3/h、H=24 mH2O、n=2900 r p m、Hs=5.7m.现流量和扬程均符合要求,且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20C的水时,离心泵允许的安装高度？2假设将水温提升到80C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

38、水.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 20C.3-41某厂为节约用水,用一离心泵将常压热水池中 60C的废热水经$89X 3.5nm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.试选用一台适宜的离心泵.并确定泵的安装位置.当地大气压为740mmHg3-42某离心泵经试验测得特性数据如下V , m /h010203

39、04050H, mH2O26.524.823.121.320.418.0T04258646259假设将此泵用于习题3-34的管路中,问：a该管路系统输送的最大流量为多少？b阀门开启度为1/2时,流量是否正好减半？c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H L =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 0.0025V2表示上两式中Hl和H的单位为m, V的单位为m3/h.试求：1当管路输送量为30m3/h时,安装一台泵能否满足要求？2假设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

40、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/ho试求该泵的容积效率 鸟.3-45温度为15C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760mmH2.3-46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

41、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.假设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假设干？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0.8

42、MPa 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 20C,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, 中间压力P=：PP2,而双级所耗外功为第一级与第二级之和.大气压为735.6mmHg .第四章颗粒-流体两相流动4- 1试求直径为10卬m,密度为2600kg/m3的石英球粒在20C和100C的常压空气中的沉降速度.并分析其计算结果.4-2密度为1850kg/m3的微粒,在水中按斯托克斯定律沉降,问在 50C和20C的水中,其沉降速度相差 多少？如该

43、颗粒的直径增大一倍时,在同温度的水中沉降,沉降速度又相差多少？并分析其计算结 果.4-3已测得密度为1560 kg/m3的球形塑料颗粒在15C水中的沉降速度为 9.2mm/s,求此塑料颗粒的直径.4-4用落球粘度计测定20C时密度为1530kg/m3的混酸的粘度.该粘度计由一 光滑钢球和玻璃筒组成,如附图所示.试验测得密度为9700 kg/m3,直径为0.2mm的钢球在盛有此混酸的玻璃筒中的沉降速度为10.2mm/s,问此混酸的粘度为多少？4-5 一固定床催化反响器,床层由直径 4mm,高8mm的圆柱形催化剂组成, 床层的高度为2m,空隙率为0.4.当温度为400 C及压力为0.02MPa 表

44、 压时,在每平方米催化剂层的截面上每小时通过1800m3 标准状况的混合气体,试计算通过催化剂层的流体压力降.400C及0.12 MPa绝压时该混合气体的密度为0.6kg/m3,粘度为4X10-5pa.s.4-6如附图所示的玻璃柱固定床测定以玻璃微粒为载体的吸附剂的外表积.已知该吸附剂的密度为 2450 kg/m3,玻璃柱的内径为15mm,填充高度为0.2m.当保持吸附剂上方水层高度0.5m时,测得底部渗出的水流量为20mL/min.水温 10°C.4-7 一直径为1.0m的流化床,用220C, 0.1MPa的氮气作为流化介质,其颗 粒密度为3560 kg/m3,粒度为80180卬m

45、,平均直径为125卬m,求此流 化床的临界流化速度和带出速度.4-8假设上题条件的流化床中操作气速为1.0m/s,为使粒径为80卬m的颗粒不被带出床层,拟在流化床上部设一扩大段,求该扩大段的直径至少应为 多少？在此条件下床内最大颗粒流化否？4-9在流化床中枯燥湿含量较低的聚氯乙烯颗粒物料.流化床底面积为矩形,长X宽为习题4-4附图0.015m0.5m0.2m习题4-6附图3.0m x 0.8m,床内堆积600kg物料时,静床高为 0.5m,颗粒密度为1420 kg/m3.在某一流化气速下测得床层高度为 0.85mo求1固定床的空隙率；2流化床的空隙率；3流化床的压降.4- 10有一内径50mm

