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1、丁玉兴编化工原理习题解答第一章 流体流动与输送2、将以下压力单位换算为KPa，且各用表压和绝对压表示。（1）0.4kgf/cm解：1kgf=9.81N 4、当地大气压为750mmHg时，问位于水面下20m深处的绝对压是多少Pa和atm?解：由题意可得：6、管子的内经是100mm，当277K的流速是2m/s时，求体积流量V时和质量流量。解：由题意可得：8、相对密度为0.91的椰子油沿内径是156mm的钢管输送，如果质量流量是50t/h，求体积流量和流速。解：由题意可得：10、相对密度为0.9的料液从高位槽自动流入精馏塔中，塔内表压为410 Pa,为了保持管内流速为2m/s。试求高位槽内液面距塔进
2、口的垂直距离。（已知损失能量为24.5J/，当地大气压是1010Pa）解：由题意可得：取高位槽液面为截面1-1，精馏塔液面为截面2-2，取截面2-2为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程12、浓度为的糖液（黏度、密度为）,从加压容器经内径6mm的短管出。问当液面高于流出口1.8m时，糖液流出的体积流量为多少？假定无摩擦损失，液面上的压力为（表压），出口为 (一个大气压)。解：取加压容器口为截面1-1，高位槽液面为截面2-2.取截面1-1为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程14、已知水的流量是每秒15L，温度为277K，在钢管内流动，试确定水的流动形态。解：从本书附录中查得水在277K时16、
3、从水塔引水至车间，采用10.16cm水管，其管路的计算总长度（包括直管和管件阀门的当量长度）为150m，设水塔内水面维持恒定，且高于排水管口12m，水温为12，试求此管路中水的流量。解：设水塔截面H，排水管口截面2-2，并以截面2-2为基准面，列出两截面间伯努利方程查得水在12时，18、某车间排出的冷却水温度为65，以德流量注入一贮水池中，同时用一有水泵连续地将此冷却水送到一凉水池上方的喷头中。冷却水从喷头喷出，然后落到凉水池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头前要保持50kPa（表压）的压力，喷头入口比贮水池水面高2m，吸入管路和压出管路的损失压头分别为0.5m和1m，试计算下列各项：（1
4、）选择一台合适的离心泵，并计算泵的轴功率。（2）确定泵的安装高度（以本地区大气压计，管内动压头可忽略不计）解：已知水的对该系统列伯努利方程，得在泵附录中查得符合要求，其主要性能如下：流量60 轴功率2.61kW 扬程11.8m 转速1450 效率74% 汽蚀余量2.5m轴功率： 第二章 流体与粒子间的相对运动过程1、 计算直径d为80，密度的固体颗粒，分别在20空气和水中的自由沉降速度。解：（1）在20水中：设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律得：核算： （2）在20空气中的黏度为 设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律算出： 核算： 所以假设不成立，再假设在过渡区，由斯托克斯定律得： 2、 一种测
5、定黏度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液体，记录钢球下落一定距离的时间。今测得刚球的直径为6mm，在糖浆下落距离为200mm所用时间是6.36s。已知钢球密度为7800，糖浆密度为1400，试计算糖浆的黏度。解：假设在层流区进行，由斯托克斯定律得： 3、 粒径为90，密度为3500的球形颗粒在20的水中作自由沉降，水在容器中的深度为0.6m，试求颗粒沉降至容器底部需要多长时间？解：假设在层流区进行，由题意查表得：在20水中，黏度为由斯托克斯定律得：4、 某颗粒直径为3.5mm，密度为1500，试求其在常温水中的沉降速度，如果将该物粒放在同样的水中，测得其沉降速度为，试求其粒径为多
6、少？解：常温水 假设在层流区进行，由斯托克斯定律得： 由第一问可知0.2m/s接近0.279m/s，由艾仑公式得： 5、 密度为1800的固体颗粒在323K和293K水中按斯托克斯定律沉降时，沉降速度相差多少？如果微粒的直径增加一倍，在323K和293K水中沉降时，沉降速度又相差多少？解：在293K时 在323K时 由斯托克斯公式可得6、对密度为1120,含有20%固相的悬浮液进行过滤，在过滤悬浮液15后，能获得湿滤渣的量是多少？已知滤渣内含水分25%解：由题意得7、 在实验室中用板框式压滤机对啤酒与硅藻土的混合液进行过滤。滤框空处长与宽均为810mm，厚度为45mm，共有26个框，过滤面积为
