习题课_李然老师.ppt

1、,习 题 课 习 题,长 春 工 业 大 学 化 工 原 理,流体流动及输送,一.原有一长输油管路, 直径d1=1m,流量为qV1 ,现为了 增加输油量的50%, 在原来长管旁并接一根直径为d2 的长管。已知油在原管道中为层流。 求：d2=?,流体流动及输送,二.已知：泵提供给流体的能量he=150J/kg, LAB=20m, LBC=20m, LBD=30m(均已含le), dAB=38mm，dBC=25mm，dBD=25mm，各管=0.025。 求：qVC, qVD(m3/s),流体流动及输送,三用转子流量计计量乙醇流量，已知：,测量范围内CR为常数，现读数为5 m3/h，实际流量为多少？

2、,流体流动及输送,四.已知：用泵输送水,流动为充分湍流，=常数，现将离心泵由输水改为输送CCl4, 已知 CCl4, 的密度 =1630kg/m3 求：当p1=p2时, qV ,H , ,N ,Ne ; 当p1p2时， qV ,H , ,N ,Ne 。,流体流动及输送,五.马利奥特容器求水面在a-a面以上时的放水 速度,孔流系数为0.62.,流体流动及输送,六.泵转速n=2900r/min时，泵特性曲线为 He=40-0.1qV2(He单位为m,qV单m3/h 流量为10m3/h, 现欲采用降低转速的办法使流 减少30% (流动处于阻力平方区) 。求：转速n 降至多少？,流体流动及输送,七.

3、图示两槽间要安装一台离心泵，常压下输送20水，流量qV=45m3/h, 现有一台清水泵,在此流量He=32.6m，(NPSH)r=3m, 已算得Hf吸入=1m， Hf压出(阀全开)=6m 。试问：这台泵是否可用？,流体流动及输送,八.用往复泵将某粘稠液体从敞口贮槽送到压力为49kPa的高位密闭容器, 用旁路调节流量.主管路装有孔板流量计,孔径为30mm,孔流系数为0.63,主管内径为60mm, 长度为80m(包括所有局部阻力的当量长度),旁路支管内径32mm,长度为50m(包括所有局部阻力的当量长度),被送液体的密度为1100kg/m3,黏度为100mPa.s. U型管压差计的读数为R=0.3

4、m,指示液为水银.已知主管与旁路支管中流型相同.求1.旁路支管流量,m3/h;2.往复泵的轴功率(已知效率为85%). (计算时,忽略贮槽液面到分支点处阻力),非均相物系的分离习题课,一.用板框过滤机在恒压差下过滤某悬浮液,测得过滤方程为 V2+V=610-5A2(的单位为s), 试求:(1)欲在30s内获得5m3滤液,需要边框尺寸635mm635mm25mm滤框多少个? (2)过滤常数K,qe, e .,非均相物系的分离习题课,二.拟用尺寸为810m810m的板框过滤机过滤某悬浮液.在147.2kPa的恒压差下,过滤常数为K=2.7310-5m2/s,滤饼不可压缩,过滤介质阻力可忽略不记.每

5、m3滤液可得滤饼0.04 m3. 1.试求:欲在1h得滤饼0.4 m3,所需滤框和滤框厚度; 2.最佳过滤时间是多少?欲得同样的滤液量操作压强需要提高多少?已知洗涤和辅助时间之和为45min.,非均相物系的分离习题课,三.某板框过滤机的过滤面积为0.6m2,恒压过滤某悬浮液,3h后得滤液60m3若滤饼不可压缩,过滤介质阻力可略不记.求: 1.若其它条件不变,过滤面积加倍,可得多少滤液? 若其它条件不变,过滤时间缩短为1.5h,可得多少滤液? 若其它条件不变,过滤压强差加倍,可得多少滤液? 若在原压强差下过滤3h,用4 m3水洗涤滤饼,洗涤时间为多少?洗水性质与滤液相近.,非均相物系的分离习题课

