当前位置：文档之家 › 化工原理计算题例题doc资料

化工原理计算题例题doc资料

  • 格式：doc
  • 大小：512.50 KB
  • 文档页数：18

精品文档 精品文档 三 计算题

1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m，其中压力表之后的管路长度为80m， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m， 水的密度为1000Kg/m3，泵的效率为0.85， 输水量为15m3/h。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg； （2）泵轴功率，Kw； （3）压力表的读数，Pa。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg； 由题意知，

smAVus/12.2)405.03600(152

则kgJudlhf/1.135212.205.010003.0222 （2）泵轴功率，kw； 在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：

10,121020022fehpugHWpugH



其中， kgJhf/1.135, u0= u1=0， p1= p0=0（表压）, H0=0， H=20m 代入方程得： kgJhgHWfe/3.3311.1352081.9 又 skgVWss/17.41000360015 故 wWWNese5.1381， η=80%， kwwNNe727.11727 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为83×3.5mm，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H1为4.8m，压力表安装位置离贮槽的水面高度H2为5m。当输水量为36m3/h时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg，压力表读数为2.452×

H=20m H1=2m 精品文档

精品文档 105Pa，泵的效率为70%，水的密度为1000kg/m3，试求：

（1）两槽液面的高度差H为多少？ （2）泵所需的实际功率为多少kW？ （3）真空表的读数为多少kgf/cm2？

解：（1）两槽液面的高度差H 在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：

32,323222222fhpugHpugH

其中， kgJhf/9.432,, u3=0, p3=0, p2=2.452×105Pa, H2=5m, u2=Vs/A=2.205m/s

代入上式得： mH74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552 （2）泵所需的实际功率 在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：

30,323020022fehpugHWpugH



其中， kgJhf/9.864.630,, u2= u3=0, p2= p3=0, H0=0， H=29.4m 代入方程求得： We=298.64J/kg， skgVWss/101000360036

故 wWWNese4.2986， η=70%， kwNNe27.4 （3）真空表的读数 在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：

10,1211020022fhpugHpugH

其中， kgJhf/96.110,, H0=0， u0=0, p0=0, H1=4.8m, 精品文档 精品文档 u1=2.205m/s

代入上式得， 2421/525.01015.5)96.12205.28.481.9(1000cmkgfPap 3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Φ76mm×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa；水流经吸入管与排出管（不

包括喷头）的能量损失可分别按21,2uhf与 22,10uhf计算，由于管径不变，故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa（表压）。试求：（1）水在管内的流速u；（2）泵的有效功率；（3）已知泵的效率为60%，求操作条件下泵的轴功率。

4 （15分）如本题附图所示，用泵2将储槽1中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器3内，储槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa。蒸发器上部的蒸发室内操作压强为200mmHg（真空度）。蒸发器进料口高于储槽内的液面15m，输送管道的直径为Φ68mm×4mm，送料量为20m3/h，溶液流经全部管道的能量损失为120J/kg，试求：（1）泵的出口管路中流体的流速；（2）泵的有效功率；（3）若泵的效率为65%，求泵的轴功率。 精品文档

精品文档 5（15分）一卧式列管冷凝器，钢质换热管长为6m，直径为φ25×2mm。冷却水在管内流过，并从17ºC被加热到37ºC。流量为1.25kg/s，温度为72ºC的烃饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体，烃蒸汽的冷凝潜热为315KJ/Kg。已测得：蒸汽冷凝传热系数α0=800w/（m2·ºC），管内侧热阻为外侧热阻的40%，污垢热阻为管内侧热阻的70%。计算时可忽略管壁热阻及热损失。水的比热为4.18KJ/（Kg·ºC）。试计算：（1）冷却水用量；（2）换热管的总根数。（传热面积以外表面为基准）。