7、33，框内总容量为0.760。过滤压力为2.5（表压），测得过滤常数为：，滤渣体积与滤液体积之比。试计算：（1）过滤进行到框内全部充满滤渣所需过滤时间；（2）过滤后用相当于滤液量1/10的清水进行横穿洗涤，求洗涤时间。解：（1）框内全部充满滤渣，则过滤面积 （2）8、 在的恒压下过滤某种悬浮于水中的颗粒。已知悬浮液中固相的质量分率为0.14，固相的密度为2200，滤饼的空隙率为0.51，过滤常数为，过滤面积为45过滤阻力忽略不计，欲得滤饼体积为0.5，则所需过滤时间为多少？ 9、 某叶滤机的过滤面积为，在的恒压差下过滤4h得到滤液，滤饼为不可压缩，且过滤介质阻力可忽略，试求：（1） 其他条件不
8、变，将过滤面积增大1倍，过滤4h可得滤液多少？（2） 其他条件不变，过滤压差加倍，过滤4h可得滤液多少？（3） 在原条件下过滤4h，而后用清水洗涤滤饼，所需洗涤时间是多少？解：（1）已知 （2）过滤常数 （3）洗涤速率 洗涤时间11、用直径为600mm的标准式旋风分离器来收集药物粉尘，粉尘的密度为2200，入口空气的温度为473K，流量为3800，求临界直径。解：由题意可得：代入上式得：12、密度为速溶咖啡粉，其直径为，用温度为250，的热空气代入旋风分离器中，进入时切线速度为，在分离器中旋转半径为0.5m，求其径向沉降速度。将同样大小的咖啡粉粒放在同温度的静止空气中，其沉降速度又为多少？解：
9、（1）250时， ，（2）250时 设粒子在层流区沉降，其最大沉降粒径为，层流区，的上限值 则代入斯托克斯得： 所以在层流区沉降 第三章 传热1、载热体流量为1500kg/h，试计算以下各过程中载热体放出或得到的热量。（1）100的饱和水蒸气冷凝成100的水；（2）比热容为3.77的NaOH溶液从290K加热到370K；（3）常压下20的空气加热到150；（4）压力为245kPa的过热蒸气冷凝成40水。解：（1）经查表已知水的汽化焓， （2） （3）经查表常压下， （4）（2719.7-167.5）1500=3.8283、普通砖平壁厚度为460mm，一侧壁面温度为200，另一侧壁面温度为30，
10、已知砖的平均导热系数为，试求： （1）通过平壁的热传导通量，；（2）平壁内距离高温侧300mm处的温度。解：（1）由导热热通量公式可得：（2）设以x表示沿壁方向上的距离，若在x处等温面上温度为t，则 5、某燃烧炉的平壁由下列依次砌成： 耐火砖 导热系数 绝热转 普通砖 若已知耐火砖内侧面温度为860，耐火砖与绝热转接触面温度为800，而绝热转与普通砖接触面温度为135，试求： （1）通过炉墙损失的热量，；（2）绝热砖层厚度，m；（3）普通砖外壁面温度，。 解：（1）由导热热通量公式，得 （2） （3）由7、用钢管输送水蒸气，为减少热损失，钢管外包扎两层绝热材料，第一层厚度为30mm，第二层厚度
11、为50mm，管壁及两层绝热材料导热系数分别为45、0.093、0.175W/(m)，钢管内壁面温度为300，第二层保温层外表面温度为50，试求单位管长的热损失量和各层间接触界面的温度。解：管壁 第一层材料 W/(m) 第二层材料 W/(m) 管外壁的温度为，则 管外壁与第一层绝热材料接触面温度为298.5。 设第一层与第二层绝热材料接触面温度为，则10、在一列管式换热器中，壳程有绝压为180kPa水蒸气冷凝，某种液体在管内流过，其流量为2000kg/h，进口温度为20，出口温度为70，平均温度下比热容为2.5kJ/kg,试求蒸汽用量。假设换热器热损失可忽略，壳程蒸汽冷凝后排出的为饱和水。解：1
12、80kPa水蒸气的冷凝潜热，热损失可忽略 11、在一套管换热器中，热流体由300降到200，冷流体由30升到150，试分别计算并流和逆流操作时的对数平均温度差。解：并流时热流体温度 300200冷流体温度 30150 =270 =50逆流时热流体温度 300200冷流体温度 15030 =150 =17013、在一套管换热器中，内管为的钢管，热水在内管内流动，热水流量为2500kg/h，进出口温度分别为90和50，冷水在环隙中流动，进出口温度分别为20和30.逆流操作，若已知基于管外表面积的总传热系数为1500w/。试求套管换热器的长度。假设换热器的热损失可忽略。解：逆流时热流体温度 9050
13、冷流体温度 3020 =30 =60又14、在一套管换热器中，苯在管内流动，流量为3000kg/h，进出口温度分别为80和30，在平均温度下苯的比热容为1.9kJ/kg,水在环隙中流动，进出口温度分别为15和30，逆流操作，若换热器的传热面积为2.5，试求总传热系数。解：逆流操作热流体温度 8030冷流体温度 3015 =50 =15 又 )16、在一逆流操作的单程列管式换热器中用冷水将1.25kg/s的某液体（比热容为1.9kJ/kg），从80冷却到30，水在管内流动，进出口温度分别为20和50，换热器的列管直径为， 若已知管内、管外的对流系数分别为0.85、1.70kW/，试求换热器的传热面积。假设污垢热阻，管壁热阻及换热器的热损失均可忽略。解：逆流操作热流体温度 8030冷流体温度 5020 =10 =30
