应用化学2012级化工原理1复习 - 图文

应用化学2012级化工原理1复习（2014－15第1学期） 一、选择题：（每小题2分）

流体流量增大时，流体流经转子流量计的阻力损失（ ） A．减少 B．增大 C．不变 D．与转子结构有关 下列那种过滤机是连续工作的（ ）

A．板框过滤机 B．回转真空过滤机 C．箱式过滤机 D．叶滤机

颗粒在重力场中的沉降速度与下列那种因数无关（ ） A．空气流速 B．颗粒形状 C．粒径 D．颗粒密度

二、填空题：（每小题2分）

一定流量的水在圆形直管内呈层流流动，若将管内径增加一倍，流速将为原来的1 /4 ；产生的流动阻力将为原来的 1/16 。

过滤按机理可分为 表面 过滤和 深层 过滤两种方式。 离心泵内因存有空气而吸不上液的现象称为____气缚___，离心泵的安装高度超过允许吸上高度时，将可能发生_______气蚀__现象。

三、判断题：

相同的球形颗粒在液体中与气体中的自由沉降速度是相同的。 对非恒温传热，逆流换热平均温度差必定大于并流。

四、简答题：

如何用小型过滤设备获取恒压过滤常数K？

?答：将恒压过滤方程改写为：q?11?q?qeKK则q与q成直线关系，实验时，测

定不同过滤时间?所获得的q，并作图，直线斜率即为1/K。

五、计算题：4小题，50~60分

1、用泵自敞口贮油池向敞口高位槽输送矿物油，流量为 38.4吨/小时，高位槽中液面比油池中液面高20m, 管路总长430m (包括所有局部阻力的当量长度)。钢管管径为?108×4mm，若油在输送温度下的密度为960 kg/m, 粘度为

3

3.43Pa?s，求泵的有效功率和轴功率？设泵的效率η =65%。

1、解：已知：

题1 附图

ms?38.4?103kg?h?1,?z?20m,l??le?430m,d?108?2?4?100mm,

??960kg/m3,??3.43pa?s,??65%。

示意图如右，选取贮油池液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，并以1-1截面为基准水平面列伯努利方程可得：

?u2?phe??z???hf

2g?g由于贮油池和高位槽均为敞口， 所以p1?p2??p?0且u1?u2?0 故有：he??z?hf 又管路中流速

ms38.4?103u???1.415m?s?1 220.785?d3600?0.785?960?0.1题2 附图

Re?du???0.1?1.415?960?39.6?2000,属于层流。3.43

故 ??6464??1.616 Re39.6l??leu24301.4152所以总的压头损失hf???1.616???709.126m

d2g0.12?9.81所以he??z?hf=20+709.126=729.126m 有

效

功

率

Ne?ms?we?ms?he?g?38400?729.126?9.81?76.3kw 3600轴功率

N?Ne??76.3?117.4KW 0.65

某降尘室长2m、宽1.5m，在常压、100℃下处理2700m3/h的含尘气。设尘粒为球形，?p=2400kg/m3，气体的物性与空气相同为

??0.946kg/m3,??2.19?10?5PaS

求：⑴可被100%除下的最小颗粒直径； ⑵直径0.05mm的颗粒有百分之几能被除去？ 解：

qv?（1）qv?AVt ?Vt?A2gdmi(n?p??)27003600m/s?0.25m/s

2?1.518ut?

g(?p??) 假设处于斯托克斯区，则： ut?18? ?dmin?

18?2.1?9?510?0.25?5??6.47?10m

9.81(24?000.946)?5?dut0.94?66.?47?100.25 Re?＜2 ??0. 7?5?2.1?910 因此假设成立，可被100%除下的最小颗粒直径为6.47?10?5m。 （2）Re??dVt Re?d d0.0＜5d?0.0

因此直径为0.05mm的颗粒沉降也属于斯托克斯区

?d?? ???0.05??100?7?0.06?260 %

某固体粉末悬浮液固含量的质量分数?=0.02，温度为20℃，

固体密度?p=3200 kg/m3，已通过小试过滤实验测得滤饼的比阻

r?1.82?1013m?2，滤饼不可压缩，滤饼空隙率??0.6，过滤介质阻力的当量滤

液量qe?0。现工艺要求每次过滤时间30 min，每次处理悬浮液8 m3。选用操作压强?P= 0.12MPa。若用叶滤机来完成这个任务，则该叶滤机过滤面积应为多大？ 解：

=6.34?10?3

?36.3?4103（1?）?8（?1?）m?7.8m739 V?V悬1??1?0.6?2?P2?0.12?106?32 K???2.1?10ms 13?3?3r??1.82?10?6.34?10?1?10 V2?2VVe?KA2?

?A?V7.87??3K?2.1?10??4.0m721800qe?0 ?Ve?0【

有一单管程列管式换热器，该换热器管径为? 25×2.5mm，管子数37根，管长3米。今拟采用此换热器冷凝并冷却CS2饱和蒸汽，将CS2由饱和温度46℃冷却到10℃。已知CS2在管外冷凝，其流量为300kg/h，冷凝潜热为351.6kJ/kg，定性温度下的比热容为0.963kJ/(kg?K)。冷却水在管内与管外的CS2逆流流动，其进

?K)。已知口温度为5℃，出口温度为32℃，定性温度下的比热容为4.187kJ/(kgCS2在冷凝和冷却时的总传热系数分别为

2K1=291W/(m?K)2K=174W/(m?K)。2及

问此换热器是否适用？（注：传热面积A及总传热系数均以外表面积计）

解：已知列管尺寸?25?2.5mm；l?3m；n?37，题中所给的两个K值均以外表面积为基准。管外径d1=25mm=0.025m, CS2 r?351.6kJ/k,gcp1?0.963kJ/(kg?K)，qm1=300kg/h=0.0833kg/s, T1=46℃, T2=10℃,

冷却水：cp2?4.187kJ/(kg.K),t1?5?C,t2?32?C,

现有实际传热面积：

A实???d1?l?n?3.14?0.025?3?37?8.71m2

冷凝段传热量Q1?qm1r?0.0833?351.6?29.3kW(2分)冷却段传热量Q2?qm1cp1?T1?T2??0.0833?0.963?(46?10)?2.89KW（2分）总传热量Q?Q1?Q2?29.3?2.89?32.19kW（1分）?冷却水的用量qm2?Q32.19??0.285kg/s(2分)

cp2?t2?t1?4.187?(32?5)设冷凝段和冷却段两段交界处冷却水温度为

t,

则对于冷凝段：Q1?qm2cp2?t2?t?

Q129.3?t?t2??32??7.45℃

qm2cp20.285?4.187t/℃

46 32

Q1,A1 Q2,A2

t

K1

K2 A

10 5

示意图。。。。。（1分） 则冷凝段对数平均温差：

?tm138.55?14??24.24℃

38.55ln14（1分）

46 32 14 46 7.45 38.5

46 7.45 38.55 10 5 5

冷却段对数平均温差：

?tm2?38.55?5?16.43℃（138.55ln5分）

冷凝段所需传热面积A1需冷却段所需传热面积A2需Q129.3?103???4.16m2(1分)K1?tm1291?24.24Q22.89?103???1.01m2(1分) K2?tm2174?16.43所需的总传热面积A需?A1需?A2需?4.16?1.01?5.17m2(1分)?A实?A需

?此换热器可满足生产要求。

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