化工原理大题题库

书上习题1－4040．用离心泵将水由水槽送至水洗塔内。

水槽敞口。

塔内表压为。

水槽水面至塔内水出口处垂直高度差22m 。

已知水流量为42.5m 3/h ，泵对水作的有效功为kg ，管路总长110m （包括局部阻力当量管长），管子内径100mm 。

试计算摩擦系数λ值。

解：如图，作1－1、2－2截面，取1－1为零截面。

在1--1与2--2(管外侧)间列柏努利方程： gz 1+u 12/2+p 1/+W e = gz 2+ u 22/2+p 2/+h fz 1= 0，z 2= 22 m ，u 1 0，u 2＝ 0，p 1(表)= 0p 2= = 104 = 104 Pa管内流速u= V A =(π43600) = 1.50 m/sW e = gz 2+ p 2/+h f 即= 22+104/103+h fh f = J/kgh f = λl le d +⋅u 2/2 = λ11001.2 = =答：摩擦系数λ值为。

j01b10048(题目) (题分：10)用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压为×104Pa ，水槽液面恒定，其上方通大气,水槽液面与输送管出口端的垂直距离为 20m ，在某送液量下,泵对水作的功为kg ，管内摩擦系数为，吸入和压出管路总长为110m (包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度) 。

输送管尺寸为φ108×4mm ，水的密度为1000kg/m 3。

求输水量为多少m 3/h 。

11221122j01b10048(答案)解：如图，作1－1、2－2截面，取1－1为零截面。

在1--1与2—2(管内侧)间列柏努利方程： gz 1+u 12/2+p 1/+W e = gz 2+ u 22/2+p 2/+h f z 1= 0，z 2= 20 m ，u 1 0，p 1(表)= 0, W e = J/kg ∴W e =gz 2＋p 2(表)/＋u 22/2＋h f ，222u d L L h e f ⋅+=∑λ 即 =20+104/1000+(1+110/ u 22/2∴u 2=1.50 m/s∴224d u V π=m mm d 1.010042108==⨯-=∴V=(/4) 2=10-2 m 3/s=42.5 m 3/h 答：输水量为hj01a10054(题目) (题分：10)密度为1200 kg/ m 3的盐水，以25 m 3/h 的流量流过内径为75mm 的无缝钢管，用泵由低位槽输至高位槽。

两槽皆敞口，两液面高度差为25m 。

钢管总长120m ，局部阻力为钢管直管阻力的25％。

设摩擦系数＝，泵的效率η＝，求泵的轴功率。

解：如图，作1－1、2－2截面，取1－1为零截面。

在1--1与2—2(管外侧)间列柏努利方程： gz 1+u 12/2+p 1/+W e = gz 2+ u 22/2+p 2/+h f z 1= 0，z 2= 25 m ，u 1 0，u 2＝ 0（管外侧），p 1(表)= p 2(表) ＝0, ∴W e =gz 2＋h f ，管内流速s m d V u /572.1075.03600425422=⨯⨯==ππ，22ud L L hef ⋅+=∑λ ∴W e =gz 2＋h f ＝kg J /41.3192572.1075.025.012012003.081.9252=⨯⨯+⨯+⨯ m g W He e 56.3281.941.319===W g HeV Ne 6.266181.9120036002556.32=⨯⨯⨯==ρ 则 Na=Ne/= =103 W= kW答：泵的轴功率为 kW 。

j02d10068(题目) (题分：10)以离心泵、往复泵各一台并联操作输水。

两泵“合成的”性能为：He = －(q v-20)2，q v指总流量。

阀全开时管路特性为：He'= 45+K q v2, (二式中：He、He'--mH2O，q v--L/s)。

试验中停开往复泵，仅离心泵操作，阀全开时流量为51.6L/s。

试求管路特性方程He'=H0+ K q v2中的K值。

解：依题意知，往复泵流量为20 L/s，离心泵单独操作的性能为：He = －离心泵单独操作时的工作点：He = He'，q v = 51.6 L/s即－× = 45＋K×∴ K = 0.0043 m/(L/s)2答: 管路特性方程He'=H0 + K q v2中的K值为 m/(L/s)2j02d15142(题目) (题分：15)一生产系统用离心泵来输送水,已知阀门全开时管路性能曲线为H e=45+ q v式中H e 为需要泵提供的扬程m水柱, q v为流量l/s,而离心泵性能曲线为H= q v,H--m水柱, q v--l/s(1)求阀门全开时的水流量为多少m3 /h(2)如生产要求输水量提高8%,现有一输送能力为q v=72m3 /h的往复泵,有人建议将往复泵和离心泵并联使用,这一方案是否可行j02d15142(答案)(1)45+= q vq v=q v=51.61 l/s=185.76 m3 /h(2)离心泵与往复泵的性能曲线示意如下:泵联合体性能曲线为H'-- q v'线如下图所示,由并联的性质可知H1 '=H1 ,H2 '=H2 ,……而 q v1 '= q v 1 + q v往, q v 2 '= q v 2 + q v往,……以 H=H', q v =Q =q v '- q v往;代入H=中H'= '- q v往)2考虑到 q v往=72 m3 /h=20 l/s得泵联合体性能曲线方程:H'= '-20)2; q v增大8%,即q v '=×=55.73 L/s需要的扬程为:He=45+2 =58.35 m而联合体能提供的扬程为:H'=58.6 m∴H'>He 故此方案可行。

