化工原理第二版课后习题解答.doc 126页

'目录第一章流体流动与输送机械·····················································（2）第二章非均相物系分离·························································（32）第三章传热···································································（42）第四章蒸发···································································（69）第五章气体吸收·······························································（73）第六章蒸馏···································································（95）第七章固体干燥·······························································（119）126 第一章流体流动与输送机械1.某烟道气的组成为CO213％，N276％，H2O11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa时的密度。解：混合气体平均摩尔质量∴混合密度2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879kg/m3和867kg/m3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。解：混合液密度3．某地区大气压力为101.3kPa，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa。若在大气压力为75kPa的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：题4附图4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900kg/m3的液体。容器上方的压力表读数为42kPa，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m，其读数为58kPa。试计算液面到下方测压口的距离。解：液面下测压口处压力126 BDh1h2AC题5附图5.如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm和600mm。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为800kg/m3和1000kg/m3。（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断A与B、C与D点的压力是否相等。解：（1）容器底部压力题6附图12（2）6．为测得某容器内的压力，采用如图所示的U形压力计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m3，h=0.8m，R=0.45m。试计算容器中液面上方的表压。解：如图，1-2为等压面。则容器内表压：7．如附图所示，水在管道中流动。为测得A-A′、B-B′截面的压力差，在管路上方安装一U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R＝180mm，试计算A-A′、B-B′截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m3和13600kg/m3。解：图中，1-1′面与2-2′面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即，题7附图又126 所以整理得由此可见，U形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读数R有关，而与U形压差计放置的位置无关。代入数据8．用U形压差计测量某气体流经水平管道两截面的压力差，指示液为水，密度为1000kg/m3，读数R为12mm。为了提高测量精度，改为双液体U管压差计，指示液A为含40％乙醇的水溶液，密度为920kg/m3，指示液C为煤油，密度为850kg/m3。问读数可以放大多少倍？此时读数为多少？解：用U形压差计测量时，因被测流体为气体，则有用双液体U管压差计测量时，有题9附图因为所测压力差相同，联立以上二式，可得放大倍数此时双液体U管的读数为9．