目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"化工原理上冊(cè)課后習(xí)題 1\o"CurrentDocument"緒論 1\o"CurrentDocument"第一章流體流動(dòng) 3 12\o"CurrentDocument"第三章機(jī)械分離及固體流態(tài)化 16\o"CurrentDocument"第四章傳熱 21第五章蒸發(fā) 25\o"CurrentDocument"化工原理上冊(cè)討論與答疑 26\o"CurrentDocument"第一章流體流動(dòng) 26\o"CurrentDocument"第二章流體輸送機(jī)械 32\o"CurrentDocument"第三章機(jī)械分離與固體流態(tài)化 35\o"CurrentDocument"第四章傳熱 39第五章蒸發(fā) 42\o"CurrentDocument"化工原理下冊(cè)課后習(xí)題 46\o"CurrentDocument"第一章蒸儲(chǔ) 46\o"CurrentDocument"第二章氣體吸收 51\o"CurrentDocument"第三章蒸錨和吸收塔設(shè)備 54\o"CurrentDocument"第五章固體物料的干燥 59\o"CurrentDocument"化工原理下冊(cè)討論與答疑 62\o"CurrentDocument"第一章蒸饋 62第二章氣體吸收 62\o"CurrentDocument"第三章蒸儲(chǔ)和吸收塔設(shè)備 65\o"CurrentDocument"第四章液-液萃取 66\o"CurrentDocument"第五章固體物料的干燥 68化工原理上冊(cè)課后習(xí)題緒論作業(yè)題[0-1]從基本單位換算入手，將下列物理量的單位換算為SI制。(1)40一時(shí)水的粘度u=0.00656g(cm?s)(2)某物質(zhì)的比熱容CP=0.21BTU/(lb?F)(3)密度p=1386kgf?s2/m4(4)傳熱系數(shù)KG=24.2kmol/(m2?h?atm)(5)表面張力。=71dyn/cm(6)導(dǎo)熱系數(shù)X=lkcal/(m?h?℃)[答:u=6.56X10-4Pa?s：CP=0.8792kJ/(kg?℃)；P=13600kg/m3；KG=6.636X10-5kmol/(m2?s?kPa)；。=7.lX10-2N/m；X=1.163W/(m?℃)][0-2]清水在圓管內(nèi)對(duì)管壁的強(qiáng)制湍流對(duì)流傳熱系數(shù)隨溫度的變化可用下面經(jīng)驗(yàn)公式表示,即：a=150(1+2.93X10-3T)u0.8d-0.2式中a一一對(duì)流傳熱系數(shù)，BTU/(ft2-h*F)；T 熱力學(xué)溫度，K；u 水的流速，ft/s

d一一圓管內(nèi)徑，in。試將式中各物理量的單位換算為SI制，即a為W/(m2?K),T為K,u為m/s,d為m。［答：a=1057(1+2.93X10-3T)u0.8d-0第一章流體流動(dòng)1-1流體靜力學(xué)基本方程式1-1.在本題附圖所示的貯油罐中盛有密度為960kg/m3的油品，油面高于罐底9.6m,油面上方為常壓。在罐側(cè)壁的下部有一直徑為760mm的圓孔，其中心距罐底800mm,孔蓋用14mm的鋼制螺釘緊固。若螺釘材料的工作應(yīng)力取為39.23X106Pa,問至少需要幾個(gè)螺釘？［答：至少要7個(gè)］1-2.某流化床反應(yīng)器上裝有兩個(gè)U管壓差計(jì)，如本題附圖所示。測(cè)得Rl=400mm,R2=50mm指示液為水銀。為防止水銀蒸氣向空間擴(kuò)散，于右側(cè)的U管與大氣連通的玻璃管內(nèi)灌入一段水，其高度R3=50mm。試求A、B兩處的表壓強(qiáng)。［答：P答7.16X103Pa(表壓),PB=6.05X104Pa］1-3.本題附圖為遠(yuǎn)距離測(cè)量控制裝置，用以測(cè)定分相槽內(nèi)習(xí)題1-2附圖煤油和水的兩相界面位置。