6、,四.流量为1m3/s的20常压含尘气体在进入反应器之前需要尽可能除去尘粒并且升温到400 .已知固粒密度p=1800kg/m3,降尘室底面积为65m2.求: 1.先除尘后升温理论上能除去的最小颗粒直径; 2.先升温后除尘理论上能除去的最小颗粒直径; 3.欲更彻底地除区尘粒,对原降尘室应如何改造 20：气体密度1.205kg/m3, 黏度1.8110-5Pa.s; 60 :气体密度0.524kg/m3, 黏度3.3110-5Pa.s,非均相物系的分离习题课,五.采用降尘室回收常压炉气中所含球形固体颗粒。降尘室底面积为10，高1.6m。操作条件下气体密度为0.5kg/m3，黏度为 210-5Pa

7、s，颗粒密度为3000 kg/m3。气体体积流量为5m3/s。试求： （1）可完全回收的最小颗粒直径； （2）如将降尘室改为多层以完全回收20m的颗粒，求多层降尘室的层数及板间距。,一、在套管换热器中120 、冷凝潜热为2204kj/kg的水蒸气冷凝加热管内流动的苯，使其温度从30升高到60温度，苯的流量4000kg/h，比热1.9 kJ/(kg.K)。蒸汽冷凝传热系数为10000 W/ (m2.K)，管内侧污垢热阻为0.0004 (m2.K) / W，管外侧垢阻、壁阻及热损失可略。换热管尺寸为542mm的钢管，有效长度12m，求：1、所需蒸气流量；2、苯侧对流传热系数； 3、苯的流量增加50

8、%、其他条件不变时苯的出口温度；4、若仍维持苯的出口温度为60，应采取哪些措施，定量计算。,传热习题课,传热习题课,二、一套管式换热器逆流操作，管间通热空气，进口温度100，出口温度为70 ，管内通冷水，进口温度为20 ，出口温度为85 .已知空气侧的给热系数为0.1 KW/ (m2.K)，水侧的给热系数为2.0KW/ m2.K，壁阻及垢阻可不计。求水流量增加1倍后换热器的热流量变化，并绘出两种情况下的操作线（即T与t的关系线）。若其他条件不变空气流量增加1倍后换热器的热流量，并绘出相应的操作线（即T与t的关系线）。,传热习题课,三、在传热面积为20m2换热器中，用温度20、流量为13500k

9、g/h冷却水冷却进口温度为110 的醋酸，两流体逆流流动。换热器清洗之后刚投入使用时冷却水和醋酸出口温度分别为45 和40 .运行一段时间后，冷、热流体的流量和进口温度不变，而冷却水出口温度降至38 ，求此时换热器的污垢热阻为多少？,传热习题课,四、流量为500kg/h、 温度为80的常压苯蒸汽 ，用直立式管壳换热器加以冷凝并冷却30，冷却介质为20 的冷水，冷却水的出口温度不超过45 ，冷热体逆流流动。苯的蒸汽冷凝潜热为390kJ/kg，平均比热容为1.86kJ/kg，并估算出冷凝段的传热系数为1500W/ m2K，冷却段的传热系数为1000W/ m2K.。试求：（1）所需的传热面积及冷却水

10、用量。 （2）若采用并流流动方式，所需的最小冷却水用量为多少,传热习题课,五、外径为100mm的蒸汽管道，外径为25，外面包有一层50mm厚的保温材料AB， A =0.05 W/ m.K，其外再包一层25mm厚的保温材料B， B =0.075 W/ m.K. 若保温材料A的内表面 温度及保温材料B的内表面 温度分别为170和38 。1、求每米管长的热损失；2、A、B 间的界面温度；3、 A、B 材料保持各自厚度，位置对调比较保温效果。假设传热推动力不变。,六.在一单程列管换热器内,某溶液在管内呈湍流流动,其为流量为1000kg/h、平均比热容为4.18kJ/kg， 温度由15加热到100, 管

11、内对流传热系数为600W/ m2K.温度为 110的饱和水蒸汽在壳程冷凝为同温度的水,其对流传热系数为12000W/ m2K. 列管换热器采用 25x2mm的 钢管组成.其导热系数为17W/ mK,忽略垢阻和热损失.试求：（1）单管程时所需的传热面积; （2）改为四管程时所需的传热面积.,精馏习题课,一、在一连续精馏塔内分离二元理想溶液.塔顶采用分凝器和全凝器.分凝器向塔内提供泡点温度的回流液,其组成为0.88;全凝器得到的产品组成为0.95,原料液组成为0.5(以上均为易挥发组分的摩尔分率,下同).离开第一层理论板的液体组成为0.79.泡点进料.塔釜间接蒸汽加热.试求:1.操作回流比;2.最