图示为汽液直接混合式冷凝器，水蒸气与冷水相遇被冷凝为水，并沿气压管流至地沟排出。现已知真空表的读数为78kPa，求气压管中水上升的高度h。解:水柱高度126 10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm和φ57×3.5mm。已知硫酸的密度为1830kg/m3，体积流量为9m3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。解:(1)大管:(2)小管:质量流量不变或:11．如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg（不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。解:以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:简化:12．一水平管由内径分别为33mm及47mm的两段直管组成，水在小管内以2.5m/s的速度流向大管，在接头两侧相距1m的1、2两截面处各接一测压管，已知两截面间的压头损失为70mmH2O，问两测压管中的水位哪一个高，相差多少？并作分析。解：1、2两截面间列柏努利方程：126 21其中：说明2截面处测压管中水位高。这是因为该处动能小，因而静压能高。13．题13附图10m如附图所示，用高位槽向一密闭容器送水，容器中的表压为80kPa。已知输送管路为mm的钢管，管路系统的能量损失与流速的关系为（不包括出口能量损失），试求：（1）水的流量；（2）若需将流量增加20％，高位槽应提高多少m？解：（1）如图在高位槽液面1-1与管出口内侧2-2间列柏努利方程简化：（1）即解得流量（2）流量增加20％，则此时有126 即高位槽需提升0.78m。题14附图14．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。丙烯贮槽液面恒定，其液面上方的压力为2.0MPa（表压），精馏塔内操作压力为1.3MPa（表压）。塔内丙烯管出口处高出贮槽内液面30m，管内径为140mm，丙烯密度为600kg/m3。现要求输送量为40×103kg/h，管路的全部能量损失为150J/kg（不包括出口能量损失），试核算该过程是否需要泵。解:在贮槽液面1-1’与回流管出口外侧2-2’间列柏努利方程:简化:题15附图不需要泵,液体在压力差的作用下可自动回流至塔中15．用压缩空气将密闭容器中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。输送量为2m3/h，输送管路为φ37×3.5mm的无缝钢管。两槽中液位恒定。设管路的总压头损失为1m（不包括出口），硫酸的密度为1830kg/m3。试计算压缩空气的压力。解:以容器中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:126 简化:其中:代入:1h题16附图16．某一高位槽供水系统如附图所示，管子规格为φ45×2.5mm。当阀门全关时，压力表的读数为78kPa。当阀门全开时，压力表的读数为75kPa，且此时水槽液面至压力表处的能量损失可以表示为J/kg（u为水在管内的流速）。试求：（1）高位槽的液面高度；（2）阀门全开时水在管内的流量（m3/h）。解:(1)阀门全关,水静止(2)阀门全开:在水槽1-1’面与压力表2-2’面间列柏努力方程:简化:解之:流量:126 题17附图17．用泵将常压贮槽中的稀碱液送至蒸发器中浓缩，如附图所示。泵进口管为φ89×3.5mm，碱液在其中的流速为1.5m/s；泵出口管为φ76×3mm。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m。碱液在管路中的能量损失为40J/kg（不包括出口）蒸发器内碱液蒸发压力保持在20kPa（表压），碱液的密度为1100kg/m3。设泵的效率为58％，试求该泵的轴功率。解：取贮槽液面为1-1截面，蒸发器进料口管内侧为2-2截面，且以1-1截面为基准面。在1-1与2-2间列柏努利方程：（a）或（b）其中：z1=0；p1=0（表压）；u1≈0z2=7m；p2=20×103Pa（表压）已知泵入口管的尺寸及碱液流速，可根据连续性方程计算泵出口管中碱液的流速：m/sρ=1100kg/m3，ΣWf=40J/kg将以上各值代入（b）式，可求得输送碱液所需的外加能量J/kg碱液的质量流量kg/s泵的有效功率泵的效率为58%，则泵的轴功率126 kW18．如附图所示，水以15m3/h的流量在倾斜管中流过，管内径由100mm缩小到50mm。