已知兩吹氣管出口的距離H=lm,U管壓差計(jì)的指示液為水銀，煤油的密度為820kg/m3。試求當(dāng)壓差計(jì)讀數(shù)R=68mm時(shí)，相界面與油層的吹氣管出口距離習(xí)題1-2附圖[答：h=0.418m]1-4.用本題附圖中串聯(lián)U管壓差計(jì)測(cè)量蒸汽壓，U管壓差計(jì)的指示液為水銀，兩U管間的連接管內(nèi)充滿水。已知水銀面與基準(zhǔn)面的垂直距離分別為：hl=2.3m,h2=1.2m、h3=2.5m及h4=1.4mo鍋中水面與基準(zhǔn)面間的垂直距離h5=3nu大氣壓強(qiáng)Pa=99.3X103Pa。試求鍋爐上方水蒸氣的壓強(qiáng)P。（分別以Pa和kgf/cm2來計(jì)量[答：P=3.64X105Pa=3.71kgf/cm2]1-2流體在管內(nèi)的流動(dòng)1-5.列管換熱器的管束由121根巾25X2.5mm的鋼管組成?？諝庖?m/s速度在列管內(nèi)流動(dòng)?？諝庠诠軆?nèi)的平均溫度為5（TC、壓強(qiáng)為196X103Pa（表壓），當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?8.7X103Pa。試求：（1）空氣的質(zhì)量流量；（2）操作條件下空氣的體積流量；（3）將（2）的計(jì)算結(jié)果換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的體積流量。【答:(1)1.09kg/s：(2)0.343m3/s；(3)0.84m3/s]1-6.高位槽內(nèi)的水面高于地面8m,水從108X4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本題特定條件下，水流經(jīng)系統(tǒng)的能量損失可按Xhf=6.5u2計(jì)算，其中u為水在管內(nèi)的流速，m/s。試計(jì)算：（l）A-A'截面處水的流速；（2）水的流量，以m3/h計(jì)。[答：（1）2.9m/s；（2）82m3/h]習(xí)題1-6附圖1-7.20C的水以2.5m/s的流速流經(jīng)。的水平管，此管以錐形管與另一53X3mm的水平管相連。如本題附圖所示，在錐形管兩側(cè)A、B處各插一垂直玻璃管以面察兩截面的壓強(qiáng)。若水流經(jīng)A、B兩截面間的能量損失為1.5J/kg求兩玻璃管的水面差（以mm計(jì)），并在本題附圖中畫出兩玻璃管中水面的相對(duì)位置。[答：88.6mm]1-8.用離心泵把20℃的水從貯槽送至水洗塔頂部，槽內(nèi)水位維持恒定。各部分相對(duì)位置如本題附圖所示。管路的直徑均為e76X2.5mm在操作條件下，泵入口處真空表的讀數(shù)為24.66X103Pa；水流經(jīng)吸入管與排出管（不包括噴頭）的能量損失可分別按￡hf,l=2u2與Xhf,2=10u2計(jì)算，由于管徑不變，故式中u為吸入或排出管的流速m/s。排水管與噴頭連接處的壓強(qiáng)為98.07X103Pa（表壓）。試求泵的有效功率。[答Ne=2.26kW]習(xí)題1-8附圖1-3流體的流動(dòng)現(xiàn)象1-9.本題附圖所示為冷凍鹽水循環(huán)系統(tǒng)。鹽水的密度為llOOkg/nT,循環(huán)量為36nf/h。管路的直徑相同，鹽水由A流經(jīng)兩個(gè)換熱器而至B的能量損失為98.lj/kg,由B流至A的能量損失為49J/kg,試計(jì)算：(1)若泵的效率為70%時(shí)，泵的軸功率為若干kW?(2)若A處的壓強(qiáng)表讀數(shù)為若干Pa?習(xí)題習(xí)題1-9附圖1-換熱器2-[答：(1)2.31kW；(2)6.2X10Pa(表壓)]1-10.在實(shí)驗(yàn)室中，用玻璃管輸送20℃的70%醋酸。管內(nèi)徑為1.5cm,流量為10kg/min.用SI和物理單位各算一次雷諾準(zhǔn)數(shù)，并指出流型。