12、小回流比.,精馏习题课,二,吸收习题课,一、填料吸收塔某截面上的气、液相组成为y=0.05.x=0.01（皆为溶质摩尔分率），气膜体积传质系数kya=0.03kmol/(m3s)，液膜体积传质系数kxa=0.02kmol/(m3s)，若相平衡关系为y=2.0 x，试求两相间传质总推动力、总阻力、传质速率以及各相阻力的分配。,三.在一填料层高度为5米的填料塔内,用纯溶剂吸收混合气中溶质组分.当液气比为1.0时,溶质回收率可达90%.在操作条件下气液平衡关系为y=0.5x.现改用另一种性能较好的填料,在相同的操作条件下,溶质回收率可提高到95%,试问此填料的体积吸收总系数为原填料的多少倍?,六.在

13、一填料吸收塔中吸收混合气体中的溶质组分，吸收剂分为两股，第一股吸收剂组成为0.004，（摩尔分率，下同），从塔顶加入，第二股吸收剂组成为0.015，从塔中间加入，二股吸收剂流量均为50kmol/h。进塔气体组成为0.05，溶质回收率为90%，惰气流量为100kmol/h。该塔的气相总传质单元高度HoG为0.85m，在操作条件下气液平衡关系为Y=0.5X，试求： （1）出塔的吸收液组成X1； （2）第二股吸收剂加入的适宜位置；,3）若将两股吸收剂混合后从塔顶加入，定性说明填料层高度的变化情况，并示意绘出两种情况下的操作线。,侧线塔,有两股苯与甲苯的混合液，其组成分别为0.5 及0.3（苯的摩尔分

14、率，下同）流量均为60kmol/h，在同一塔内进行分离。第一股进料为泡点进料，第二股为饱和蒸汽进料。要求馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04，操作回流比为最小回流比的1.6倍，物系的平均相对挥发度2.47。求：1.塔顶与塔底产品的流量；2.最小回流比；3.两股进料之间的操作线方程 。,干燥习题课,一、已测得某非多孔性湿物料的初始含水量为0.25 (干基,下同) ,临界含水量为0.10平衡含水量为0.04.求该物料的自由水分、结合水分及非结合水分 .将该物料干燥到含水量0.07,所用时间为1.2小时;若干燥到含水量0.05,所用时间为多少? (降速阶段干燥速率曲线近似为直线),干燥习题课,二

15、、在恒定条件下进行干燥实验.一定量的空气平行流过物料表面,水分仅从物料表面汽化,干燥处于恒速阶段.热空气的温度为50,相对湿度为60%,干燥时间为1.5小时,即可达到干燥要求(X1将到X2).试求:1.若空气的温度为80 相对湿度为20%,其他条件不变,干燥仍处于恒速阶段,求所需干燥时间;2.若物料厚度增加一倍其他条件不变,干燥仍处于恒速阶段,求所需干燥时间. 已知 rw=2500-2.3tw (tw的单位为, rw的单位为kJ/kg.),干燥习题课,三.在一连续干燥器中,湿物料的处理量为0.8kg/s, 含水量由5%降到1%. (均为湿基) ,空气初始温度为20 ,湿度为0.005kg/kg干空气,空气离开干燥器时的温度为55 ,为保证干燥产品的质量,要求空气进入干燥器时的温度不超过90 .试求以下两种情况下所需空气用量( kg干空气/s)和预热器耗热量（kW）.假设干燥过程为理想过程.1.将新鲜空气预热到90 进入干燥器;2.采用废气循环,循环气中绝干空气 量为干燥器出口废气中绝干空气量的2/3,混合气温度为90 ,再进入干燥器. 3.比较先混和在预热,和先将空气加热到t再与废气混合,混合温度为90 预热器所需热量有何变化?,干燥习题课,四、在常压逆流干燥器中,将某种湿物料由含水量由3.5%干燥到0.2%. (均为湿基) ,湿物料进入干燥器时的