化工原理習題24441

1、. 【帶泵管路】【1】采用離心泵將45m3/h水從水池送至一水洗塔，已知水洗塔塔頂表壓為49.05kpa，管路系統(tǒng)吸入段管長為50m(包括局部阻力當量長度，下同)，泵出口閥全開時排出管線長度為273m，所用管線規(guī)格均為1084，管內(nèi)流體流動阻力系數(shù)為0.024，其它數(shù)據(jù)如圖所示，試求：1. 完成以上輸送任務，管路所需泵的壓頭；2. 現(xiàn)有一臺離心泵，其特性曲線方程為h=50-0.008qv2，（單位：h，m；qv，m3/h）該泵能否滿足需要？若在上述管路中使用該離心泵，求在泵出口閥門全開的條件下泵的工作點，此時泵的有效功率為多少？3. 若通過調(diào)節(jié)閥門使流量達到45m3/h，則損失在閥門上的壓頭為

2、多少？4. 若水溫度升高，使水的密度下降（假設粘度不變），請說明泵的工作點怎樣變化，并圖示泵工作點的變化情況。1 m14 m1. 精品.2. 管路特性曲線方程為：泵的特性曲線方程為：h=50-0.008qv2，聯(lián)立求解得： 有效功率 3. 閥門損失壓頭： 4. 密度下降，管路特性曲線截距增大，流量變小，壓頭增加。【2】如圖所示的一輸水管路。用泵將水池中的水輸送到敞口高位槽，管道直徑均為，泵的進、出口管路上分別安裝有真空表和壓力表。已知在閥門全開時，水池液面至入口真空表所在截面的管路長50m，真空表所在截面至高位槽液面的管路長150m（均包括局部阻力的當量長度）。設流動已進入阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)

3、。管路的輸水量為36m3/h。水的密度，系統(tǒng)為穩(wěn)態(tài)流動，兩水池液面高度保持不變。試求：精品.（1）泵入口真空表的讀數(shù)是多少kpa；（2）離心泵的有效壓頭是多少m；若泵的效率為0.6，泵的軸功率為多少kw；（3）寫出該系統(tǒng)管路特性曲線方程；（4）若選用特性曲線可表示為的單泵，式中，h的單位為m， 的單位為m3/h，通過計算說明該泵能否滿足以上輸送要求；（5）若采用兩臺這樣的泵并聯(lián)操作，并聯(lián)后系統(tǒng)的輸水量為多少m3/h。（注：并聯(lián)后的管路特性曲線可近似認為與單泵操作時的管路特性曲線相同） （1）管道直徑： 管路中水的流速為：取水池液面為0-0截面，真空表所在液面為2-2截面，列柏努利方程可得：精品

4、.真空表的讀數(shù)為：42.33kpa（2）取水池液面為0-0截面，高位槽液面為3-3截面，列柏努利方程可得：泵的效率為0.6，則：（3）管路特性曲線為： （4）采用特性曲線為的泵時，輸送36m3/h的水，能夠提供的揚程是：故該泵不能滿足輸送要求。（5） 并聯(lián)操作時，其特性曲線可表示為： 管路特性曲線為：精品. 令 并聯(lián)后系統(tǒng)的輸水量為55.05m3/h。1 m14 m壓力表真空表【3】采用離心泵將水從水池送至一加壓塔中，輸水管路如圖所示。加壓塔塔頂表壓為49.05kpa。離心泵的特性曲線可表示為h=50-0.008qv2，式中，h的單位為m，qv 的單位為m3/h。管道直徑均為。泵出口閥全開時，

5、管路系統(tǒng)吸入段管長為50m(包括全部局部阻力的當量長度，下同)，排出管線長度為273m。離心泵的效率為h=0.6。其它數(shù)據(jù)如圖所示。系統(tǒng)為穩(wěn)態(tài)流動，水池液面高度保持不變。設水在輸水管路的流動已進入阻力平方區(qū)，管內(nèi)流體流動摩擦系數(shù)l為0.024。水的密度r=1000kg/m3，試求：1. 寫出該輸水管路的管路特性曲線方程；2. 離心泵的流量及壓頭； 3. 泵的有效功率和軸功率；4. 離心泵入口真空表的讀數(shù)；5. 該輸水管路要求通過調(diào)節(jié)泵出口閥使流量達到40m3/h。因調(diào)節(jié)流量多消耗在閥門上的局部阻力是多少； 6. 塔操作壓力增大，對泵操作有什么影響？試用圖解說明，應采取什么措施穩(wěn)定生產(chǎn)。精品.（

