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化工原理计算题--必须掌握

1. 已知d=60mm,l吸入=6m,l排出=13m, λ=0.03,阀门ζ=6.41,标准弯头ζ=0.75,V=0.012m3/s

求(1)He(2)离心泵进口处压强

0 0

2 2

10m

2m

1

1

(1)0-0~2-2截面间列柏努利方程:

Z0+u02/2g+p0/ρg+He=Z2+u22/2g+p2/ρg+∑H f

∵ Z2-Z0=10m

p0=p2 u0=0 u2=0

d=0.06m

u=V/(π/4)d2=4.24m/s

吸入管路流动阻力:进口、一个标准弯头、直管

∑H f吸入=(λl/d+∑ξ)u2/2g

=(0.03*6/0.06+0.5+0.75)*4.242/(2*9.8)=3.9m

排出管路流动阻力:出口、两个标准弯头、一个阀门、直管

∑H f排出=(λl/d+∑ξ)u2/2g

=(0.03*13/0.06+1+6.4+2*0.75)*4.242/(2*9.8)=14.1m

∴He=(Z2-Z1)+∑H f =(Z2-Z1)+∑H f吸入+∑H f排出=28m

(2)0-0~1-1截面间列柏努利方程:

Z0+u02/2g+p0/ρg+He=Z1+u12/2g+p1/ρg+∑H f

∵ Z1-Z0=2m

p0=0(表压) u0=0 u1=4.24m/s

∑H f=∑H f吸入=3.9m

∴p1/ρg=(Z0- Z1)-u12/2g-∑H f吸入=-6.82m

∴p1 =-1000*9.8*6.82=-66836Pa(表压)

注意:从低位水槽到真空表算进口管路,从压力表到高位水槽算出口管路

化工原理计算题--必须掌握

化工原理计算题--必须掌握

2. 计划在蓄水池A的一侧装一离心泵,将水输送到B,要求水的流量18m3/h,水自B出来后流向C,输水管Φ60*

3.5mm,∑H f=

19*u2/(2g)mH2O,B内压力损失?p f=73.6*u2/(2g) KN/m2 (u为管内流速),ρ=1000kg/m3,今选离心泵的特性曲线如下,试核算此泵是否合适?A

3m

B

C

23m

1

1

2

2

3

3

(1)1-1——3-3:

u3 = V/A

=(18/3600)/((π/4)(0.06-2*0.0035)2)

=2.27m/s

P1=P3 u1=0 z2-z1=23-3=20m

He=20+2.272/2*9.81+19*2.272/2*9.81+

(73.6*2.272/2*9.81)*1000/(1000*9.81)

=27.2 mH2O

查图:V=18m3/h时 He=32m>27.2 m

故此泵适用

3. IS100-80-160型离心泵,P0=8.6mH2O,水温150C,将水由低位槽汲入泵,有管路情况基本的性能,知V=60m3/h,查的△h,允=3.5m,已知汲入管阻力为2.3m,H2O,求最大安装高度

[解] 150C清水:ρ=9999kg./m3,P V=1705.16P a

4. ρ=1200 kg/m3,蒸发室内操作压强为200mmHg(真空度)。管道?68×4 mm,V=20m3/h,∑h f =120 J/kg, η=0.65,求泵的有效功率和轴功率?

范围:1-1~2-2

蒸发室

1 1

2

2

O O

10m

基准水平面:o-o或1-1

1-1:储槽液面

2-2:管出口内侧

1-1~2-2截面间列柏努利方程:

gZ1+u12/2+p1/ρ+We= gZ2+u22/2+p2/ρ+∑h f

∵ Z2-Z1=10m

p1=0(表压)

p2=-(200/760)*101330=-6670Pa(表压)

d=68-4*2=60mm

u1=0

u2=V/A

=20/(3600*(π/4)*0.062)

=1.97m/s

∑h f=120 J/kg

∴We=g(Z2-Z1)+(u22-u12)/2+(p2-p2)/ρ+∑h f=246.9 J/kg

Ne=WeW=WeVρ

=246.9*(20/3600)*1200=1647W

N=Ne/η

5. 用某板框压滤机恒压过滤,滤框尺寸为810×810×25mm。经过小试测得过滤常数

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,操作时的滤布,压差及温度与小试时相同。滤饼刚充满滤框时停止过滤,求:①每批过滤时间?②若以清水洗涤滤饼,洗涤水用量为滤液的

化工原理计算题--必须掌握

,洗涤压差及水温与过滤时相同,求过滤时间?③若整理、装卸时间为25分钟,求每只滤框的生产率?

[解]①每批过滤时间:

6. 叶滤机过滤,K=2.5*10-3m2/s,介质阻力可略,求:

(1)q1=2m2/m2,求所需时间τ1。

(2)若操作条件不变,在τ1的基础上再过滤τ1时间,又得单位过滤面积上多少滤液?

(3)若过滤终了时q E=2m2/m2,以每平方米过滤面积用0.5 m3洗液洗涤滤饼,操作压力不变,洗液与滤液粘度相同,洗涤

时间是多少?

(1) q21=Kτ1 τ1=1600s=26.7min

(2) q22=Kτ2 q2=2.83m3/m2

q2- q1=0.83 m3/m2

(3) (dq/dτ)w=(dq/dτ)E=K/2q E=2.5/(2*2*1000)=6.25*10-4m3/m2s

t w=q w/ (dp/dτ)w=0.5/6.25*10-4

=800s=13.3min

7.在一板框过滤机上恒压过滤某种悬浮液。在1atm 表压下20分钟在每平方米过滤面积上得到0.197m3的滤液,再过滤20分钟又得滤液0.09m3。试求共过滤1小时可得总滤液量为若干立方米。

对于恒压过滤

q2 +2qq e =Kτ

0.1972+2×0.197qe =20K

(0.197+0.09)2+2×(0.197+0.09)qe =40K

联解之:qe =0.0223 m

K=2.38×10-3 m2/min=3.96×10-5 m2/s

又因为q= -q e

=

∵A=1m2∴V=0.356m3

8. 由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器用35℃的水将流量1kg/s,150℃的油逆流冷却至65℃,水走壳程,出口温度75℃,α水=2000w/m2℃,α油=2000w/m2℃,c p油=4kJ/kg ℃,换热面积11 m2,热损失、污垢及管壁热阻不计,求:换热器是否可用?

Q=W h C Ph?T=3.4*105W

?t m=((150-75)-(65-35))/ln(150-75)/( 65-35)=48.11℃

K=1/(1/α1+d1/d2α2) =666.7W/(m2℃)

A=Q/K?t m=10.38m2<11 m2

故适用

9. 习题30

已知t:15℃→80℃,T: 150℃→75℃,现要求T2=70℃,求L’/L=?解:T2变→A,t2变

→?t m ,Q变

K,T1,t1不变

∵L’/L= A/A’

Q/Q’=KA?t m/ KA’?t’m

=W h c ph(T1-T2)/ W h c ph(T1-T’2)

∴先求t’2

∵Q h=Q c

∴W h c ph?T= W c c pc?t

原来:W h c ph(150-75)= W c c pc(80-15)

现在:W h c ph(150-70)= W c c pc(t’2-15)

t’2=84.3℃

?t m=(70-60)/ln(70/60)

=64.9℃

?t’m=(65.7-55)/ln(65.7/55)

=60.2℃

Q=75W h c ph=64.9KA

Q’=80W h c ph=60.2KA’

A=nπdL A’= nπdL’

∴L’/L=A’/A=1.232