A、B两点的垂直距离为0.1m。在两点间连接一U形压差计，指示剂为四氯化碳，其密度为1590kg/m3。若忽略流动阻力，试求：（1）U形管中两侧的指示剂液面哪侧高，相差多少mm？（2）若保持流量及其他条件不变，而将管路改为水平放置，则压差计的读数有何变化?解：在1-1与2-2截面间列柏努利方程题18附图其中：（1）由静力学基本方程：（2）故U形压差计两侧为左低右高。（2）当管路水平放置时：由柏努利方程126 由静力学方程两式联立：可见，流量不变时，不变，即U形压差计读数不变。题19附图19．附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100kg/m3，循环量为45m3/h。管路的内径相同，盐水从A流经两个换热器至B的压头损失为9m，由B流至A的压头损失为12m，问：（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？（2）若A处压力表的读数为153kPa，则B处压力表的读数为多少？解:(1)对于循环系统:(2)列柏努力方程:简化:B处真空度为19656Pa。20．用离心泵将20℃水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。泵吸入与压出管路直径相同，均为φ76×2.5mm。水流经吸入与压出管路（不包括喷头）的能量损失分别为及（J/kg），式中，u为水在管内的流速。126 在操作条件下，泵入口真空表的读数为26.6kPa，喷头处的压力为98.1kPa（表压）。试求泵的有效功率。题20附图解：以水槽液面为1-1截面，泵入口处为2-2截面，且以1-1面为基准面。在两截面间列柏努利方程简化为即解得在水槽1-1截面与喷头处3-3截面间列柏努利方程简化为即其中则水的流量：泵有效功率21．25℃水以35m3/h的流量在φ76×3mm的管道中流动，试判断水在管内的流动类型。解:查附录25℃水物性:126 为湍流22．运动黏度为3.2×10－5m2/s的有机液体在φ76×3.5mm的管内流动，试确定保持管内层流流动的最大流量。解:23．计算10℃水以2.7×10－3m3/s的流量流过φ57×3.5mm、长20m水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（设管壁的粗糙度为0.5mm）解:10℃水物性:查得24.如附图所示，水从高位槽流向低位贮槽，管路系统中有两个90º标准弯头及一个截止阀，管内径为100mm，管长为20m。设摩擦系数，试求：（1）截止阀全开时水的流量；（2）将阀门关小至半开，水流量减少的百分数。126 解：如图取高位槽中液面为1-1′面，低位贮槽液面为2-2′截面，且以2-2′面为基准面。在1-1′与2-2′截面间列柏努利方程：11′22′4m题24附图其中：z1=4；u1≈0；p1=0（表压）；z2=0；u2≈0；p2=0（表压）简化得各管件的局部阻力系数：进口突然缩小90º标准弯头2个截止阀（全开）出口突然扩大水流量（2）截止阀关小至半开时：截止阀半开的局部阻力系数此时总阻力阀门关小后，局部阻力发生变化，但由于高位槽高度不变，所以管路总阻力不变，即126 即流量减少10％。25．如附图所示，用泵将贮槽中20℃的水以40m3/h的流量输送至高位槽。两槽的液位恒定，且相差20m，输送管内径为100mm，管子总长为80m（包括所有局部阻力的当量长度）。试计算泵所需的有效功率。(设管壁的粗糙度为0.2mm)题25附图解:20℃水物性：根据，查得在贮槽1截面到高位槽2截面间列柏努力方程:简化:而:题26附图26．有一等径管路如图所示，从A至B的总能量损失为。若压差计的读数为R，指示液的密度为，管路中流体的密度为，试推导的计算式。解：在A-B截面间列柏努利方程，有126 等径直管，故上式简化为（1）对于U形压差计，由静力学方程得(2)(1)、（2）联立，得27．求常压下35℃的空气以12m/s的速度流经120m长的水平通风管的能量损失和压力损失。管道截面为长方形，长为300mm，宽为200mm。（设＝0.0005）解:当量直径:35℃空气物性:由,查得题28附图28．如附图所示，密度为800kg/m3、黏度为1.5mPa·126 s的液体，由敞口高位槽经φ114×4mm的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa（表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5m/s，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度＝0.002，试计算两槽液面的垂直距离。