解： （1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），S1； 由题意知，水以0.7m/s的流速在管内流过，欲求S1，需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。 两流体交换的热量为：

kwrWQhh39431525.1

又 )(12ttCWQpcc， CkgkJCpc/18.4， 则 skgttCQWpcc/713.4)1737(18.4394)(12

单管内水的流量为：skgudWc/2423.010007.0021.0785.04221 每程所需管子数为：5.192423.0713.411ccWWn 取每程管子数为20， 则每程所能提供的传热外表面积为： 21171.4320025.0lnmdSo (2) 换热管的总根数； 由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。

mootSKQ 精品文档 精品文档 由题给数据， CmWKoooo2/2.476)80014.07.080014.08001(1)14.07.014.01(1 Ctttttm25.4437721772ln)3772()1772(ln2121 则任务所需的传热外表面积为： 27.1825.444762.0394mtKQSmoo

lnoodS 换热管总根数为： 4.793025.07.18ldSnoo 取 80n

6（15分）有一换热器，管内通90℃的热流体，膜系数1为1100Cmw2/，管外有某种液体沸腾，沸点为50℃，膜系数2为5800Cmw2/。试求以下两种情况下的壁温：（1）管壁清洁无垢 ；（2）外侧有污垢产生，污垢热

阻为0.005wCm/2

解：忽略管壁热阻，并假设壁温为wT （1）当壁很薄时，根据壁两侧的对流传热方程式可得：

2111

tTTTww

58001501100190wwTT

则 CTw4.56 精品文档 精品文档 （2）同理

021

11RtTTTww



 005.058001501100190wwTT

则 CTw84 由此可知，壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。

7（15分）在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气，两流体的进口温度分别为20℃和110℃。在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃，使用一年后，由于污垢热阻的影响，在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下，冷却水出口温度降至38℃，试求：（1）空气出口温度为多少？（2）总传热系数为原来的多少倍？（3）若使冷却水加大一倍，空气流量及两流体进口温度不变，冷热流体的出口温度各为多少？（

水>>空气）（4）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？

解： 使用初期 使用一年后

110℃ 40℃ 110℃ 2T 45℃ 20℃ 38℃ 20℃ （1）空气出口温度2T

题意可得：使用初期 mphhpcctKSTTCWttCWQ)()(2112 （1） 使用一年后 mphhpcctKSTTCWttCWQ)()(22112 （2） 两式相比（2）/（1），得 )2045()2038()40110()110(2T

则：2T=59.6℃ （2）总传热系数KK/

合集下载

化工原理计算题

化工原理计算题

1.设计一台常压操作的填料塔，用清水吸收焦炉气中的氨，操作条件下的平衡关系为y＝1.2x，气体流率为4480m3/㎡·h，入塔气体浓度为10g/N m3，要求回收率为95％，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相体积总传质系数为Kya ＝200kmol/ m3h。

试求：①水用量（m3/㎡·h）（取ρ水1000kg/ m3）；②出塔溶液中氨的浓度（mol％）；③填料层高度（m）；解：①y1＝（10×10-3/17）/（1/22.4）＝0.0132y2＝Y1（1-η）＝0.0132（1-0.95）＝6.59×10-4（L/G）min＝（y1－y2）/（y1/m）＝η·m＝0.95×1.2＝1.14L/G＝1.5（L/G）min＝1.5×1.14＝1.71 G＝4480/22.4＝200Kmol/㎡·hL＝1.71×200＝342 Kmol/㎡·h＝342×18/1000＝6.16m3/㎡·h②X1＝（y1－y2）/（L/G）＝（0.0132-6.59×10-4）/1.71＝0.00733＝0.733％③H OG＝G/Kya＝200/200＝1m S＝m/（L/G）＝1.2/1.71＝0.702N OG＝1/（1-S）Ln[（1－S）y1/y2＋S]＝6.37 h＝6.73m2.用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。

两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg （真），泵进口处真空表P2读数为294mmHg（真）。

出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0＝70mm，流量系数α＝0.7，U形水银压差计读数R＝170mm。

