1、第一章流体流动过程与输送机械习题1.A 地某化工厂的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为 610 ，设备移至mHg异地 B 操作时，若要求塔内维持相同的操作压强，真空表读数有何变化？（A地平均大气压强为 640 ，B 地平均大气压强为 760 ）mHg解：A 地：B 地：2.在稳态流动系统中，水连续的由粗到细流经一个变径管路，粗管内径是细管的两倍，求细管内水的流速是粗管内的几倍。解：稳态流动4.如图所示，一高位水池内径 D 为 1.5 （有效） ，池底连 144mm 4mm 的排m水管，管路长 330m、 ，总损失压头为 6 求管路出水口的体积流量。解：取出口管中心线为基准面，取高位水池 1-1
2、 截面，管路出口处 2-2 截面。 smvghpZhpgvZfe /98.160202.6222121 hmsAvq /32.10/027.)4(98.1332 gPPA 3061-40绝绝绝真 mHgB73-绝真 41221 21vdAvqv5.如图所示，有一连续稳态流动管路系统，粗管截面积为细管截面积的 5 倍，在管路系统中去 1、2、3、4、5 五个截面（如图所示） ，1 点截面处的平均流速为 1 ，表压强为 120KPa，泵的压头为 8 ，输送的液体密度为 1000ms m，试计算：3kg（1）若不考虑管路阻力损失，求各点截面的位压头、静压头、动压头和总压头。（2）若整个管路阻力所产生
3、的压强降为 2 液柱，求 5 点截面的位压头、静压m头、动压头和总压头。解：以地面为基准面(或以泵中心线为基准面都可以)（1）由 1-1 截面可知2-2 截面3-3 截面mggpvZ 05.23.01201211 ）（ mhgpvZHegpvZf 05.31.012211 23233 5, vAvm223350.51,1.,28.vgpm总 压 头4-4 截面5-5 截面（2）7.常压下，用泵将敞口容器中的油品以 36 的流量输送到敞口高位槽中，31mh管出口在高位槽液面下，两槽的液面差为 25 ，输送管为 76mm3mm，直管长度为 100 ，各种管件的当量长度为 150 ，摩擦粗力系数 为
4、 0.023，泵的m效率为 60，求泵的实际功率。 （油品的密度为 960 ）3kg解：基准面取低位槽页面10.某离心泵以 20的水进行性能测试，测得体积流量为 720 ，泵出口31mhhgHepvZpgvZff 64.53.284.0525022211 smdqvv /6.207.436422 mglhef 3.281.96.)150(3.)(2 kwqPeve 2.1369)1036/( mgvmZ25.12,6344p8.36.,05.31总 压 头 gv05.2,65总 压 头 mpm26.31,0.315总 压 头 gvZ0.2,655p23605.29,.9-0.315总 压 头压
5、力表读数为 0.4MPa（表压） ，泵入口处真空表读数为 210mmHg，压力表和真空表之间的垂直距离为 410mm，吸入管和压出管内径分别为 350mm 和300mm。试求此泵产生的压头。解：第二章 传热习题1 用 100的水蒸气加热 38 mm2.5 mm 钢管内的盐溶液，盐溶液的流量为500 kgh -1,比定压热容为 2 093.5 J.kg-1.K-1，由 20加热到 50， 盐 =930 Wm -2K -1， 蒸汽 =5 815 w.m-2K -1，钢管的 =46. 52 w.m-1.K-1.求加热钢管多少米（以管外表面计算） 。设忽略热损失，可按平面壁考虑。解：盐溶液在热交换中无