6、1）管道直徑：管路特性曲線取水池液面為0-0截面，塔噴頭所在液面為3-3截面，列機械能衡算方程可得：（2）管路特性曲線為：qv=48.13m3/hrhe=31.46m(3) 泵的效率為0.6，則： （4 ）管路中水的流速為：取水池液面為0-0截面，真空表所在液面為2-2截面，列機械能衡算方程可得：真空表的讀數(shù)為：27.14kpa精品.（5）輸送40m3/h的水，泵能夠提供的揚程是：管路特性曲線 （6） 壓力波動必將導致流量的波動。塔壓增高，流量下降，此時應開大閥門，系統(tǒng)阻力下降。abhqva塔壓增高【4】如圖所示，用離心泵將水送至敞口容器a、b，兩水槽在相同的水平面上，所用管線規(guī)格均為1594

7、.5，泵吸入段管路總長（包括所有局部阻力當量長度，下同）為60m。排出管線的長度為：從泵出口到分支點c點處為300m，在閥門全開的條件下，c到a為200m,c到b為400m,已知水的密度=1000kg/m3，流動摩擦系數(shù)為0.02，其它數(shù)據(jù)見圖示，試求：1. 寫出閥門1全開、閥門2完全關閉時的管路特性曲線方程；2. 當閥門1全開、閥門2完全關閉時，測得系統(tǒng)的水流量為80 m3/h，且泵的效率為70%，求此時泵的壓頭和軸功率；3. 現(xiàn)使閥門1、2 均處于全開狀態(tài)，并讀得泵入口真空表讀數(shù)為25kpa，則系統(tǒng)的總流量和送至水槽a和b的水量各多少m3/h；精品.c1 m50 m21ba4. 圖示從閥門

8、1全開、閥門2全關狀態(tài)到閥門1和閥2均處于全開狀態(tài)泵的工作點變化情況。1. 求管路特性曲線方程 2. 3. 總流量 并聯(lián)管路有： 得： 管徑相同，所以有： 4. 精品.一閥全開兩閥全開【傳熱】【5】pg99 第9題【6】用單殼程單管程列管換熱器將流量為32500kg/h某溶液由55預熱到85，加熱飽和蒸氣溫度為130，已知操作條件下該溶液的物性為：r=898kg/m3 ,=0.360 mpas,=4.358 kj/(kg),=0.322 w/(m),加熱蒸氣的汽化熱潛為=2192kj/kg。其蒸氣走殼程，溶液走管程。管程污垢熱阻=510-4m2/w,殼程蒸氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=1.2104w/(m2

9、)，殼程污垢熱阻忽略不計。換熱管規(guī)格為192，管子根數(shù)為70根，管壁熱導率w=45 w/(m)，試求：1.消耗蒸氣量為多少？2.管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是多少？3.以管子外表面為基準的換熱器的總傳熱系數(shù)？4.換熱器單程管的長度？5.因技術改造提壓操作，欲將該溶液由55升至95，若仍采用以上換熱器，為保證完成任務，加熱蒸氣溫度至少應提高到多少度？解： 1. 精品.2. （3）ko=838.3 （4） （5） 精品.【7】某生產(chǎn)過程，要求從儲罐中將常溫液體苯輸送至原料預熱器進行預熱至90（不出現(xiàn)氣化）后，進入反應器中。苯流量14400kg/h，設計入口溫度30。初選預熱器為單管程列管式換熱器，加熱熱源采用