[答：Re=5.66X10s]1TL用壓縮空氣將密度為1100kg/m，的腐蝕性液體自低位槽送到高位槽，兩槽的液面維持恒定。管路直徑均為?60X3.5nun,其它尺寸見本題附圖。各管段的能量損失為*2-認(rèn)8 ,以4T。兩壓差計(jì)中的指示液均為水銀。試求當(dāng)R,MSinm.h=200mm時(shí)：（1）壓縮空氣的壓強(qiáng)出為若干？（2）U管壓差計(jì)讀數(shù)R為多少？[答：（l）1.23X10'Pa（表壓）；（2）630nun]（提示：U形管壓差計(jì)讀數(shù)區(qū)表示了BC段的能量損失，即1-4流體在直管內(nèi)的流動(dòng)阻力1T2.在本題附圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，于異徑水平管段兩截面間連一倒置U管壓差計(jì)，以測(cè)量兩截面之間的壓強(qiáng)差。當(dāng)水的流量為10800kg/h時(shí)，U管壓差計(jì)讀數(shù)R為100mm。粗、細(xì)管的直徑分別為60X3.5mm與4>42X3nun?計(jì)算：（1）1kg水流經(jīng)兩截面間的能量損失：（2）與該能量損失相當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)降為若干Pa?[答：(1)4.41J/kg；(2)4.41X103Pa]習(xí)題1T2附圖1-13.密度為850kg/m1粘度為8X10，Pa?s的液體在內(nèi)徑為14mm的鋼管內(nèi)流動(dòng)，溶液的流速為lm/s。試計(jì)算：（1）雷諾準(zhǔn)數(shù)，并指出屬于何種流型；（2）局部速度等于平均速度處與管軸的距離；（3）該管路為水平管，若上游壓強(qiáng)為147X10，Pa,液體流經(jīng)多長的管子其壓強(qiáng)才下降到127.5X10'Pa?[答：（1）1.49X103；（2）4.95mm；（3）14.93m]1-14.每小時(shí)將2XlO'kg的溶液用泵從反應(yīng)器輸送到高位槽（見本題附圖）。反應(yīng)器液面上方保持26.7X10，Pa的真空度，高位槽液面上方為大氣壓強(qiáng)。管道為076x4mm的鋼管，總長為50m,管線上有兩個(gè)全開的閘閥、一個(gè)孔板流量計(jì)（局部阻力系數(shù)為4）、五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。反應(yīng)器內(nèi)液面與管路出口的距離為15m。若泵的效率為0.7,求泵的軸功率。溶液的密度為1073kg/nT,粘度為6.3X10Pa?s。管壁絕對(duì)粗糙度￡可取為0.3mm。[答:1.63kW]1-15.從設(shè)備送出的廢氣中含有少量可溶物質(zhì)，在放空之前令其通過一個(gè)洗滌器，以回收這些物質(zhì)進(jìn)行綜合利用，并避免環(huán)境污染。氣體流量:為3600m7h（在操作條件下），其物理性質(zhì)與5（TC的空氣基本相同。如本題附圖所示，氣體進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)前的管路上安裝有指示液為水的U管壓差計(jì)，其讀數(shù)為30mm。輸入管與放空管的內(nèi)徑均為250mln,管長與管件、閥門的當(dāng)量長度之和為50m（不包括進(jìn)、出塔及管出口阻力），放空口與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口的垂直距離為20m,已估計(jì)氣體通過塔內(nèi)填料層的壓強(qiáng)降為1.96X10Pa。管壁的絕對(duì)粗糙度e可取為0.15mm,大氣壓強(qiáng)為101.33X10Pa.求鼓風(fēng)機(jī)的有效功率。[答：3.09kW]習(xí)題1T5畫圖?放空口2-埴料口1-5管路計(jì)算1-16.10℃的水以500L/min的流量過一根長為300m的水平管，管壁的絕對(duì)粗糙度為0.05mm。