6、相态变化0.4(210-217.6(76PMaKPmHgKPa出进 表 ） ， 表 ） ，227.83/360.4.0/.5vs出进 ，203247.610.8-.14.69891pvHehgm出 进 出 进（ ）123- .65.7890152.46811 k盐蒸 汽总 83.508ln-ln21 ）（）（ttm wtCqapm 92.87)05(.29360512, 2采用传热面积为 4.48 m2 的换热器进行溶剂苯和某水溶液间的逆流换热，苯的流量为 3 600kg.h-1，比定压热容为 1.88 kJKg -1K -1，由 80冷却到 50，水溶液由 20加热到 30，忽略热损失，求总
7、传热系数 K。解：忽略热损失：3.有一厚度为 480 mm 的普通砖墙，高温侧为 200，在此温度下的导热系数为0.614 W.m-1K -1；低温侧为 30，在此温度时的导热系数为 0.52 Wm -1K -1。试求单位时间通过单位传热面积(l m 2)的热量为多少。解：4为减少热损失，设备外壁包一层厚度为 200 mm 均匀保温材料，导热系数为0.163W.m-1 K-1，保温材料外缘温度为 30，为测量设备壁面温度，将温度计从外面插入保温层 50 mm，测得其温度为 75，试计算设备外壁温度和单位时间每平方米保温层向外散失的热量。解：5.有 =60 mm3mm 的常压蒸气管（钢管） ，其
8、导热系数为 50 W.m-1K -1，外包 40 mm 厚的石绵泥，其导热系数为 0.12W.m-1K -1。蒸气管内壁为 110，mlllrtKAtm 49.183.65.7921084.3121 567.0.64.0kmWtA8.20)3(18.)(21kwTcqapm 4.56)08(.1360)(21,1 tAKtmm 23/5.12.948.05621005.3-72.-)()(123133213 tttt Att ，212=8-5=-39.lnl30mtttt逆 流 ： ，石棉泥外壁为 20。试求每秒钟每米管路散失的热量。解：6.在 100 mm5 mm 的钢管中有 134的饱和水
9、蒸气流动，若管外包有 30 mm厚玻璃棉，其导热系数为 0.05Wm -1K -1， ，当外界气温为 15时，若空气对保温层的给热系数为 8W.m-1K -1，忽略钢管内饱和水蒸气对钢管的给热系数和钢管壁很小的热阻，试求保温层外壁温度。解：稳态传热，保温层内的导热速率=保温层与空气的对流给热速率7.反应釜的釜壁为钢板，厚 5 mm(=50W.m -1K -1)，黏附在内壁的污垢厚 0.5 mm（=50W.m -1K -1） 。反应釜附有夹套，用饱和水蒸气加热。釜体钢板外表面（与蒸汽接触）为 150，内壁面 130。试求单位时间每平方米面积所传导的热量。并与没有污垢层和釜体为不锈钢（有污垢） 、
10、铜（有污垢）的情况进行比较（设壁面温度不变） 。(其中不锈钢=14W.m -1K -1；铜=400W.m -1K -1)解：无污垢： 211121 79.02,5.28307mlrAmrrm 22232 6.,.47lnlrm kwAtii 89.726.01479.053)( 23. )134(065.23.)1(082,),(2t tt lrAlrtTAmm空 ,6580,80,51221 rrr wAtii 43-3- 108.5.015) tii 53-1.250)(不锈钢有污垢：铜有污垢：8.用 134.2的饱和水蒸气加热 48 mm3mm 钢管内的某溶剂，由 20加热到 75，溶剂
11、的体积流量为 6m3.h-1,，密度为 1080kg.m-3，比定压热容为2.9kJKg -1K -1，求单位时间（每秒钟）消耗的蒸汽的量。解：9在某一化工生产流程中，换热器采用一种高温流体来预热原料液，将原料由25预热到 180；而高温流体经过换热，由 300降至 200。试计算采用逆流操作与并流操作时的平均温度差，并进行比较。解：逆流：并流：10.列管式换热器由若千根长 3m、外径 25 mm 的钢管组成。要求将流量为 1.25 kgs -1 流体从 350冷却到 300。290的 B 流体在管内与 A 流体作逆流流动。已知 B 侧和 A 侧的给热系数分别为 0 .85 kWm -2K -
