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1、化工基础复习资料化工基础计算大题1、如图所示，某泵的吸水管，内径为200 mm，管下端浸入水池2 m，管口底阀阻力，在吸入管距水面3 m处装有真空表，读数为300 mmHg，从A到B点阻力损失为。试求：（1）吸水管内水的流量。（2）吸水管入口处A点压强。解：（1）由截面1-13-3列柏努利方程 m，Pa， 解得：u = 1.38 m/s（2）由1-2列柏努利方程解得： Pa2、用泵将碱液槽中碱液抽往吸收塔顶，经喷头喷出作吸收剂用，碱液池中碱液深度为1.5 m，池底至塔顶喷头口的垂直距离为16 m（如图所示）。系统中管路内径为53 mm，考虑管路中管件的局部阻力，管路总当量长度为19.6 m，摩
2、擦系数为0.0194。碱液在喷头口前的静压强按压力表指示为0.3 kgfcm-2（表压），碱液密度为1100 kgm-3。计划送流体的量为25 th-1。若泵的效率为55，试求泵所需的功率?解法见P14例题。3、水泵从低位槽抽水至高位槽，上水管出口和低位槽水面距离34.5 m，排水量30 m3h-1，管为1023 mm，泵的效率为65，水管阻力为5 m水柱，求泵的轴功率，水 = 1000 kgm-3。解：取低位槽水面1-1截面，上水管出口为2-2截面。 ms-1列柏努利方程： mkW4、计算水流过241.5 mm的铜管，求因摩擦而引起的压头损失（分别以Pa和米水柱表示）。管长10 m，流速1.
3、5 ms-1，已知 = 0.024，水 = 1000 kgm-3。解：d = 0.021 m， Pam5、泵将冷水打入塔顶，由水面至泵入口管长10m，在吸入管路中有一个90弯头，一个吸滤筐和底阀；从泵出口到塔顶喷嘴的管长36m，整个管路为1084的钢管，管路中有2个90弯头，一个闸门阀。已知90弯头的当量长度为40d，闸门阀的当量长度为15d，泵的吸滤筐及底阀的局部阻力系数为 = 7，其中d为管子的内径。摩擦阻力系数为0.025，塔顶喷嘴的阻力p = 9.81 kPa。若流量为50 m3h-1，试求管路中的直管阻力损失压头，局部阻力损失压头和总损失压头。(20时，水的密度为1000kgm-3)
4、解：由题意知：直管总长l = 10+36 = 46 m；3个90弯头的当量长度le1 = 340d = 3400.1 = 12 m；1个闸门阀的当量长度le2 = 115d = 1150.1 = 1.5 m；泵的吸滤筐及底阀的局部阻力系数取 = 7；塔顶喷嘴的阻力p = 9.81 kPa；摩擦阻力系数 = 0.025；管路中流速为：(1)、直管阻力损失压头 (2)、局部阻力损失压头 （3）、总损失压头 =hf1+hf2=1.84+2.68=4.52m6、用泵将冷水打入塔顶，已知水池水面比地面低2 m；整个管路为1084的钢管，喷嘴距地面高24 m，管路中总损失压头为4.5 m。塔顶表压强为6.
5、87 kPa；试求流量要求为50 m3h-1所需泵的压头及泵的功率。（已知水温为20时， = 1000 kgm-3）解：选取地面为基准面，水池水面为1-1截面，塔顶喷嘴为2-2截面，列伯努利方程式：已知式中z1 = -2 m，z2 = 24 m；两截面均取表压强，则p1 = 0，p2 = 6.87 kPa；以水池水面远大于1084管截面，故w1 0，管路中的流速即为塔顶喷嘴流速ms-1 m泵的功率 N = 7、20的水以8 m3h-1的流量流过套管间的环形通道，外套管为753.5管，内管为483.5管，试判断水在环形管内的流动类型。（20水： = 1.00510-3 Pas， = 1000 k
6、gm-3）解：外套管内径为d1 = 7523.5 = 68 mm；内管外径为d2 = 48 mm水在套管环隙的流速为 w =其当量直径为：de=计算雷诺准数值判断流动类型此时Re10000，故水在套管环隙流动的类型为稳态湍流。8、用泵将贮槽里的碱液打入吸收塔顶作为吸收剂，贮槽中碱液深度为1.5 m，贮槽底至塔顶液体出口垂直距离为16 m；系统中管路内径为53 mm,碱液在塔顶出口处的表压强为29.4 kPa，碱液的密度为1100 kgm-3，如果碱液输送系统内损失压头为3 m，试计算输液量为25 th-1时所需泵的压头为多少？若泵的效率为55，求用多大的电机？解：选取贮槽底地面为基准面，选取碱
7、贮槽碱液面为1-1截面，塔顶碱液出口为2-2截面，列两截面能量衡算方程式并移项，整理为：已知：Z1 = 1.5m，Z2 = 16m， = 1100 kgm-3若都以表压强表示，则p1=0，p2 p1 = 29.4 kPa碱液贮槽液面下降的速度w1比泵出口管内碱液的流速w2小得多，取w2 0；塔顶碱液出口流速为 ms-1已知碱液在管路中总损失压头为= 3 m，将上述各物理量带入方程式，可求得所需泵的压头为mWW9、如图高位槽水面距管路的垂直距离保持为5 m不变，水面上方的压强为4.905 Pa（表压），管路直径为20 mm，长度为24 m（包括管件的当量长度），阻力系数为0.02，管路中装球心阀