46、、高50m的垂直气流输送管,拟用空气输送如下两种物料,试分别确定该输送管所 需要的压头和所消耗的功率：1 粒径dp=500而, 密度9 =2500 kg/m3,颗粒质量流率G=2000 kg/h , 气速u=20 m/s2 粒径 dp=25Pm,密度 FP=1000 kg/m3,颗粒质量流率 G=3000 kg/h , 气速 u=30 m/s4- 11在一内径25mm、长300m的水平气流输送管中用空气输送粒径dp=150Pm、密度伟=1300 kg/m3的固体颗粒物料,如果颗粒质量流率G=500 kg/h,加料比枣=2.0,输送管出口通大气.试确定该输送管入口处所需要的压头和输送管所消耗的功

47、率.并讨论气体可压缩性对计算结果的影响.第五章 颗粒-流体非均相物系别离5- 1用活性炭固定床脱除某有机液体的色度,液体温度为20C,密度为830 kg/m3,粘度为1.3 x 10-3Pa.使用的活性炭平均粒径为 0.85mm,床层直径为0.3m,填充高度为0.6m,空隙率为0.43.当活性炭 层上方在大气压下保持 1.0m液层高度,而床层下方集液容器内抽真空减压至40kPa 真空度时,问该液体的处理量有多大？5-2今有一实验装置,以0.3MPa的恒压过滤含钛白粉TiO2的水悬浮液,测得过滤常数K =5x10爻m2/s, qe =0.01m 3/m 2, te =2s.又测得滤饼体积与滤液体

48、积之比u =0.08 m3/m3.现拟在生产中采用BMY50 810/25型板框压滤机来过滤同样的料液,过滤压力和所用滤布也与实验时 相同(此板框压滤机的B代表板框式,M代说明流,丫代表采用液压压紧装置,这一型号的滤机滤框空间的长与宽均为 810m,框的厚度为 25mm,共为38个框,过滤面积为 50m2,框内总容量为 0.615m3).试计算：(1) 过滤至框内全部充满滤渣时所需过滤时间；(2) 过滤后以相当滤液量 1/10的清水进行洗涤,求洗涤时间；(3) 洗涤后卸渣、重装等操作共需15min,求每台压滤机的生产水平,以每小时平均可得多少m3滤饼计.5-3有一浓度为9.3%的水悬浮液,固相

49、的密度为 3000kg/m3,于一小型过滤机中测得此悬浮液的滤饼常数 k=1.1 x 1-4m2/ (satm)滤饼的空隙率为 40%.现用一台 GP5-1.75型回转真空过滤机进行生产(此 过滤机的转鼓直径为 1.75m,长度为0.98m,过滤面积为5m2,浸入角度为120° ),生产时采用的 转速为每分钟0.5转,真空度为600mmHg,试求此过滤机的生产水平(以滤液量计)和滤饼厚度. 假设滤饼不可压缩,过滤介质的阻力可忽略不计.5-4某回转真空过滤机转速为每分钟2转,今将转速提升至每分钟 3转,假设其它情况不变,问此过滤机的生产水平有何变化？设介质阻力可忽略不计.5-5 台BM

50、S30-635/25型板框压滤机(过滤面积为30m2)在0.25MPa (表压)下恒压过滤,经 30分钟充满滤框,共得滤液 2.4m3,过滤后每次拆装清洗时间需15分钟.现假设改用一台 GP20-2.6型回转真空过滤机来代替上述压滤机,转筒的直径为2.6m,长为2.6m,过滤面积有25%被浸没,操作真空度为600mmHg ,问真空过滤机的转速应为多少才能到达同样的生产水平？设滤渣为不可压缩, 过滤介质的阻力可忽略不计.5-6某厂用压滤机恒压过滤某种胶状悬浮液,1m2过滤面积过滤15分钟后得滤液1.2m3,继续过滤至1小时,共得滤液4m3,此时滤框已充满,即停止过滤.然后用12分钟进行拆卸、清洗

