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1、1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)2第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为 CO2 13,N 2 76,H 2O 11(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kg/mol1098.210)8.276.0413.( 33imMy 混合密度333kg/457.0)527(1.8198.0RTpm2已知 20时苯和甲苯的密度分别为 879 kg/m3 和 867 kg/m3,试计算含苯 4
2、0及甲苯60(质量)的混合液密度。解: 867.09412am混合液密度 3kg/m.13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 75 kPa 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: 表表绝 ppaakPa3.1567)30.1)( 不不不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ghpzp10 m36.25.081.90)
3、45(3001 ghz 题 4 附图35. 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ghpghpaa 水水油 21m16.07.182h不不(2) BApDC6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
4、压面。ghp1 gRpa02a0则容器内表压:kPa0.5381.9081.9451360 ghRpa7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 R180mm ,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 13600 kg/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, 1p2p又 gmABDh1h2AC题 5 附图题 7 附图题 6 附图1 24gRmgpB02021)(所以 A整理得 B)(0由此可见, U 形压差
5、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 Pa24918.09)1360( BAp8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 920 kg/m3,指示液 C 为煤油,密度为 850 kg/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021Rgp用双液体 U 管压差计测量时,有)(21CA因为所测压力差相同,联立以上二式,可得放
6、大倍数3.14850920 CAR此时双液体 U 管的读数为m6.173.4.1 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: apg 题 9 附图5水柱高度 m95.781.03gpha10硫酸流经由大小管组成的串联管路,其尺寸分别为 764mm 和 573.5mm。已知硫酸的密度为 1830 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: 476kg/h16470839sVmm/s9.5./7.02
7、21du)kg/(71683069G(2) 小管: m5.7质量流量不变 kg/h164702sm/s2.5.8.3/975.022dVus或: /71)06()(1s)kg/(.23487. 22 uG11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:fWupgzupgz 2211 1简化: Hf/)(2m09.
8、281.112一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6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:fhugpzugpz 22211 1其中: 21m/s3.1475.2212d 17.0.)5.(892)( 21 fhugph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
9、5.348统的能量损失与流速的关系为 (不包括出口能量26uWf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fWupgzupgz 2211 1简化: (1)fW21即 2238.6108.9u解得 m/s57.12u流量 /hm45.7/107.25.041.85.4 3322 sdVS(2)流量增加 20,则 m/s8.7.u题 13 附图10m1h27此时有 fWupgz21 m78.10.9/)8.16.2108( 231 即高位槽需提升 0.78m。14附图所示的是丙烯精馏
10、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 40103kg/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: fe WupgzWupgz 22211 1简化: fe221fe gzup212m/s.14.0785.634785.0222 dmus508.9.61)(6eWJ/kg.72不
11、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 373.5mm 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 1830 kg/m3。试计算压缩空气的压力。题 14 附图题 15 附图8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 1-12-2间列柏努力方程:fhzugpzugp22121简化:fhzugp21其中: m/s786.03.785.06/422dVs代入: )1(21fhzugp)12786.019(8.30)kP2
12、4a不16某一高位槽供水系统如附图所示,管子规格为 452.5mm。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 75 kPa,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:2Wf(1)高位槽的液面高度;(2)阀门全开时水在管内的流量(m 3/h) 。解: (1) 阀门全关,水静止ghpm95.781.03(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:fWupgzupgz 2211 1简化: f21h题 16 附图1923107581.97u解之: m/s42.2u流量: /sm1073.42.10.78
13、5. 3dVs/h3.617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 893.5mm,碱液在其中的流速为 1.5m/s;泵出口管为 763mm。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)fe WupgzWupgz 22211 1或 (b) fe p121212)()(其中: z1=0; p1=0(表压) ; u10z2=7m; p2=20103 Pa(表压)已知泵