已知管路总能量损失为44J/Kg，试求：（1）出口管路中水的流速。

（2）泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少？（已知P2与P3相距0.1m）解：（1）因为V＝αA（2ρΔP/ρ2）0.5＝αA（2ΔP/ρ）0.5ΔP＝Rg（ρo－ρ）＝0.17×9.81×（13600-1000）＝2.1×104V＝0.7（Л/4）×（0.07）2（2.1×104）×2/1000）0.5＝0.7×0.785×（0.07）2（4.2×10）0.5＝0.0174m3/s 所以U＝V/（0.785d2）＝0.0174/（0.785×0.12）＝2.22m/s （2）选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努力方程：Z1＋（P1/ρg）+(U12/2g)＋H＝Z2＋（P2/ρg）＋（u22/2g）＋∑hf′u1＝u2＝0 Z1＝0 P2/ρg≈0所以H＝Z2+∑hf′-（P1/ρg）=10+(44/9.81)+0.6×13.6＝22.7mmH2O再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努力方程：Z3＋（P3/ρg）＋(U32/2g)＋H＝Z4＋（P4/ρg）＋(U42/2g)＝H－h0－（u42－U32）/2g＋H真（u42－U32）/2g≈0P4＝ρg（H－ho）＋H真）＝1000×9.8（22.7－0.1－0.294×13.6）＝1.8×105Pa ＝1.8大气压（表）P3＝1.8kg/cm2（表）泵出口处的指示值为1.8kg/cm23.有一套管换热器，由内管为Ф54×2mm，套管为Ф116×4mm的钢管组成。

化工原理试卷2答案.doc

化工原理试卷2答案.doc

1、 395mmHg>2105mmHg 3、A 4、C 5、B 8、C 9、C 10、C（1）整个管路的阻力损失，J/kg; 其中， £加=135.1 J /kg, Un~ Pi= Po=O （表压）， HE, H 二20m 故 N e = W, x W, = 1381.5iv , 4=80%, N = = 1727w = 1.727bv 2、增加、降低3、降低、减小、降低、增加4、Ri >R 2> &、 Qi = Qz = Q 3 5、传导、 Qt 对流、辐射、、dQ = —Ads — dn 6、传质单元高度、 传质单元数7、双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论de 8、J A =-D AB —、增大、减小9、气膜控制，约100%、易10、增大、平衡线、增多 dz 〃、愈大、愈大、先减小后增大的过程一、选择题：（每题2分，共20分）1, A2、B 6, A 7、 A 三、计算题： （26 分）1、解：由题意知， =2.12m/s x0.052 x-) 4则 Z/) =/1・CU = O .O 3X 122_X 炎二= 135.1"耘 d 2 0.05 2（2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0'与高位槽液面IT'间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有:代入方程得： = gH =9.81x20 + 135.1 = 331.3//危W =Vo = x 1000 = 4.11kg / s 3600(12分)2、解： 解：首先将此气液相组成换算为y 与x 。

NH3的摩尔质量为17kg/kmol,溶液的量为15kgNH3与1000kg 水之和。

故 n A n A15/17x =—=——-—= ------------------ =0.0156n n A +n R 15/17 +1000/18 A D * = 4 = 2.266 = o.O224 P 101.325化工原理试卷2答案二、填空题：（每空1分, 共30分）=4.713 左g/sm = 2： =些= 1.436x 0.0156由式(6-11) E=F • m=101.325XI.436=145.5kPa或者山式(6-1) E = £±= 2266 =145.3kPa x 0.0156溶剂水的密度P s =1000kg/m 3,摩尔质量M s =18kg/kmol,由式(6-10)计算H H a Ps = —_ = o 382kmol/ (m 3 • kPa) EM s 145.3x18H 值也可直接由式6-2算出，溶液中NH3的浓度为C =出="EM K =_15H7_ = 0 869kmol/m3V (m A +m s )/p s (15 + 1000)/1000所以 丑== °"69 = 0 383kmol/ (m 3 • kPa) p； 2.266 '（12分）3、解：（1）换热器每程提供的传热面积（外表面为基准），S,；由题意知，水以0.7m/s 的流速在管内流过，欲求S“需先知道每程的管子数，每程的管子数等于所需 冷却水的总流量与单管内水的流量之比。