51、、装合.如果过滤前在滤布面上涂一层助滤剂(其厚度可略而不计),那么滤布阻力可降至原来的1/3,而每次涂助滤剂的操作需要4分钟完成,问涂上助滤剂后生产水平的变化如何？5-7工厂用一台加压叶滤机过滤某种悬浮液,先以恒速过滤15分钟得到滤液2.5m3,到达泵的最大压头,然后再继续进行恒压过滤 1小时,问：(1) 总共可得滤液多少m3？(2) 如果叶滤机的去渣,重装等需15分钟.此滤机的生产水平为多少m3/h？(3) 如果要此过滤机的生产水平为最大,那么每一循环应为多少时间？生产水平又是多少m3/h？设介质阻力忽略不计.5-8加压叶滤机过滤面积为 4.5m2,在0.2MPa (表压)下用某种料浆进行恒

52、压过滤实验,测得以下数据：过滤时间t min51015202530过滤量 V l4907951035123514251575试求过滤常数K、qeo5-9. 一矩形降尘室,长10m,宽5m,其中有20块隔板,隔板间的距离为0.1m ,用以别离含尘气体中的微粒,微粒的密度是4000kg/m3,微粒中最小粒径为10卬m,气体的粘度为 0.0218cp,密度为1.1kg/m3.试求：1最小微粒的沉降速度；2 假设需将最小微粒沉降下来,气体的最大流速不能超过多少m/s？33 此降尘室能够处理的气体量为多少m/h？5-10降尘室总高4m,宽1.7m,长4.55m,室内安装39块隔板,现每小时通过降尘室的含

53、尘气体为2000m3,气体密度为1.6 kg/m3 均系标准状况,气体温度为400 C,此时气体粘度为3X10-5 n s/m2,尘粒密 度为3700kg/m3,求此降尘室内沉降的最小尘粒的直径.5-11拟用长4m、宽2m的降尘室,净化3000m3/h的常压空气,气温为 25C,空气中含有密度 2000kg/m3 的尘粒,欲要求净化后的空气中所含尘粒小于10 m,试确定降尘室内需设多少块隔板？5-12有一旋风别离器别离气流中的颗粒,在正常操作时,其进口气速为20m/s,由于忽然事故,使处理气体量减少40%,问此旋风别离器能够别离出的最小颗粒将有何变化？5-13使用B=D/4、A=D/2 标准型

54、旋风别离器收集流化床锻烧器出口的碳酸钾粉尘,粉尘密度为 2290kg/m3,旋风别离器的直径D=650mm.在旋风别离器入口处,空气的温度为200C ,流量为3800m3/h 200C时,求此设备能别离粉尘的临界直径dc 取N=5 .5-14根据8题所述条件,估计该旋风别离器的分割粒径d50及直径为10卬m的颗粒的粒级效率,并计算其压降.5-15某厂使用CLP/B型旋风别离器别离含石英粉尘的空气,该型别离器处理石英尘粒的分效率曲线已测 得如附图,操作条件与测试条件一致,试计算以下两种粒度分布的石英尘粒的别离总效率.颗粒直径d川平均粒径d,版5812243242质量分率,x%1371227431

55、0252040201055-16在100 C的热空气中含砂粒之粒度分布质量分率为:粒径范围,11 m10以下10 2020 3030 4040以上质量分率,%1010202040砂粒的密度为2200kg/m3,假设此含尘气流在一降尘室中别离,其别离效率为60%;在另一旋风分离器中别离,其别离效率可达 90%,现将流量降低50%,问新的情况下两种别离器的别离效率各为 假设干？设砂粒的沉降均符合斯托克斯定律第六章搅拌6-1在一标准构型的搅拌装置内,叶轮直径为0.6 m,液体的密度为1500 kg/m3,液体的粘度为0.012 N.S/m2,要求叶轮的转速为90 r/min,现有三台电机它们能提供的有效功率分别为2、3、4 kW,试选择一台适用的电机,并求出该电机能带动的叶轮最大转速.当无档板时,假设上述条件不变,求搅拌所需功率.6-2采用标准构形的搅拌装置(有档板),将两种互溶液体混合,混合液体的密度为975 kg/