解:在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:简化:由,查得管路中:进口90℃弯头2个半开闸阀出口29．从设备排出的废气在放空前通过一个洗涤塔，以除去其中的有害物质，流程如附图所示。气体流量为3600m3/h，废气的物理性质与50℃的空气相近，在鼓风机吸入管路上装有U形压差计，指示液为水，其读数为60mm。输气管与放空管的内径均为250mm，管长与管件、阀门的当量长度之和为55m（不包括进、出塔及管出口阻力），放空口与鼓风机进口管水平面的垂直距离为15m，已估计气体通过洗涤塔填料层的压力降为2.45kPa。管壁的绝对粗糙度取为0.15mm，大气压力为101.3kPa。试求鼓风机的有效功率。题29附图解:以吸入管测压处为1-1’面,洗涤塔管出口内侧为2-2’126 面,列柏努力方程:简化:其中:50℃空气物性:又查得30.密度为850kg/m3的溶液，在内径为0.1m的管路中流动。当流量为4.2´10-3m3/s时，溶液在6m长的水平管段上产生450Pa的压力损失，试求该溶液的黏度。解：流速126 设液体在管内为层流流动，则黏度校核Re：<2000流动为层流，以上计算正确。该液体的黏度为0.0438Pa·s。题31附图31．黏度为30cP、密度为900kg/m3的某油品自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为88.3kPa和44.2kPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求：（1）管路中油品的流量；（2）定性分析阀前、阀后压力表读数的变化。解：（1）阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得：mm当阀打开开度时，在A与B截面间列柏努利方程：其中：(表压)，则有（a）由于该油品的黏度较大，可设其流动为层流，则126 代入式（a），有m/s校核：假设成立。油品的流量：（2）阀打开后：在A与1截面间列柏努利方程：简化得或显然，阀打开后u1↑，p1↓，即阀前压力表读数减小。在2与B截面间列柏努利方程：简化得因为阀后的当量长度l2中已包括突然扩大损失，也即，故阀打开后u2↑，p2↑，即阀后压力表读数增加。126 32．20℃苯由高位槽流入贮槽中，两槽均为敞口，两槽液面恒定且相差5m。输送管为φ38×3mm的钢管（＝0.05mm）总长为100m（包括所有局部阻力的当量长度），求苯的流量。解:在两槽间列柏努力方程,并简化:即:代入数据:化简得:查完全湍流区设,由(1)式得由附录查得20℃苯物性:查图，再设，由（1）得查得假设正确流量：33．某输水并联管路，由两个支路组成，其管长与内径分别为：，；，。已知总管中水的流量为2.2m3/s，水温为20℃，试求各支路中水的流量。（设管子的粗糙度为0.3mm）解：设两支路中的流动均进入阻力平方区，由及126 ，查得，又校核Re：支管1：流动接近阻力平方区，。支管2：流动接近阻力平方区，。故以上计算有效。两支管的流量分别为、题34附图1034．如附图所示，高位槽中水分别从BC与BD两支路排出，其中水面维持恒定。高位槽液面与两支管出口间的距离为10m。AB管段的内径为38mm、长为28m；BC与BD支管的内径相同，均为32mm，长度分别为12m、15m（以上各长度均包括管件及阀门全开时的当量长度）。各段摩擦系数均可取为0.03。试求：（1）BC支路阀门全关而BD支路阀门全开时的流量；（2）BC支路与BD支路阀门均全开时各支路的流量及总流量。126 解：（1）在高位槽液面与BD管出口外侧列柏努利方程：简化：而有：化简又由连续性方程：代入上式：解得：流量：（2）当BD，BC支路阀均全开时：C，D出口状态完全相同，分支管路形如并联管路，(1)又126 =(2)在高位槽液面与BD出口列柏努利方程：(3)将（2）代入（3）式中：解得：流量：35．在内径为80mm的管道上安装一标准孔板流量计，孔径为40mm，U形压差计的读数为350mmHg。管内液体的密度为1050kg/m3，黏度为0.5cP，试计算液体的体积流量。解：设，查得而126 假设正确，以上计算有效。题36附图121.5m36．用离心泵将20℃水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示，两槽液面差为12m。输送管为φ57×3.5mm的钢管，吸入管路总长为20m，压出管路总长为155m（均包括所有局部阻力的当量长度）。用孔板流量计测量水流量，孔径为20mm，流量系数为0.61，U形压差计的读数为600mmHg。摩擦系数可取为0.02。