有6m的壓頭可供克服流動(dòng)的摩擦阻力，試求管徑的最小尺寸。[答:90.4mrn]1-17.在兩座尺寸相同的吸收塔內(nèi)，各填充不同的填料，并以相同的管路并聯(lián)組合。每條管上均裝有閘閥，兩支路的管長均為5m（包括除了閘閥以外的管件局部阻力的當(dāng)量長度），管內(nèi)徑為200mm。通過填料層的能量損失可分別折算為5u,與4u；,式中u為氣體在管內(nèi)的流速m/s。氣體在支管內(nèi)流動(dòng)的摩擦系數(shù)入=0.02。管路的氣體總流量為0.3m，/s。試求(1)當(dāng)兩閥全開時(shí)，兩塔的通氣量；(2)附圖中AB的能量損失。[答：(1)V.,=0.142/s,V.:=0.158m7h；(2)108.6J/kg]習(xí)題1-17附圖力系數(shù)(答：(1)0.877kW；(2)8.01)總管流量為89m，/h,總管直徑為1-18.用離心泵將20c水經(jīng)總管分別送至總管流量為89m，/h,總管直徑為e127Xe127X5mm。原出口壓強(qiáng)表讀數(shù)為器器B內(nèi)水面上方表總管的流動(dòng)阻力可的相對(duì)位置如本題(1)離心泵的有1.93X10?a,容HA菖。壓為Ikgf/cnio忽略，各設(shè)備間 -3*1 -1.96附圖所示。試求：習(xí)題1-18的圖1-19.用效率為80%的齒輪泵將粘稠的液體從敞口槽送至密閉容器內(nèi)，兩者液面均維持恒定，容器頂部壓強(qiáng)表的讀數(shù)為30X10Pa.用旁路調(diào)節(jié)流量，其流程如本題附圖所示。主管流量為14m，/h,管徑為巾66X3mm,管長為80m（包括所有局部阻力的當(dāng)量長度）。旁路的流量為5m7h,管徑為632X2.5mm,管長為20m（包括除了閥門外的所有局部阻力的當(dāng)量長度）。兩管路的流型相同，忽略貯槽液面至分支點(diǎn)0之間的能量損失。被輸送液體的粘度為50mPa?s,密度為llOOkg/m'o試計(jì)算（1）泵的軸功率；（2）旁路閥門的阻力系數(shù)。[答：（1）10.0877kW；（2）8.01]1-6流量測(cè)量1-20.在O38X2.5mm的管路上裝有標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，孔板的孔徑為16.4mm,管中流動(dòng)的是2（rc的甲苯，采用角接取壓法，用u管壓差計(jì)測(cè)量孔板兩測(cè)的壓強(qiáng)差，以水銀為指示液，測(cè)壓連接管中充滿甲苯?，F(xiàn)測(cè)得U管壓差計(jì)的讀數(shù)為600mm,試計(jì)算管中甲苯的流量為若干kg/h?[答：5427kg/h]1-21.用657X3.5mm的鋼管輸送80℃的熱水（其飽和蒸汽壓為47.37kPa、密度為971kg/m3、粘度為0.3565mPa?s）,管路中裝一標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，用U形管汞柱壓差計(jì)測(cè)壓強(qiáng)差（角接取壓法），要求水的流量范圍是10'20m3/h,孔板上游壓強(qiáng)為101.33kPa（表壓）。試計(jì)算:（1）U形管壓差計(jì)的最大量程Rmax；（2）孔徑d0；(3)為克服孔板永久壓強(qiáng)降所消耗的功率。當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為101.33kPao［答：(1)1.254m；(2)d0=25.5mm；(3)Ne=616W］1-22.某轉(zhuǎn)子流量計(jì)，出廠時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣進(jìn)行標(biāo)定，其刻度范圍10~50m3/h,試計(jì)算：(1)用該流量計(jì)測(cè)定20C的C02流量，其體積流量范圍為若干？(2)用該流量計(jì)測(cè)定20C的NH3氣流量，其體積流量范圍為若干？