发布时间 : 星期日 文章化工原理练习题更新完毕开始阅读4c6a12c14028915f804dc251
20oC的水在内径为50mm的管内流动，流速为2m/s， 计算Re数的数值。
解：SI制计算：从附录五查得20oC时， ρ=998.2kg/m3，μ=1.005mPa.s
0.05?2?998.2du?管径d=0.05m，流速u=2m/s，
?99320?Re??3 ?1.005?10如图所示，某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过 10.7×103Pa（表压），需在炉外装有安全液封，其作用是 当炉内压强超过规定，气体就从液封管口排出，试求此炉 的安全液封管应插入槽内水面下的深度h。
解：过液封管口作基准水平面 o-o’，在其上取1，2两点。
3?P?10.7?10P 压强a1?炉内P2?Pa??gh?P1?P2?Pa?10.7?10?Pa??ghh?10.9m
确定流体的流量
例：20℃的空气在直径为80mm的水平管流过，现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示，文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉径处接一细管，其下部插入水槽中。空气流入文丘里管的能量损失可忽略不计，当U管压差计读数R=25mm，h=0.5m时，试求此时空气的流量为多少m3/h? 当地大气压强为101.33×103Pa。
解：取测压处及喉颈分别为截面1-1’和截面2-2’ 截面1-1’处压强 ：
?13600?9.81?0.025?3335Pa(表压） P1??HggR截面2-2’处压强为
P2? ??gh??1000?9.81?0.5??4905Pa(表压）
流经截面1-1’与2-2’的压强变化为： P(101330?3335)?(10330?4905)1绝压?P2绝压?? P(101330?3335)1绝压?0.079?7.9%?20%
在截面1-1’和2-2’之间列柏努利方程式。以管道中心线作基准水平面。 由于两截面无外功加入，We=0。 能量损失可忽略不计Σhf=0。
3
2u12PuP212 柏努利方程式可写为： gZ 1???gZ2??2?2?式中： Z1=Z2=0
MT0Pm P1=3335Pa（表压） ，P2= - 4905Pa（表压 ） ???m? 22.4TP029273[101330?1/2(3335?4905)] ?3?22.4293?101330
22
u3335u49052 ?1??? 21.221.2化简得：
22
21
22由连续性方程有：
11122 121 2 21联立(a)、(b)两式 22 111 2?2?3600??0.08?7.34h11
4
?132.8m3/h）确定容器间的相对位置
例：如本题附图所示，密度为850kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽中的液面维持恒定，塔内表压强为9.81×103Pa，进料量为5m3/h，连接 管直径为φ38×2.5mm，料液在连接 管内流动时的能量损失为30J/kg(不包
括出口的能量损失)，试求高位槽内液面应比塔内的进料口高出多少？
?1.20kg/mu?u?13733 (a)uA?uAu?16u (b)?16u??u?13733u?7.34m/sV?3600??du?u??d??0.08???u?????0.02???4du
解：
取高位槽液面为截面1-1’，连接管出口内侧为截面2-2’, 并以截面2-2’的中心线为基准水平面，在两截面间列柏努利 方程式：
22
u1p1u2p2gZ1???We?gZ2????hf2?2?
式中： Z2=0 ；Z1=?
P1=0(表压) ； P2=9.81×103Pa(表压）
VV5?1.62m/su2?S?S?
??Ad23600??0.0332
44由连续性方程
∴u1< 2850 ?4.37m沉降速度的计算 例：拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m和6m,气体处理量为1标m3/s，炉气温度为427℃，相应的密度ρ=0.5kg/m3，粘度μ=3.4×10-5Pa.s，固体密度ρS=4000kg/m3操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s，试求： 1．降尘室的总高度H，m； 2．理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸； 3. 粒径为40μm的颗粒的回收百分率； 4. 欲使粒径为10μm的颗粒完全分离下来，需在降降尘室内设置几层水平隔板？ 解：1）降尘室的总高度H VS?V0273?t273?427?1??2.564m3/s273273VSH?Wu ?2.5642?0.5?2.564m 2）理论上能完全除去的最小颗粒尺寸 Vsut?WL?2.564?0.214m/s2?6 用试差法由ut求dmin。假设沉降在斯托克斯区 dmin?18?ut??s???g18?3.4?10?5?0.214??4000?0.5??9.807?5.78?10?5m 核算沉降流型 dut?5.78?10?5?0.214?0.5Re???0.182?1 ?5?3.14?10∴原假设正确 3、粒径为40μm的颗粒的回收百分率 粒径为40μm的颗粒定在滞流区 ，其沉降速度 2?6 u??d??s???g?40?10?4000?0.5??9.807?0.103m/st?518?18?3.4?10 ??2气体通过降沉室的时间为： 直径为40μm的颗粒在12s内的沉降高度为： ?H'?ut??0.103?12?1.234mH2.564????12sut0.214假设颗粒在降尘室入口处的炉气中是均匀分布的，则颗粒在降尘室内的沉降高度与降尘室高 '度之比约等于该尺寸颗粒被分离下来的百分率。 直径为40μm的颗粒被回收的百分率为： 4、水平隔板层数 由规定需要完全除去的最小粒径求沉降速度， 再由生产能力和底面积求得多层降尘室的水平隔板层数。 粒径为10μm的颗粒的沉降必在滞流区， 2?5 u?d??s???g?1?10?4000?0.5??9.807?6.41?10?3m/st18?18?3.4?10?6H1.234??100%?48.13%H2.564??22.564VS?1?32.3取33层 N??1??32?6?6.4?10LWut 2.564H板间距为 h???0.0754m 33?1N?1 【例4-7】 有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm× 3.5mm，流量为2000kg/h的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数αh=230W/（m2·K），水的对流传热系数αc=290W/（m2·K）。忽略污垢热阻。试求：①冷却水消耗量；②并流和逆流操作时所需传热面积；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。