10、120飽和水蒸氣，蒸汽走殼程，液態(tài)苯走管程。管束由60根252.5mm鋼管組成，長度為6m。殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為10000w/(m2)，管程污垢熱阻為0.0002 m2/w，殼程污垢熱阻為0.0001 m2/w，忽略管壁熱阻和熱損失。已知水蒸氣氣化熱（相變熱），苯的物性取密度 =800 kg/m3，熱導率 = 0.151w/（m），粘度 m=0.4010-3 pas，定壓比熱容 cp2= 1.6kj/（kg）。試求：1. 加熱蒸汽消耗量；2. 換熱器總傳熱系數(shù)；3. 通過計算判斷換熱器是否夠用；4. 冬天，苯的入口溫度降為10，加熱蒸汽量充足，物性參數(shù)不變，試判斷該換熱器能否滿足要求；5. 若加

11、熱蒸汽量充足，在設計工況下，試估算換熱器出口苯的溫度。解：（1）（2）管內(nèi)側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：精品.=514 w/(m2)k=347 w/(m2)（3）=120-30=90，=120-90=30，換熱器可用（4）（4分）=120-10=110，=120-90=30，可以滿足要求精品.（5）（3分）設出口溫度得： 【8】用一單管程單殼程列管式換熱器，將質(zhì)量流量為8000的常壓空氣于管程由加熱到85；該換熱器裝有192鋼管300根，管長為1。要求選用110飽和蒸汽于殼程冷凝加熱之，該溫度下蒸汽的汽化潛熱（相變熱）為2232。若飽和蒸汽的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，管材的熱導率為45，管程污垢熱阻，殼程污垢熱阻。已知

12、空氣在平均溫度下的物性常數(shù)為， ，不計熱損失，試求：（1） 加熱蒸汽的消耗量為多少？（2） 空氣在管內(nèi)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)？（3） 通過計算說明該換熱器能否滿足需要？（4） 若將該換熱器變?yōu)殡p管程，且仍采用110蒸汽加熱，則空氣的實際出口溫度為多少？四、解：（1）qm1=？精品.（2）i=?（3）能否夠用？ko=108 所以換熱器不能滿足要求。（4）變雙管程精品.【吸收】pg134 第7題pg145 第12題pg145 第11題：在一填料塔中，用含苯0.0001（摩爾分數(shù)，下同）的洗油逆流吸收混合氣體中的苯。已知混合氣體的流量為2400m3/h（標準狀態(tài)），進塔氣中含苯0.06，要求苯的吸收率為90

13、%。該塔塔徑為0.6m， 操作條件下的平衡關系為ye=24x，氣相總傳質(zhì)單元高度為1.36m，實際操作液氣比為最小液氣比的1.3倍，洗油摩爾質(zhì)量為170kg/kmol。試求：(1)吸收劑用量（kg/h）及出塔洗油中苯的含量；(2)氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)kya；(3)所需填料層高度，m；(4)增大填料層高度，若其它操作條件不變，定性分析出塔氣組成和塔底吸收液組成的變化情況，并圖示操作線的變化。精品.新原x1x2y1y2精品.三、（20分）在一填料塔中，用含苯0.00015（摩爾分數(shù)，下同）的洗油逆流吸收混合氣體中的苯。已知混合氣體的流量為1467.8m3/h（標準狀態(tài)），進塔氣中含苯0.05，要求苯

14、的吸收率為90%。該塔塔徑為0.6m，操作條件下的平衡關系為ye=26x，氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)kya=0.045 kmol/(m3s)，實際操作液氣比為最小液氣比的1.3倍，洗油摩爾質(zhì)量為170kg/kmol。試求：（1） 吸收劑用量（kg/h）；（2） 出塔洗油中苯的含量；（3） 所需填料層高度，m；（4） 降低填料層高度，若其它操作條件不變，定性分析出塔氣組成和塔底吸收液組成的變化情況，并圖示操作線的變化。精品.y2y1x2x1新原【精餾】pg161第5題pg180第10題pg180第11題精品.二（25分）用一精餾塔分離某二元理想混合物，進料量為200kmol/h，其中易揮發(fā)組分的摩爾分率為0.5，進料為飽和液體，塔頂采用全凝器且為泡點回流，塔釜用間接蒸汽加熱。已知兩組分間的平均相對揮發(fā)度為2.0，精餾段操作線方程為，塔底產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的摩爾分率為0.05，試求：（1）操作回流比、塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的摩爾分率（2分）；（2）塔頂