试求：（1）水流量，m3/h；（2）每kg水经过泵所获得的机械能；（3）泵入口处真空表的读数。解：（1）（2）以水池液面为面，高位槽液面为面，在面间列柏努利方程：简化:而其中：（3）在水池液面面与泵入口真空表处面间列柏努利方程：126 简化为其中即泵入口处真空表的读数为21.1kPa。37．水在某管路中流动。管线上装有一只孔板流量计，其流量系数为0.61，U形压差计读数为200mm。若用一只喉径相同的文丘里流量计替代孔板流量计，其流量系数为0.98，且U形压差计中的指示液相同。问此时文丘里流量计的U形压差计读数为若干？解：由流量公式：流量相同时，故文丘里流量计的读数38．某气体转子流量计的量程范围为4～60m3/h。现用来测量压力为60kPa（表压）、温度为50℃的氨气，转子流量计的读数应如何校正？此时流量量程的范围又为多少？（设流量系数CR为常数，当地大气压为101.3kPa）解：操作条件下氨气的密度：即同一刻度下，氨气的流量应是空气流量的1.084倍。126 此时转子流量计的流量范围为4×1.084～60×1.084m3/h，即4.34～65.0m3/h。39．在一定转速下测定某离心泵的性能，吸入管与压出管的内径分别为70mm和50mm。当流量为30m3/h时，泵入口处真空表与出口处压力表的读数分别为40kPa和215kPa，两测压口间的垂直距离为0.4m，轴功率为3.45kW。试计算泵的压头与效率。解：在泵进出口处列柏努力方程，忽略能量损失；=27.07m40．在一化工生产车间，要求用离心泵将冷却水从贮水池经换热器送到一敞口高位槽中。已知高位槽中液面比贮水池中液面高出10m，管路总长为400m（包括所有局部阻力的当量长度）。管内径为75mm，换热器的压头损失为，摩擦系数可取为0.03。此离心泵在转速为2900rpm时的性能如下表所示：Q/(m3/s)00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008H/m2625.524.5232118.515.5128.5试求：（1）管路特性方程；（2）泵工作点的流量与压头。126 解：（1）管路特性曲线方程：（2）在坐标纸中绘出泵的特性曲线及管路特性曲线的工作点：41．用离心泵将水从贮槽输送至高位槽中，两槽均为敞口，且液面恒定。现改为输送密度为1200kg/m3的某水溶液，其他物性与水相近。若管路状况不变，试说明：（1）输送量有无变化？（2）压头有无变化？（3）泵的轴功率有无变化？（4）泵出口处压力有无变化？解：变化时，泵特性曲线不变。管路特性曲线不变（1）输送量不变；（2）压头不变；（3）轴功率：增加（4）在贮槽液面1-1′和泵出口2-2′间列柏努力方程：126 简化：工作点Q，不变，不变即随的增加而增加。42．用离心泵将水从敞口贮槽送至密闭高位槽。高位槽中的气相表压为98.1kPa，两槽液位相差10m，且维持恒定。已知该泵的特性方程为（单位：H—m，Q—m3/s），当管路中阀门全开时，输水量为0.01m3/s，且流动已进入阻力平方区。试求：（1）管路特性方程；（2）若阀门开度及管路其他条件等均不变，而改为输送密度为1200kg/m3的碱液，求碱液的输送量。解：（1）设输送水时管路特性方程为其中，当输水量为0.01m3/s时，由泵特性方程与管路特性方程联立：得即此时管路特性方程为（2）当改送密度为1200kg/m3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则B不变。因此管路特性方程变为将该方程与泵特性方程联立，126 可得碱液输送量43．用离心泵向设备送水。已知泵特性方程为，管路特性方程为，两式中Q的单位均为m3/h，H的单位为m。试求：（1）泵的输送量；（2）若有两台相同的泵串联操作，则泵的输送量为多少？若并联操作，输送量又为多少？解：（1）联立：解得：（1）两泵串联后：泵的特性：与管路特性联立：解得：（2）两泵并联后：泵的特性：与管路特性联立：解得：44．用型号为IS65-50-125的离心泵将敞口贮槽中80℃的水送出，吸入管路的压头损失为4m，当地大气压为98kPa。试确定此泵的安装高度。解：查附录：水，在附录中查得IS65-50-125泵的必需气蚀余量（NPSH）r=2.0m126 泵允许安装高度：==为安全起见，再降低，即即泵需要安装在水槽液面以下或更低位置。45．用离心泵从真空度为360mmHg的容器中输送液体，所用泵的必需汽蚀余量为3m。该液体在输送温度下的饱和蒸汽压为200mmHg，密度为900kg/m3，吸入管路的压头损失为0.5m，试确定泵的安装位置。若将容器改为敞口，该泵又应如何安装？（当地大气压为100kPa）解：（1）当容器内真空度为360mmHg时，故泵宜安装在液面以下（0.63＋0.5）＝1.13m更低的位置。