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化工原理复习题.docx

发布:2017-02-02约7.47千字共27页下载文档
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第一章流体流动与输送机械1. 燃烧重油所得的燃烧气,经分析知其中含CO28.5%,O27.5%,N276%,H2O8%(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℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m3和789kg/m3,试计算50%(质量%)乙醇水溶液的密度。又知其实测值为935 kg/m3,计算相对误差。解:乙醇水溶液的混合密度 相对误差: 3.在大气压力为101.3kPa的地区,某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa。若在大气压力为90 kPa的地区,仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作,则此时真空表的读数应为多少?解:题4 附图 4.如附图所示,密闭容器中存有密度为900 kg/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58 kPa。试计算液面到下方测压口的距离。解:液面下测压口处压力 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800 kg/m3和1000 kg/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 (2) 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1831 kg/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: 1题12 附图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: 题17 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’间列柏努力方程: 简化: 20.如附图所示,用泵将20℃水从水池送至高位槽,槽内水面高出池内液面30m。输送量为30 m3/h,此时管路的全部能量损失为40J/kg。设泵的效率为70%,试求泵所需的功率。 解: 在水池1面与高位槽2面间列柏努力方程: 简化: 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,1=1.05 W/(m·℃)绝热砖b2=230mm,2=0.151W/(m·℃)建筑砖b3=240mm,3=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:绝热层需几块绝热砖;普通砖外侧温度为多少?解:(1)b2=?230mmb2=442mm230×2mm则:绝热层需两块绝热砖。校核t2=?(2)t4=?习题3-3 附图3、Φ50×5㎜的不锈钢管,导热系数λ1=16W/(m·K),外面包裹厚度为30mm导热系数λ2=0.2W/(m·K)的石棉保温层。若钢管的内表面温度为623K,保温层外表面温度为373K,试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。解:已知钢管的内半径 钢管的外半径 保温层的外半径根据式(3-12a),每米管长的热损失由于是定态热传导,故各层传导的热量应该相等,可得到钢管外表面的温度t2。16、每小时8000m3(标准状况)的空气在蒸汽加热器中从12℃被加热到42℃,压强为400kPa的饱和水蒸气在管外冷凝。若设备的热损失估计为热负荷的5%,试求该换热器的热负荷和蒸气用量。解:热量衡算:查得标准状况下的空气物性参数蒸汽用量:17、在一套管式换热器中,用冷却水将1.25kg/s的苯由350K冷却至300K,冷却水进出口温度分别为290K和320K。试
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