(3)現(xiàn)欲將C02的測(cè)量上限保持在50m3/h應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子作何簡單加工？當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽?01.33kPa。［答:⑴8.4?42.0m3/h；(2)13.5?67.6m3/h；(3)頂端面積削小使AR2=1.19AR1］第二章流體輸送機(jī)械知識(shí)點(diǎn)2T離心泵的工作原理及性能參數(shù)【2-1】在用水測(cè)定離心泵性能的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)流量為26m，/h時(shí)，離心泵出口處壓強(qiáng)表和入口處真空表的讀數(shù)分別為152kPa和24.7kPa.軸功率為2.45kW,轉(zhuǎn)速為2900r/min。若真空表和壓強(qiáng)表兩測(cè)壓口間的垂直距離為0.4m,泵的進(jìn)、出口管徑相同，兩測(cè)壓口間管路流動(dòng)阻力可忽略不計(jì)。試計(jì)算該泵的效率，并列出該效率下泵的性能。［答：泵的效率為53.1%,其它性能略］［2-2］如本題附圖所示的輸水系統(tǒng)，管路直徑為e80X2mm,當(dāng)流量為26nf/h時(shí)，吸入管路的能量損失為6J/kg,排出管路的壓頭損失為0.8m,壓強(qiáng)表讀數(shù)為245kPa,吸入管軸線到U形管汞面的垂直距離h=0.5m,當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為98.IkPa,試計(jì)算：(1)泵的升揚(yáng)高度與揚(yáng)程;(2)泵的軸功率(q=70%);(3)泵吸入口壓差計(jì)讀數(shù)R。1——廣必.1習(xí)題2-2附圖[答：(1)AZ=24.9m,H=30.84m;(2)N=4.32kW;(3)R=0.3573m]2-2離心泵在管路中的運(yùn)行[2-3]用某離心泵以40m7h的流量將貯水池中65P的熱水輸送到?jīng)鏊?，并?jīng)噴頭噴出而落入涼水池中，以達(dá)到冷卻的目的。已知在進(jìn)水噴頭之前需要維持49kPa的表壓強(qiáng)，噴頭入口較熱水池水面高6m。吸入管路和排出管路中壓頭損失分別為1m和3m,管路中的動(dòng)壓頭可以忽略不計(jì)。試選用合適的離心泵，并確定泵的安裝高度。當(dāng)?shù)卮髿鈮喊?01.33kPa計(jì)。[答：泵的型號(hào)為IS80-65-125型(n=2900r/min)或3B19型水泵，安裝高度約為2.5m]【2-4】常壓貯槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，其密度為760kg/nf,粘度小于20cSt,在貯存條件下飽和蒸汽壓為80kPa,現(xiàn)擬用65Y-60B型油泵將此油品以15nf/h的流量送往表壓為177kPa的設(shè)備內(nèi)。貯槽液面恒定，設(shè)備的油品入口比貯槽液面高5m,吸入管路和排出管路的全部壓頭損失分別為1m和4m。試核算該泵是否合用。若油泵位于貯槽液面以下1.2m處，問此泵能否正常操作？當(dāng)?shù)卮髿鈮喊?01.33kPa計(jì)。［答：合用；能正常操作］［2-5］欲用例2-2附圖所示的管路系統(tǒng)測(cè)定離心泵的汽蝕性能參數(shù)，則需要在泵的吸入管路中安裝調(diào)節(jié)閥門。適當(dāng)調(diào)節(jié)泵的吸入和排出管路上兩閥門的開度，可使吸入管阻力增大而管內(nèi)流量保持不變。若離心泵的吸入管直徑為100mm,排出管直徑為50rnm,孔板流量計(jì)孔口直徑為35mm,測(cè)得流量計(jì)壓差計(jì)讀數(shù)為0.85mHg,吸入口真空表讀數(shù)為550nunHg時(shí)，離心泵恰發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，試求該流量下泵的允許汽蝕余量和允許吸上真空度。