j03a10018(题目) (题分：10)用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液｡滤叶每侧过滤面积为2m2,共10只滤叶测得:过滤10min得滤液;再过滤10min共得滤液｡已知滤饼与滤液体积比n=｡试问:(1)过滤至滤饼厚为21mm即停止,过滤时间是多少(2)若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少以每小时得的滤饼体积计｡解：(1) ∵V2 + 2VVe = KA2由题意得+ 2× = KA2×10 ······(a)+ 2× = KA2×20 ······(b)(a)､(b)联立,解得 KA2= 0.2076 m3/min,Ve = 0.1374 m3又 A = 10×2× = 13.12m2过滤终了时,共得滤液量V E = ×= 2.755 m3由 + 2×× = E,∴E = min(2) 生产能力 = n V E /(E+w+R)= ×+45) = 0.194 m3滤饼/h答:j03a10019(题目) (题分：10)用某板框压滤机恒压过滤钛白水悬浮液｡框空的边长810mm(正方形),框厚42mm,共10个框,测得:过滤10min得滤液;再过滤10min共得滤液已知滤饼与滤液体积比n=｡试问:(1)至滤饼充满滤框时停止过滤,过滤时间是多少(2)若滤饼洗涤与辅助时间共45min,其生产能力是多少以每小时得的滤饼体积计解：(1) ∵V2 + 2VVe = KA2由题意得 + 2× = KA2×10 ······(a)+ 2× = KA2×20 ······(b)(a)､(b)联立,解得 KA2= 0.2076 m3/min,Ve = 0.1374 m3又 A = 10×2× = 13.12m2过滤终了时,共得滤液量V E = ×= 2.755 m3由 + 2×× = ,∴E = min(2) 生产能力 = n V E /(E+w+R)= ×+45) = 0.194 m3/h(滤饼)j03b10065一小型板框压滤机有框10块,长宽各为0.2m,在×105pa(表压)下作恒压过滤共二小时滤框充满共得滤液160L,每次洗涤与装卸时间为1hr,若介质阻力可忽略不计,求:(1)过滤常数K,洗涤速率[m3/hr]。

(2)若表压增加一倍,其他条件不变,此时生产能力为若干[m3滤液/hr]。

解：(1) ΔP=2at 5分A=××10×2 m2 =0.8 m2V2 =KA2τ;q=V/A= =0.2 m3/m2q2 =Kτ∴ K=2=0.02m2/h洗涤速率 (dq/dθ)w =(1/4)(K/(2q))=(4×2×=0.0125 m3/(2) 当ΔP增加一倍时, K' =2K 5分=K'τ' τ' =×/(2×=1h故生产能力为 (1+1)=0.08 m3/hj03b10074(题目) (题分：10)一台BMY10型板框过滤机,过滤面积为10m2,过滤操作压差为×105pa,过滤15分钟后得滤液量2.5m3(滤饼为不可压缩,介质阻力不计)。

试问:(1)若该机生产能力为4m3/h,计算洗涤,卸料等辅助时间为若干(2)若操作压差改为×105pa,过滤时间和辅助时间仍不变,则生产能力将变为多少解：（１）Ｑ＝Ｖ／（τ＋τD+τW）∴Ｑ＝／（15/60＋τD+τW）５分∴τD+τW＝ hr＝ min（２）Ｖ2＝ＫＡ2τ∴＝Ｋ×１０2×５分∴Ｋ＝0.25 m2/hＫ'／Ｋ＝ΔＰ'／ΔＰ∴Ｋ'＝×＝0.15 m2/hr（Ｖ'）2 ＝Ｋ'A2τ' ∴（Ｖ'）2＝×１０2×Ｖ' ＝1.936 m3Ｑ'＝／（ + ）＝3.90 m3/hrj05a10208(题目) (题分：10)在内管为φ180×10mm的套管换热器中,将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到60℃,其平均比热c p=kg℃,环隙走冷却水,其进出口温度分别为40℃和50℃,平均比热c p=kg℃基于传热外面积的总传热系数K=2000w/(m2.℃), 且保持不变。