8、一个，试求：当阀门全开（ = 6.4）时，管路的阻力损失为多少？阻力损失为出口动能的多少倍？解：在断面1-1和2-2之间列机械能衡算式若取大气压强和管出口高度为基准，并忽略容器内流速（即v1=0，H2=0，p2=0），则解得：Jkg-1 Jkg-1， 倍10、以20oC的水为介质，在泵的转速为2900 rmin-1时，测定某台离心泵性能时，某次实验的数据如下：流量12 m3h-1，泵出口处压强表的读数为0.37 MPa，泵入口处真空表读数为0.027 MPa，轴功率为2.3 kW。若压强表和真空表两测压口间垂直距离为0.4 m，且泵的吸入管路和排出管路直径相同。测定装置如附图。求：这次实验中泵
9、的压头和效率。解：（1）泵的压头以真空表和压强表所在的截面为11和22，列出以单位重量为衡算基准的伯努利方程，即式中，z1 z2 = 0.4 m，u1 = u2，p1 = -2.7104 Pa（表压）， p2 = 3.7105 Pa（表压）因测压口之间距离较短，流动阻力可忽略，即Hf1-20；故泵的压头为：m（2）泵的效率11、水以7 m3h-1的流量流过下图所示的文丘里管，在喉颈处接一支管与下部水槽相通。已知截面1-1处内径为50 mm，压强为0.02 MPa（表压），喉颈内径为15 mm。 试判断图中垂直支管中水的流向。设流动无阻力损失，水的密度取1000 kgm-3。解：（1）先设支管中
10、水为静止状态，在截面1-1和2-2间列柏努利方程： v1 = (7/3600)/(0.052/4) = 0.99 m/sv2 = 0.99(0.05/0.015)2 = 11 m/sp1 = pa + 0.02106 Pa若大气压强pa取1.0133105 Pa，则p1 = 1.0133105 + 0.02106 Pa = 1.2133105 Pa。可以解出：p2 = p1+ /2 = 6.13104 Pa (绝压)。（2）判断流向：取水槽液面3-3为位能基准面，在假设支管内流体处于静止条件下： E2 = p2/ + gH2 = 90.3 Jkg-1E3 = Pa/ = 101.3 Jkg-1
11、因为E3E2，支管流体将向上流动。12、在某一化工生产流程中，换热器采用一种高温流体来预热原料液，将原料由25预热到180；而高温流体经过换热，300降至200。试计算采用逆流操作与采用并流操作时的平均温度差，并进行比较。解：由题意已知高温流体：300 200 原料液体：25 180,逆流操作时平均温度差计算：t1 = 200-25 = 175，t2 = 300-180 = 120则： 并流平均温度差的计算： t1 = 300-25 = 275，t2 = 200-180 = 20，根据总传热方程q = KAtm，若在传热速率相同、传热系数也相同的条件下，比较采用并流操作与逆流操作所需传热面积，
12、可得并流操作所需传热面积为逆流操作时的1.5倍。13、有一根2196的无缝钢管，内外表面温度分别为300和295，导热系数为45Wm-1K-1，试求每米长裸管的热损失。解：d1 = 0.207 m，d2 = 0.219 m m Wm-114、某列管冷凝器，管内通冷却水，管外为有机蒸汽冷凝。在新使用时，冷却水的进、出口温度分别为20和30。使用一段时期后，在冷却水进口温度与流量相同的条件下，冷水出口温度降为26。求此时的垢层热阻。已知换热器的传热面积为16.5 m2，有机蒸汽的冷凝温度为80，冷却水流量为2.5 kgs-1。解：换热器新使用时换热器使用一段时间后：15、某有机物液体以0.5 ms
13、-1的流速，从列管换热器中流过，列管总截面积为0.01 m2，加热面积为5 m2，管外用120的饱和蒸汽加热，总传热系数为400 Wm-2K-1，有机物的进口温度为20，换热过程中有机物的平均物性为： = 800 kgm-3， Cp = 2 kJkg-1K-1，试求有机物的出口温度。解：设有机物的出口温度为t2，质量流量为qm， 则 kgs-1 KAtm = qmCp(t2-t1) 解得 t2 = 42 16、有一传热面积为1.5 m2的换热器，把流量为540 kgh-1比热Cp = 0.875 kJkg-1K-1的CO2气体从40冷却到20，冷水的初温为10，终温为15，已知K = 115.
14、8 Wm-2K-1，通过计算说明并流还是逆流操作合适。解：若并流：tm = 13.97 所需面积m2 1.5 m2不合适若逆流：tm = 16.4所需面积m2 1.5 m2合适17、管式换热器用热水对原油逆流加热。原油流量为40 th-1，温度由15上升到50，原油的CP = 1.672 kJkg-1K-1。热水流量为10 th-1，进口温度为80，其CP = 4.18 kJkg-1K-1。已知K = 836 kJm-2h-1K -1，求换热面积。解：401.672(50-15)=104.18(80-T2)T2=24， m218、用初温为30的冷却水将每秒钟15 kg、80的硝基苯通过换热器冷却到40，冷却水出口温度为35。已知硝基苯的定压比热容为1.63 kJkg-1K-1，水的定压比热容为4.184 kJkg-1K-1。若忽略热损失，试求该换热器的热负荷及所需冷却水用量。解：硝基苯在热交换中没有相态变化，其热负荷为 q1 = qm,aCp,a(ta2-ta1) = 151.63(80-40) = 978k
