发布时间 : 星期五 文章化工原理复习题及答案2011更新完毕开始阅读
本题目有题图：titu164.bmp
***答案***
-1
按连续性方程：uB =uA（d 2 A /d B 2）=2.5(0.0332 / 0.0472) =1.23m.s 由柏式知：R=(P A -P B)/(ρg)=u B2/2g － u A2/2g+Lf
2 2
=1.23/2g － 2.5/2g +1.5
= -0.087m=-87mm 负号 P B＞P A
-3 3-1
3. 密度为1200kg.m的盐水，以25m.h的流量流过内径为75mm的无缝钢管。两液面间的垂直距离为25m，钢管总长为120m，管件、阀门等的局部阻力为钢管阻力的25％。试求泵的轴功率。假设：（1）摩擦系数λ＝0.03；（2）泵的效率η＝0.6 ***答案***
2 2
Z1+(u1/2g) +(p1 /ρg)+He =Z2 +(u 2/2g) + (p2 /ρg)+ΣHf u 1≈u 2≈0 ; Z 1 =0 ; u 1≈u 2≈0 Z 2 =25 m ; p1＝p2 ∴He＝Z 2 ＋∑Hf ＝25＋∑Hf
2
∑Hf ＝（λ×ｌ/d×ｕ/2ｇ）×1.25
2
ｕ＝Ｖ/A＝25/（3600×0.785×（0.07 5））
-1
＝1.573m.s
2
∑H＝（0.03×120/0.075×1.573/（2×9.81）×1.25 ＝7.567m盐水柱
He＝25＋7.567＝32.567m
Ne ＝Qe He ρ/102＝25×32.567×1200 /（3600×102） ＝2.66kw
N轴＝Ne /η＝2.66/0.6＝4.43kw
3
4. 某台离心泵铭牌上列出的性能为：Q=11～25m/h,H=21～16m,η=66.5%,Hsp=6.4m，
-3
配套电机功率N电=2.2kw。今欲用它来将密度为1400 kg.m的20℃液体（其它物性与水相近），从贮槽内送到某一高位槽中，要求的输送量为32t / h ,输送流程如图示，若已知吸入管路和压出管路的阻力分别为1m和4m。试求：（1）此泵能否适用于此输送流程？（2）图中所示的吸上高度是否恰当？（吸上管路动压头可略）（3）此泵配套的电机要不要更换？
本题目有题图：titu192.bmp
9
***答案***
（1）求此泵能否适用？
-3
已知：ρ=1400 kg.m
3 3
Qe =32×1000/1400=22.86m.h(Q=11～25m/ h)
2
He =△Z＋△p/ρg＋△u/2g＋Hf =12＋0＋0＋(1＋4)=17m (H=21～16m) 因Q、H均在使用范围内，故适用
2
（2）验吸液高度H安 H安=Hsp’ -u/2g-∑Hf吸
2
已知：u/ 2g=0 ;∑H吸=1m ；Hsp =6.4m 而Hsp’=Hs×ρ水/ρ=6.4×1000/1400=4.57m ∴H安=4.57-1=3.57m > 2m 故吸液高度合适。
(2)验电机 N电 ≥ Ne
而Ne =QeHeρ/102η=22.86×17×1400/102×0.665×3600 =2.23kw
即N电 ≥ 2.23 kw ＞2.2kw 故原配电机要更换
3
5. 现要设计一降尘室来净制气体，要求降尘室的最大生产能力为1500标准m/h ，近似常
-53
压的含尘气体。气体的温度为50℃，粘度为2×10pa.s ，密度为1.5kg/m，而层粒的密度
-3
为3500kg.m，最小直径为10μm，沉降过程服从斯托克斯定律，试求：(1)降尘室的面积为
2
多少m？(取整数)(2)若此降尘室只允许做成宽4m，高2m，那么此降尘室的最小长度为多少m？ (3)如果厂房面积有限，要求降尘室的长度为你所计算出的最小长度的一半，你认为座采取什么措施来完成此任务？ ***答案*** (1)求A
-6 2 -5
Ut =(10×10)(3500－1.5)×9.81 /(18×2×10)
-3 -1
=9.53×10m.s
3
V=V标T/T标=1500×(50+273)/273=1774.73m/h
-32
A=V/Ut =(1774.73/3600)/(9.53×10)=52m (2)求L L=(A/b)=(52/4)=13m
(3)当长度缩小一半时，为完成此生产任务，可在降尘室中间加一隔板。
-1-1-1-1
6. 某燃烧炉的平壁由耐火砖（λ=1.05w.m.K）,绝热砖（λ=0.15w.m.K）和普通砖(λ
-1-1
=0.8w.m.K)三种材料组成。已知耐火砖内侧温度为1273K，耐火砖与绝热砖接触面温度1213K，绝热砖与普通砖接触温度411K；普通砖厚230mm，设为稳定热传导，问：(1)耐火
2
砖和绝热砖应砌多厚才能保证热损失不超过274w.m (2）普通砖的外侧温度为多少？ ***答案***
δ耐=λ耐×△t耐/Q=1.05(1273-1213)/274=0.2299m δ绝=λ绝×△t绝/Q=0.15(1213-411)/274=0.4391m △t普=Q×δ普/λ普=274×0.23/0.8=78.78K 411-t外=78.78 ∴t外=332.2K
2
*7. 某车间有一台换热面积（以外表面积计）为2.5 m的单程列管换热器。用180℃的热
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废气预热轻油, 轻油走管外,其流量为200kg.h,比热为2kJ.kg.K,温度由30℃升至80℃。轻油与热气体作逆流流动。热废气出口温度为70℃。求：换热器的热负荷和传热系数。 ***答案***
2-1-1
A＝2.5m , Cp＝2kJ.kg.K
Δtm ＝（(180-80)-(70-30)）/ｌｎ(100/40) ＝65.5℃
-1
Q＝200×2×(80-30)＝20000kJ.h Q＝KAΔtm
-2-1-1-2-1