（2）当容器敞口时，故泵宜安装在液面以上低于（4.8－0.5）＝4.3m的位置。题46附图46．如附图所示，用离心泵将某减压精馏塔塔底的釜液送至贮槽，泵位于贮槽液面以下2m处。已知塔内液面上方的真空度为500mmHg，且液体处于沸腾状态。吸入管路全部压头损失为0.8m，釜液的密度为890kg/m3，所用泵的必需汽蚀余量为2.0m，问此泵能否正常操作？126 解：因塔内液体处于沸腾状态，则液面上方的压力即为溶液的饱和蒸汽压，即该泵的允许安装高度：而实际安装高度，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生气蚀现象。47．用内径为120mm的钢管将河水送至一蓄水池中，要求输送量为60～100m3/h。水由池底部进入，池中水面高出河面25m。管路的总长度为80m，其中吸入管路为24m（均包括所有局部阻力的当量长度），设摩擦系数为0.028。，试选用一台合适的泵，并计算安装高度。设水温为20℃，大气压力为101.3kPa。解：以大流量Q＝100m3/h计。在河水与蓄水池面间列柏努力方程，并简化：由选泵IS100-80-160，其性能为：确定安装高度：水，减去安全余量，实为以下。126 即泵可安装在河水面上不超过的地方。48．常压贮槽内装有某石油产品，在贮存条件下其密度为760kg/m3。现将该油品送入反应釜中，输送管路为φ57×2mm，由液面到设备入口的升扬高度为5m，流量为15m3/h。釜内压力为148kPa（表压），管路的压头损失为5m（不包括出口阻力）。试选择一台合适的油泵。解：在水槽液面与输送管内侧面间列柏努力方程，简化有：由Q=，查油泵样本，选泵60Y-60B其性能为：流量49．现从一气柜向某设备输送密度为1.36kg/m3的气体，气柜内的压力为650Pa（表压），设备内的压力为102.1kPa（绝压）。通风机输出管路的流速为12.5m/s，管路中的压力损失为500Pa。试计算管路中所需的全风压。（设大气压力为101.3kPa）解：126 第二章非均相物系分离1、试计算直径为30μm的球形石英颗粒（其密度为2650kg/m3），在20℃水中和20℃常压空气中的自由沉降速度。解：已知d=30μm、ρs=2650kg/m3（1）20℃水μ=1.01×10-3Pa·sρ=998kg/m3设沉降在滞流区，根据式（2-15）校核流型假设成立，ut=8.02×10-4m/s为所求（2）20℃常压空气μ=1.81×10-5Pa·sρ=1.21kg/m3设沉降在滞流区校核流型：假设成立，ut=7.18×10-2m/s为所求。2、密度为2150kg/m3的烟灰球形颗粒在20℃空气中在滞流沉降的最大颗粒直径是多少？解：已知ρs=2150kg/m3查20℃空气μ=1.81×10-5Pa.sρ=1.21kg/m3当时是颗粒在空气中滞流沉降的最大粒径，根据式（2-15）并整理所以126 3、直径为10μm的石英颗粒随20℃的水作旋转运动，在旋转半径R＝0.05m处的切向速度为12m/s，，求该处的离心沉降速度和离心分离因数。解：已知d=10μm、R=0.05m、ui=12m/s设沉降在滞流区，根据式（2-15）g改为ui/R即校核流型ur=0.0262m/s为所求。所以4、用一降尘室处理含尘气体，假设尘粒作滞流沉降。下列情况下，降尘室的最大生产能力如何变化？（1）要完全分离的最小粒径由60μm降至30μm；（2）空气温度由10℃升至200℃；（3）增加水平隔板数目，使沉降面积由10m2增至30m2。解：根据及VS=blutc（1）（2）查10℃空气μ=1.76×10-5Pa·s200℃空气μ‘=2.60×10-5Pa·s（3）126 5、已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/m3。气体流量为1000m3/h、黏度为3.6×10－5Pa.s、密度为0.674kg/m3，若用如图2-6所示的标准旋风分离器进行除尘，分离器圆筒直径为400mm，试估算其临界粒径及气体压强降。解：已知ρs=2300kg/m3、Vh=1000m3/h、μ=3.6×10-5Pa.s、ρ=0.674kg/m3、D=400mm=0.4m，根据标准旋风分离器h=D/2、B=D/4故该分离器进口截面积A=hB=D2/8所以根据式（2-26）取标准旋风分离器N=5则根据式（2-30）取ξ=8.06、有一过滤面积为0.093m2的小型板框压滤机，恒压过滤含有碳酸钙颗粒的水悬浮液。过滤时间为50秒时，共得到2.27×10-3m3的滤液；过滤时间为100秒时。共得到3.35×10-3m3的滤液。试求当过滤时间为200秒时，可得到多少滤液？