已知水溫為20℃,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?60mmHg?［答：NSPH=2.45m；允許吸上真空度為7.48m］［2-6］用水對(duì)某離心泵做實(shí)驗(yàn)，得到下列各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):Q/(L/min)0100200300400500H/m37.2383734.531.828.5若泵送液體的管路系統(tǒng)：管徑為C76X4nun、長為355m（包括局部阻力的當(dāng)量長度），吸入和排出空間為常壓設(shè)備，兩者液面間垂直距離為4.8m,摩擦系數(shù)可取為0.03。試求該泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的流量.若排出空間為密閉容器，其內(nèi)表壓為129.5kPa,再求此時(shí)泵的流量。被輸送液體的性質(zhì)與水的相似。［答：泵的流量分別為400L/min,310L/min］【2-7】用兩臺(tái)離心泵從水池向高位槽送水，單臺(tái)泵的特性曲線方程為H=25TX10Q,管路特性曲線方程可近似表示為He=10+1X10Q/,兩式中Q的單位為m7s,H的單位為m。試問兩泵如何組合才能使輸液量大？（輸水過程為定態(tài)流動(dòng)）［答：并聯(lián)組合輸送量大；Q=0.00655m7s］2-3其它流體輸送機(jī)械［2-8］現(xiàn)采用一臺(tái)三效單動(dòng)往復(fù)泵，將敞口貯罐中密度為1250kg/m,的液體輸送到表壓力為1.28Xl（TkPa的塔內(nèi)，貯罐液面比塔入口低10m,管路系統(tǒng)的總壓頭損失為2m。已知泵的活塞直徑為70mm,沖程為225mm,往復(fù)次數(shù)為2001/min,泵的總效率和容積效率分別為0.9和0.95o試求泵的實(shí)際流量、壓頭和軸功率。［答：Q=0.494m7min;H=116.4m;N=13.05k町［2-9］已知空氣的最大輸送量為14500kg/h,在最大風(fēng)量下輸送系統(tǒng)所需的風(fēng)壓為1600Pa（以風(fēng)機(jī)進(jìn)口狀態(tài)計(jì)）。由于工藝條件的要求，風(fēng)機(jī)進(jìn)口與溫度為40℃、真空度為196Pa的設(shè)備連接。試選合適的離心通風(fēng)機(jī)。當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?3.3kPao［答：通風(fēng)機(jī)型號(hào)為4-72-1INo.8c］【270】15℃的空氣直接由大氣進(jìn)入風(fēng)機(jī)再通過內(nèi)徑為800mm的水平管道送到爐底，爐底的表壓為10.8kPa?？諝廨斔土繛?0000m，/h（進(jìn)口狀態(tài)計(jì)），管長為100mm（包括局部阻力的當(dāng)量長度）,管壁的絕對(duì)粗糙度可取為0.3mm?，F(xiàn)庫存一臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)，其性能如下表所示。核算此風(fēng)機(jī)是否合用？當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.33kPa。轉(zhuǎn)速/(r/min)風(fēng)壓/Pa風(fēng)量/(nf/h)14501265021800［答：合用］【2-11】某單級(jí)雙缸雙動(dòng)空氣壓縮機(jī)，活塞直徑為300mln,沖程為200mln,往復(fù)次數(shù)為480l/min?壓縮機(jī)的吸氣壓力為9.807XIOPa,排氣壓力為34.32X10T>a。試計(jì)算該壓縮機(jī)的排氣量和軸功率。