化工课件化工作业题答案.doc

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1、【流体流动作业题1】如本题附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。当闸阀关闭时测得R＝600mm，h＝1500mm。水和水银的密度分别为1000kg/m3和13600kg/m3。（1）当闸阀全开时，测得R＝400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少立方米。（2）闸阀全开时的局部阻力系数为多少？解：（1）由静力学方程求槽内水位高Z：ρ

2、水g（Z+h）=ρ汞gRh=1.5mR=0.6m得Z=6.66全开时，取槽内水面为截面1，U型管接口处为截面2，列柏努利方程：gZ=p2/ρ+u22/2+∑hf1-2其中Z=6.66m由：p2+ρ水g×1.4=ρ汞g×0.4得：p2=13600×9.81×0.4－1000×9.81×1.4=39630Pa∑hf1-2=(λ×l/d+ξc)u2/2=(0.02×15/0.1+0.5)u2/2=1.75u2推出：u=3.38m/sVs=3600×0.785×0.01×3.38=95.52m3/h（2）以水槽液面为上游

3、截面，管子末端出口内侧为下游截面，由柏努利方程：gZ=u2/2+∑hf1-2+ξ闸阀×u2/2+(0.02×20/0.1)u2/2得：ξ闸阀=2.94【流体流动作业题2】粘度为30cP、密度为900kg/m3的某油品自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为8.83kPa和4.42kPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求：管路中油品的流量。解

4、：阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得：mm当阀打开开度时，在A~A′与B~B′截面间列柏努利方程：其中：(表压)，则有（a）由于该油品的粘度较大，可设其流动为层流，则代入式（a），有m/s校核：假设成立。油品的流量：【传热作业题】有一套管换热器，内管直径为50mm，厚度不计。甲醇在管内流动，冷却水在环隙中流动，两流体为逆流。甲醇流量为5000kg/h，由60℃冷却到30℃。冷却水入口温度为20℃，出口温度为35℃，冷却水侧的对流传热系数α1＝1512W/(m2·K)，甲醇侧的对流传热系数α2＝1393W/(m

5、2·K)。忽略热损失、管壁及污垢热阻，且已知水的平均比热容为4170k/(kg·K)，甲醇的平均比热容为2600J/(kg·K)。试求：（1）冷却水的用量（kg/s）；（2）该过程的对数平均温差Δtm(K)；（3）换热器的总传热系数K（W/(m2·K)）；（4）所需套管的长度l(m)；（5）如果该过程的冷、热流体的进出口温度不变，流型可能设计为并流吗？解：（1）冷却水用量：（2）对数平均温差（3）总传热系数：甲醇流速（4）所需套管长度（5）不能设计为并流，因为并流时冷流体出口温度不可能大于热流体出口温度。【吸收作

6、业题】由矿石焙烧炉出来的气体进入填料吸收塔中用清水洗涤以除去其中SO2。炉气量为1000m3/h，炉气温度为20℃。炉气中含9%（体积分数）SO2，其余可视为惰性气体（其性质认为与空气相同）。要求SO2的回收率为90%。吸收剂用量为最小用量的1.3倍。操作压力101.33kPa，温度20℃，该条件下物系的平衡关系为Y=30X。试求：（1）吸收剂用量(kg/h)；（2）离塔溶液组成X1。解：（1）将气体入塔组成（体积分数）9%换算为摩尔比：=0.099根据回收率计算出塔气体浓度Y2Y2=Y1(1－η)=0.099(

7、1－0.9)=0.0099惰性气体流量GX1=Y1/30=0.099/30=0.0033（2）吸收液组成