12、1 和 1. 70 kWM -2K -1，管壁和污垢热阻可忽略。若 B 流体出口温度为 320，求所需管子的根数。已知 A 的 Cp=l. 9 kJ Kg-1K -1，=880 kg m-3。解：wAtii 43-3- 10.5.0145)( tii 43-3- 97.0)(,21,()608.9750216.43/ampbmbmbqctqqkgs解 得 29.705ln2l1ttm8.1450ln27l12ttm1232k0567/.85KWmK钢 管 壁 和 污 垢 热 阻 可 忽 略30108.2ln1212m1根 据 题 意 ： T=， t9， t逆 流 操 作 ， 则tt， ttt(
13、)0.235apQqCKAAnrLmTt代 入 ， 则则 可 求 出 ： =49根12.用 300kpa 的饱和蒸汽（ 134）通人夹套式换热器夹套，使甲苯沸腾蒸发。甲苯的沸点为 110.6，汽化热为 363.5kJKg -1,，换热器的传热面积为 1m2，每小时汽化 200kg 甲苯。求换热器的总传热系数 K。如果换热器的热损失为换热量的 10%，求每小时消耗多少千克饱和水蒸气。解：13.某单程列管式换热器内置直径为 25 mm2. 5 mm 的钢管柬。操作过程中，苯在换热 器的管内流动，流量为 1.25kg.s-1，温度由 80冷却到 30；冷却水在管间与苯呈逆流流动，进口温度为 20，出
14、口温度为 50，已知水侧和苯侧的给热系数分别为 l 400Wm -2K -1 和 0.75 Wm -2K -1，污垢和换热器的热损失可以忽略，试求换热器的传热面积。苯的平均比定压热容为 l.9kJKg -1K -1 ，管壁材料的导热系数为 45Wm -2K -1。kwqm2.05.3602甲 苯 kmtAKtm ./86.0).14(2设 备设 备 hkgskgqqm /89.36/0.1.268%)(.0）（甲 苯水解：第四章习题1采用精馏操作分离正庚烷正辛烷混合物，精馏塔的塔底压力为101. 7 kPa，塔顶压力为 100. 6 kPa。已知正庚烷(A)和正辛烷(B)的饱和蒸气压为温度/
15、90 98.5 100 105 110 115 120 126pA/kPa78.5 101.3 106.0 121.6 139.3 158.9 182.2 pB/kPa33.9 44.8 47.2 55.3 64.3 74.1 86.1 101.3如果正庚烷正辛烷混合物服从拉乌尔定律和道尔顿分压定律，试求：(1)塔底温度分别为 115和 120时，塔底液体组成；(2)塔顶温度分别为 100和 105时，塔顶馏出物组成。解：（1） kmwK 2321 /74.05.1405.1 KWtcqapm .8)-89.)(12,（ 2.103ln)()58(ln21 ttm3328.75.81704mK
16、Amt设 备 设 备AAxP塔底：115120（2）塔顶 1001052设正庚烷正辛烷混合物可视为理想混合液，根据上题所给数据，计算在 101. 3 kPa 下气液平衡组成，并分别绘出 t-x-y 相图和 y-x相图。3求不同温度下正庚烷与正辛烷的相对挥发度，用平均挥发度求平衡时的气相组成 y 与液相组成 x 的关系，并与前题的计算绪果进行比较。4在连续精馏塔内每小时精馏含乙醇 10%（质量分数，下同）的水溶液 2000 kg。要求塔顶馏出液中乙醇含量为 96%，塔底斧液中含乙醇 2%，保持回流比 R=4，试求回流量。解：675.0,325.0)1(.749.1587.0 - BAAABBA xxxxPPP 解 得）（ 836.0,164.0)1(861827.10 BAAA xxxx解 得 09.,91.0)1(2.47106.10 - BAAABBA xxxxPPP 解 得）（,9ypy 32.0,68.0)1(3.56.126.10 BAAA xxxx 解 得7.,83.BAypxyWDWDF20hkghKgxx /8.129,/.17 %26%0解 得