化工原理第四版计算题押题题库整理!优选全文

化工原理第四版计算题押题题库整理!优选全文

可编辑修改精选全文完整版 1-16如图所示，常温水由一敞口贮罐用泵送入塔内，水的流量为20m3/h ，塔内压力为196kPa(表压)。

泵的吸入管长度为5m ，管径为Φ108mm ×4mm ；泵出口到塔进口之间的管长为20m ，管径为Φ57mm ×3.5mm.塔进口前的截止阀半开。

试求此管路系统输送水所需的外加机械能，取ε/d ＝0.001 解：在1-1与2-2截面间列伯努利方程z1-z2=15m, p1=0 p2=196kPa贮罐和塔中液面都比管路截面大得多，故u1≈u2 ≈0管路的阻力损失计算：常温下，水的密度ρ＝1000kg/m3黏度μ＝1mPa ·s. qv=20m3/h 泵吸入管的Σhf1: 管内径 d=0.1m ，管长l=5m管内流速为：由ε/d ＝0.001，由图1-28查得λ＝0.0235. 管入口的ζ＝0.5，90°弯头的le/d=35 泵出口到塔2-2截面之间的Σhf2:管管内径 d=0.05m ，管长l=20m管内水流速为：由ε/d ＝0.001，由图1-28查得λ＝0.0215，90°弯头2个，le/d=35×2＝70，截止阀(半开)le/d=475，水从管子流入塔内ζ＝1.0 总摩擦阻力损失：外加机械能：1-9用泵将贮槽中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩，如图所示，泵的进口管为Φ89mm ×3.5mm 的钢管，碱液在进口管的流速为1.5m/s ，泵的出口管为Φ76mm ×3mm 的钢管。

贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m ，碱液经管路系统的机械能损失为40J/kg ，蒸发器内碱液蒸发压力(表压)保持在20kPa ，碱液的密度为1100kg/m3。

试计算所需的外加机械能 解：取1-1面为基准面，对1-1截面和2-2截面间列伯努利方程 ∑+-+-+-=f h u u p p g z z W 221221212ρ)(s m u /.).(70801043600202=⨯⨯=π41008700101000708010⨯=⨯⨯==....Re μρdu kgJ u d l l h e f /.).(].).(.[])([626027080503510502350222=⨯++=++=∑∑∑ζλs m u /..)..(8327080050102=⨯=51042100101000832050⨯=⨯⨯==....Re μρdu kg J u d l l h e f /.).(]).(.[])([48528321475700502002150222=⨯+++=++=∑∑∑ζλ∑∑∑=+=+=kg J h h h f f f /..86485626021kg J W /.42986100010196819153=+⨯+⨯=221211221122fp p z g u W z g u h ρρ+++=+++∑整理得根据连续性方程，碱液在泵的出口管中的 流速为： 因为贮罐液面比管路截面大得多，故可认为u1≈0.故将各值代入上式中可得输送碱液的外加机械能为5-6由矿石焙烧炉出来的气体进入填料吸收塔中，用水洗涤以除去其中的SO2。

化工原理计算试题

化工原理计算试题

离心泵的计算1计算题j01b10029如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化?计算题j01b10029 (题分：20)(1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s，u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/sp A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh=(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3=5415 Pa(2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2=(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2=(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2=11.2 J/kg即∆p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa换成mmHg: ∑H f=∆p f/(ρHg⋅g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81)=0.0839 mHg=83.9 mmHg(3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变即R’不变，R’=R=20 mm水平放置时p A-p B = (13.6-1)⨯103⨯9.81⨯0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。