∴ K＝20000/(65.5×2.5)＝122.2kJ.m.K.h=34ｗ.m.K
-1
8. 在单效真空蒸发器中，将流量为10000kg.h 的某水溶液从10%连续浓缩至50%。原料
-2
液温度为31℃。估计溶液沸点升高为7℃，蒸发室的绝对压强为0.2kgf.cm。加热蒸汽压强
-2-2-1
为2kgf.cm（绝压），其冷凝水出口温度为79℃。假设总传热系数为1000 w.m.K，热损失
-2-2
可忽略。试求加热蒸消耗量和蒸发器的传热面积。当地大气压为1kgf.cm。已知0.2kgf.cm
-1-1-2
时蒸汽饱和温度为59.7℃，汽化潜热为2356kJ.kg及焓2605.45kJ.kg；2kgf.cm时蒸汽饱
-1-1
和温度为119.6℃，汽化潜热为2206kJ.kg及焓为2708 kJ.kg。 ***答案***
溶液沸点t1=T ′+△=59.7+7=66.7℃
-1
蒸发量W=F(1－(X0/X1 )=10000(1－(0.1/0.5) =8000kg.h
-1-1
溶液的比热Cp=4.187(1－X0)=4.187×(1－0.1) =3.77kJ.kg.K 由蒸发器的热量衡算式知： Q=F Cp(t1－t0)+wr’+Q损
-1
=10000×3.77×(66.7－31)+8000×2356 =20193890 kJ*h =5609414 w 由传热速率方程式知传热面积为：
2
A=Q/〔K(T－t)〕=5609414 /〔1000×(119.6－66.7)〕=106 m 加热蒸汽量D=Q/r
=20193890 /2206
-1
=9154 kg.h
-1
9. 现采用某单效真空蒸发器来浓缩某水溶液。已知进料量为10t.h，料液从15%浓缩至浓
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度为60%（均为质量%），沸点进料；加热蒸汽压力为300kN.m（绝压）；冷凝水在饱和温度下排出；冷凝器内的真空度为610mmHg，各项温度差损失分别为△′=2.5℃，△″=3.5℃，
-2-1
△'''=1℃；热损失为加热蒸汽放出热量的5%，传热系数K=2500w.m.K，试：（1）估算单
2
位蒸汽耗量为多少？（2）估算蒸发器的传热面积为多少m？（3）若产品浓度达不到要求，你认为可采取什么措施？ 附：饱和水蒸汽性质
-2-1
压力kN.m 温度 ℃ 汽化潜热 kJ.kg 20 60.1 2454.9 30 66.5 2333.7 101.3 100 2258.4 300 133.3 2168.1 401.3 143.5 2138.1
-2
设：当地大气压为101.3kN.m ***答案*** （1）求D / w
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-1-1-1
D =[w×r′+F×Cp(t1 – t0 )+QL ]/r ∵沸点进料t1=t0 ，且QL =0.05D×r ∴D / w = r′/ 0.95 r ,
2-1
W=F(1-X0 /X1 )=10×10 (1-15/60)=7500kg.h
-2 -1
由P =300kN.m，查表得r =2168.1kJ.kg， T =133.3℃
2
∵P' =[(760-610)×101.3]/760=20kN.m , 查表得T冷=60.1℃，此冷凝器中二此蒸汽
-1
冷凝温度, 而T'=T' +△'''=60.1+1=61.1℃，查表得r′=2351.6kJ.kg ∴D / W=2351.6/(0.95×2168.1)=1.142 （2）求A
A=Q/（k×△tm ）=(D ×r )/[k(T –t1 )]
而t1 =T ' +△'+△''+△'''=60.1+2.5+3.5+1=67.1℃ ∴A=(1.142×7500×2168.1) ×1000 / [3600×2500(133.3-67.1)]
2
=31.17m
（3）①必须按设计要求控制好操作条件。
②增加料液的循环速度（如暂停出料，料液回流入器再循环）。
③可适当增大P ，以使T ↑，可使△tm↑，以保证有足够的所需的传热面积。 ④可适当提高冷凝器的真空度，使T'↓， 则t1↓，有利于△tm↑。
*10. 某小组在干燥实验中测得：湿纸板G1=50g,G2 =48g,干燥时间△τ =2′10″。已知纸板的绝干量Gd=30g，尺寸：150×100×7mm。试求其对应的干燥速率和平均干基含水量为多少？
***答案***
X平均=（X1＋X2）/2
-1
X1=（G1 - Gd）/Gd =（50-30）/30=0.6667kg水.kg绝干料
-1
X2=(G2 - Gd)/Gd =(48-30)/30=0.6kg水.kg绝干料
-1
∴X平均=(0.6667＋0.6)/2=0.6334kg水.kg绝干料 干燥速率U： U=△W/A△τ
2
A=2(0.15×0.1＋0.15×0.007＋0.1×0.007)=0.0335m
-4 2-1
∴U=(50-48)/(1000×0.0335×130)=4.592×10kg.m.s
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11. 水在内径为250mm的钢管内流动。已知截面1－1处的流速为1m.s，测压管中水柱高为1m；在截面2－2处管内径为150mm。试计算在截面1－1与2－2处产生的水柱高度差h为多少m水柱？（忽略阻力损失）
本题目有题图：titu031.bmp
***答案***
在截面1－1与2－2间列柏努利方程：
2 2
Z1+(u1/2g) +(p1 /ρg) =Z2 +(u 2/2g)+(p2 /ρg) Z 2 = Z 1
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