化工原理重点习题.doc

第一章 10 解 水在管内流速与流量 贮槽水面为截面 1 1 真空表连接处为截面 2 2 并以截面 1 1 为基准水平 面 在两截面间列柏努利方程 即 1 22121 fhpugZpugZ 式中 01 m5 2 0 221 uhpf表 压 表 压 1047 2103 76 8525mNp 将上列数值代入柏努利方程式 并解得水在管内的流速为 su 25 18 9104 2 水的流量为 skgAws 9 70 42 2 泵的有效功率 贮槽水面为上游截面 1 1 排水管与喷头连接处为下游截面 3 3 仍以截面 1 1 为基准水平面 在两截面间列柏努利方程 即 2 1 2212 ffe hpugZWpugZ 式中 表 压 01 pu 表 压 1087 9 2424mNpsu 22 uhff 将上列数值代入柏努利方程式 并解得 kgJWe 4 285 1087 914 4 泵的有效功率为 WwNse 6 2 5 12 解 1 泵的轴功率 在循环管路中任选某截面为 1 1 并兼为截面 2 2 意即流体由截面 1 1 出发 完成一个流动循环 后达到截面 2 2 在两截面间列柏努利方程式 得 fe hpugZWpugZ 22121 因截面 1 1 与截面 2 2 重合 所以211Zpu 则上式可简化为 kgJhhWBAfAffe 1 479 8 流体的质量流量为 skgVws 1360 1 泵的轴功率为 kWWNse 31 27 4 2 B 处压强表的读数 在两压强表所在的位置截面 A 与截面 B 之间列柏努利方程式 并通过截面 A 中心做 基准水平面 得 ABfBAA hpugZpugZ 22 式中 0m7 kgJhNpuABf 1 98 1045 252 2表 压 将以上数据代入柏努利方程式 解得 表压 245 6 7 04 mB B 处压强表的读数为 24 63 1087 926cmkgp 14 解 1 用 SI 单位计算 从本教材附录十五 P348 中查得 70 醋酸在 20 时 3 1069mkg 23 05 2msN d 1 5cm 0 015m smu 82 016905 462 则 5657 属于湍流2 dRe 2 用物理单位计算 56702 9185 0 6913 eRscmudg 第三章 P196 8 在实验室里用面积 0 1 m2 的滤叶对某悬浮液进行恒压过滤实验 操作压力 差为 67 kPa 测得过滤 5 min 后得滤液 1 L 再过滤 5 min 后 又得滤液 0 6 L 试求 过 滤常数 并写出恒压过滤方程式 eVK 解 恒压过滤方程为 q e2 由实验数据知 min51 231 m01 0 26q 将上两组数据代入上式得 K5 1 e2 q060 解得 23e m7 q s18in184275 K 所以 恒压过滤方程为 m 3 m2 s 720 0 q 或 m 3 s 9210804 V 第四章 9 在逆流换热器中 用初温为 20 的水将 1 25kg s 1 的液体 比定压热容为 1 69kJ kg 1 1 密度为 850kg m 3 由 80 冷却到 30 换热器的列管直径为 25 2 5mm 水 走管内 水侧和液体侧的对流表面传热系数分别为 0 85 和 1 70kW m 2 1 污垢热阻可忽 略 若水的出口温度不能高于 50 试求换热器的传热面积 解 121tCwqp 12Tp tAK 0 水的出口温度取 50 8103ln 58 1 mt Ko w m2 k7 305 24852 w2 1 25kg s 1 69kJ kg k pC 故 A 0 m2 1 873 169 10 在列管式换热器中用冷水冷却油 水在直径为 19 2mm 的列管内流动 已知管内 水侧对流表面传热系数 hi为 3490 W m 2 1 管外油侧的对流表面传热系数 ho为 258 W m 2 1 换热器在使用一段时间后 管壁两侧都有污垢形成 水侧污垢热阻 Rsi为 0 00026 W 1 油侧污垢热阻 Rso 为 0 000176 W 1 管壁热传导系数 为 45 W m 1 1 试求 1 基于管外表面积的总传热系数 KO 2 产生污垢后热阻增加的百分数 解 1 未结垢前 Ko w m2 k 325817490 1539 结垢后 K1 w m2 k59 1076 2 40 2 10 1 01 K 13 90 的正丁醇在逆流换热器中被冷却到 50 换热器的传热面积为 6m 总传热系数 为 230 W m 2 1 若正丁醇的流量为 1930kg h 1 冷却介质为 18 的水 试求 1 冷却水的出口温度 2 冷却水的消耗量 以 m h 1 表示 解 1 509 1 pCwqmtAK 0 kg h 372 t 由 70oC 查表得正丁醇的 kJ kg k8 P 由题可知 K 0 230w m2 k A0 6m2 91 t 5 t T 182 3 90 ln1Ttm 2 8 103 90 50 230 6 6132 90 ln1851T T1 37 2 509 1pCwq 187 2p kg h 2 721m3 h2 3 8 43 14 在逆流换热器中 用冷油冷却热油 油的比定压热容均为 1 68kJ kg 1 1 热油的流量 为 3000kg h 1 热油从 100 冷却到 25 冷油从 20 加热到 40 已知总传热系数 KO 随热油的温度 T 变化如下 热油温度 T 100 80 60 40 30 25 总传热系数 K W m 2 1 355 350 340 310 230 160 试求换热器的传热面积 解 热油 5 6210 t 由题附表可以得出 Ko 341 3 w m2 k 1 2560ln 41 mttwCqp mtA 0 A0 m214361 234 5 8