化学工艺设计学潘鸿章版课后习题答案及解析

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第一章流体流动过程与输送机械习题

1.A地某化工厂的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为610mmHg，设备移至异地B操作时，若要求塔内维持相同的操作压强，真空表读数有何变化？（A地平均大气压强为640mmHg，B地平均大气压强为760mmHg） 解：A地：

B地：

P真B?PB?P绝?760-30?730mmHgP真A?PA?P绝?640-P绝?610?P绝?30mmHg2.在稳态流动系统中，水连续的由粗到细流经一个变径管路，粗管内径是细管的两倍，求细管内水的流速是粗管内的几倍。 解：稳态流动

qv1?qv2?A1v1?v2A22v1d222?2?2?4v2d114.如图所示，一高位水池内径D为1.5m（有效），池底连φ144mm×4mm的排水管，管路长330m、，总损失压头为6m求管路出水口的体积流量。

解：取出口管中心线为基准面，取高位水池1-1截面，管路出口处2-2截面。

Z?v1?p1?h?Z?v2?p2?h?f1e22g?g2g?g 2 6.2?0?0?0?0?

22v?22g?0?6?v2?1.98m/sqv?v2A2?1.98?4?(144?8)?10?3?2?0.0287m3/s?103.32m3/h 技术资料.整理分享

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5.如图所示，有一连续稳态流动管路系统，粗管截面积为细管截面积的5倍，在管路系统中去1、2、3、4、5五个截面（如图所示），1点截面处的平均流速为1m?s?1，表压强为120KPa，泵的压头为8m，输送的液体密度为1000kg?m?3，试计算：

（1）若不考虑管路阻力损失，求各点截面的位压头、静压头、动压头和总压头。 （2）若整个管路阻力所产生的压强降为2m液柱，求5点截面的位压头、静压头、动压头和总压头。

解：以地面为基准面(或以泵中心线为基准面都可以) （1）由1-1截面可知 2-2截面 3-3截面

Z3?1m,v3A3?v2A2?v3?5v2vp1（120?100）Z1?1?1?1???1?0.05?22?23.05m2g?g2g?g2vpvpZ1?1?1?He?Z2?2?2??hf?1?0.05?30?31.05m2g?g2g?g22v32v22?25?25?0.05?1.25m,

2g2g

总压头?31.05m,p3?31.5?1.25?1?28.8m?g22vvZ4?6m,4?3?1.25m2g2g 技术资料.整理分享

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4-4截面

总压头?31.05m,p4?31.5?1.25?6?23.8m?g225-5截面

vvZ5?6m,5?2?0.05m2g2g

总压头?31.05m,p5?31.5?0.05?6?25m?g

vv（2） Z5?6m,5?2?0.05m2g2gp总压头?31.05-2?29.05m,5?29.05?0.05?6?23m?g227.常压下，用泵将敞口容器中的油品以36m3?h?1的流量输送到敞口高位槽中，管出口在高位槽液面下，两槽的液面差为25m，输送管为φ76mm×3mm，直管长度为100m，各种管件的当量长度为150m，摩擦粗力系数?为0.023，泵的效率为60％，求泵的实际功率。（油品的密度为960kg?m?3） 解：基准面取低位槽页面

qv36 v2???2.6m/s?2?d3600??0.07244 l??lev2(100?150)2.62?hf??()?0.023???28.3m d2g0.072?9.81

2 v2pv2p11Z1???He?Z2??2??hf2g?g 2g?g

0?0?0?He?25?

v222g??hf?25?0.344?28.3?53.64m P?qvHe?g/(3600?1000?)?36?960?9.81?53.64?8.42kwe3600?1000?0.610.某离心泵以20℃的水进行性能测试，测得体积流量为720m3?h?1，泵出口压力表读数为0.4MPa（表压），泵入口处真空表读数为210mmHg，压力表和真空表之间的垂直距离为410mm，吸入管和压出管内径分别为350mm和300mm。

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试求此泵产生的压头。 解：

P出?0.4MPa?400KPa(表），P进?-210mmHg??210?100??27.6KPa(表），760v出?

7203600???2.83m/s，v进?

4720?0.32?2.08m/s2422p出?p进v出?v进? He?h0??g2g3600???0.35

（400?27.6）?1032.832-2.082??44.26m ?0.41?998.2?9.812?9.81

第二章 传热习题

1用100℃的水蒸气加热φ38 mm×2.5 mm钢管内的盐溶液，盐溶液的流量为500 kg．h-1,比定压热容为2 093.5 J.kg-1.K-1，由20℃加热到50℃，α盐=930 W．m-2．K-1，α

蒸汽

=5 815 w.m-2．K-1，钢管的λ=46. 52 w.m-1.K-1.求加热钢管多少米（以管外表

面计算）。设忽略热损失，可按平面壁考虑。 解：

K总?

盐溶液在热交换中无相态变化

11?蒸汽??1???盐?1?2?1?768.65w.m.k12.5?10-31??581846.52930??tm??t1??t2（100-20）（-100-50）??63.83?t180lnln50?t2??qm,aCp,a?t2?t1??500?2093.5(50?20)?8722.92w3600

??KA?tm?A??2?lr?2?3.14??K?tm2?10l?768.65?63.83?l?1.49m8722.92 38 技术资料.整理分享 ?3