解：已知A=0.093m2、t1=50s、V1=2.27×10-3m3、t2=100s、V2=3.35×10-3m3、t3=200s由于根据式（2-38a）联立解之：qe=4.14×10-3K=1.596×10-5因此126 q3=0.0525所以V3=q3A=0.0525×0.093=4.88×10-3m37、某生产过程每年须生产滤液3800m3，年工作时间5000h，采用间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为2.5h，其中过滤时间为1.5h，将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K=4×10-6m2/s；qe=2.5×10-2m3/m2。滤饼不洗涤，试求：（1）所需过滤面积，（2）今有过滤面积8m2的过滤机，需要几台？解：已知生产能力为3800m3滤液/年，年工作日5000h，T=2.5h，t=1.5h，K=4×10-6m2/s，qe=2.5×10-2m3/m2，（1）因为Q=3800/5000=0.76m3滤液/h由式（2-42）所以V=2.5×0.76=1.9m3由式（2-38a）解之A=14.7m2≈15m2(2)因为过滤机为8m2/台，所以需2台过滤机。8、BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为810×810×25mm，共36个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K=2.72×10-5m2/s；qe=3.45×10-3m3/m2。每滤出1m3滤液的同时，生成0.148m3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2倍，辅助时间15min，其生产能力为多少？解：滤框总容积V0=0.812×0.025×36=0.590m3过滤面积A=0.812×2×36=47.2m2126 生产总周期为T=283+2×283+15×60=1749s由得一个周期滤液量为所以生产能力为9、有一直径为1.75m，长0.9m的转筒真空过滤机。操作条件下浸没度为126o，转速为1r/min，滤布阻力可以忽略，过滤常数K为5.15×10-6m2/s，求其生产能力。解：因为过滤面积A=πDL=3.14×1.75×0.9=4.95m2浸没度ψ=126°/360°=0.35由式（2-45a）10、某转筒真空过滤机每分钟转2转，每小时可得滤液4m3。若过滤介质阻力可以忽略，每小时获得6m3滤液时转鼓转速应为多少？此时转鼓表面滤饼的厚度为原来的多少倍？操作中所用的真空度维持不变。解：已知Q1=4m3/h，n1=2r/min，Q2=6m3/h，Ve=0由式（2-45a）两边平方，得①②②/①所以126 由式（2-35）得而v1=v2又A不变，以1小时为计算基准，则Q1=V1Q2=V2故126 第三章传热1、某加热器外面包了一层厚为300mm的绝缘材料，该材料的导热系数为0.16W/（m×℃），已测得该绝缘层外缘温度为30℃，距加热器外壁250mm处为75℃，试求加热器外壁面温度为多少？解：2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖b1=230mm，l1=1.05W/(m·℃)绝热砖b2=230mm，l2=0.151W/(m·℃)建筑砖b3=240mm，l3=0.93W/(m·℃)已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940℃，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138℃，试求：（1）绝热层需几块绝热砖；（2）普通砖外侧温度为多少？解：（1）b2=?230mm（2）>（1）。15．有一盘架式干燥器，器内有50只盘，每盘的深度为0.02m，边长为0.7m见方，盘内装有某湿物料，含水率由1kg/kg干料干燥至0.01kg/kg干料。空气在盘表面平行掠过，其温度为77℃，相对湿度为10%，流速为2m/s。物料的临界含水量与平衡含水量分别为0.3和0kg/kg干料，干燥后的密度为600kg/m3。设降速阶段的干燥速率近似为直线，试计算干燥时间。解：由,查得，，。湿比容湿空气密度空气质量流速干燥产品量绝干物料量干燥面积恒速阶段降速阶段总干燥时间126 16．在恒定干燥条件下，将物料由干基含水量0.33kg/kg干料干燥到0.09kg/kg干料，需要7小时，若继续干燥至0.07kg/kg干料，还需多少时间？已知物料的临界含水量为0.16kg/kg干料，平衡含水量为0.05kg/kg干料。设降速阶段的干燥速率与自由水分成正比。解：即解得当时，126'