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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879 kg/m3和867kg/m3,试计算含苯40与甲苯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
2、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800kg/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容器底部压力题6 附图1226为测得某容器内的压力,采用如图所示的U形压
3、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, 题7 附图又 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与指示液的密度、读数R有关,而与U形压差计
4、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
5、.解: 水柱高度 10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: 大管: 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
6、平管由内径分别为33mm与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：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
7、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 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: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
8、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.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: 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/kgu为水在管内的流速.试求：1高位槽的液面高度；
9、2阀门全开时水在管内的流量m3/h.解: 阀门全关,水静止 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: 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
10、列柏努利方程： a 或 b其中： z1=0； p1=0表压； u10z2=7m； p2=20103 Pa表压 已知泵入口管的尺寸与碱液流速,可根据连续性方程计算泵出口管中碱液的流速： m/s=1100 kg/m3, Wf=40 J/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 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1590 kg/m3.若忽略流动阻力,试求：（1） U形管中两
11、侧的指示剂液面哪侧高,相差多少mm？2 若保持流量与其他条件不变,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 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1100 kg/m3,循环量为45 m3/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153kP
12、a,则B处压力表的读数为多少？ 解: 对于循环系统: 列柏努力方程: 简化: B处真空度为19656 Pa.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762.5mm.水流经吸入与压出管路不包括喷头的能量损失分别为与J/kg,式中,u为水在管内的流速.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 2125水以35m3/h的流量在763mm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:为湍流22运动黏度为3.2105m2/s的有机液体在763.5mm的管内流动,试确定保持