假設(shè)氣缸的余隙系數(shù)為8%,排氣系數(shù)為容積系數(shù)的85%,絕熱總效率為0.7?？諝獾慕^熱指數(shù)為1.4。［答：V.in=20.39m7min；N=71.9kW］［2-12］用三級(jí)壓縮將2（TC的空氣從98.07X10'kPa壓縮到62.8X10Pa,設(shè)中間冷卻器能把送到后一級(jí)的空氣冷卻到20℃,各級(jí)壓縮比相等。試求：（1）在各級(jí)的活塞沖程及往復(fù)次數(shù)相同情況下，各級(jí)氣缸直徑的比。(2)三級(jí)壓縮所消耗的理論功(按絕熱過程考慮，空氣絕熱指數(shù)為1.4,并以1kg計(jì))。[答：各級(jí)氣缸直徑比為16:4:1,W=428.8kJ]第三章機(jī)械分離及固體流態(tài)化3-1顆粒及顆粒床層的特性4-1.取顆粒試樣1000g,作篩分分析，所用篩號(hào)及篩孔尺寸見本題附表中第1、2歹IJ,篩析后稱取各號(hào)篩面上的顆粒截留量列于本題附表中第3歹U,試求顆粒群的平均直徑。[答：i=0.345mm]習(xí)題4-1附表篩號(hào)篩孔尺寸,mm截流量,g篩號(hào)篩孔尺寸,nun截流量,g101.6510650.208120141.16840.01000.14760.0200.83380.01500.10430.0280.5891602000.07420.0350.4172602700.05310.0480.295220共計(jì)5004-2.在截面積為1m的圓筒中，分段填充直徑分別為0.5mm及5mm的球形顆粒各0.5m高,20℃的空氣從下向上通過固定床層，空塔速度為0.lm/s。假設(shè)床層空間均勻分割成邊長等于球粒直徑的方格，每一方格放置一個(gè)球粒，試計(jì)算:(1)兩段床層的空隙率e和比表面積a“；(2)空氣流經(jīng)整個(gè)床層的壓降的，Pa。[答：⑴e=0.4764；a1,?=6283m7mJ；ahW=628.3m7m'； /=452.9+9.l=462Pa]3-2沉降分離3-3.密度為2650kg/m，的球形石英顆粒在20℃空氣中自由沉降，計(jì)算服從斯托克斯公式的最大顆粒直徑及服從牛頓公式的最小顆粒直徑。[答：cL=57.4um,±.=1513ntn]3-4.在底面積為40nf的除塵室內(nèi)回收氣體中的球形固體顆粒。氣體的處理量為3600nf/h,固體的密度P,=3000kg/m",操作條件下氣體的密度P=1.06kg/m,,粘度為2X10Pa?s。試求理論上能完全除去的最小顆粒直徑。[答：d=17.5um]3-5.用一多層除塵室除去爐氣中的礦塵。礦塵最小粒徑為8m,密度為4000kg/m)除塵室長4.1m,寬1.8m,高4.2m,氣體溫度為427C,粘度為3.4X10Pa?s,密度為0.5kg/m*。若每小時(shí)的爐氣量為2160標(biāo)準(zhǔn)m",試確定降塵室內(nèi)隔板的間距及層數(shù)。[答：h=80.8mm,n=51]3-6.已知含塵氣體中塵粒的密度為2300kg/nf,氣體流量為1000nf/h、粘度為3.6X10Pa?s、密度為0.674kg/nT,采用如圖3-7所示的標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器進(jìn)行除塵。若分離器圓筒直徑為0.4m,試估算其臨界粒徑、分割粒徑及壓力降。[答：d.=8.04um,di0=5.73um,Ap=520Pa]3-7.某旋風(fēng)分離器出口氣體含塵量為0.7X10kg/標(biāo)準(zhǔn)m,氣體流量為5000標(biāo)準(zhǔn)行/h,每小時(shí)捕集下來的灰塵量為21.5kg。出口氣體中的灰塵粒度分布及捕集下來的灰塵粒度分布測(cè)定結(jié)果列于本題附表中:

習(xí)題3-7附表粒徑范圍/um0?55?1010?2020?3030?4040?50>50在出口灰塵中所占地質(zhì)量分率,外16252920721在捕集的灰塵中所占地質(zhì)量分率,％4.41126.62018.711.33試求：（1）除塵效率；（2）繪出該旋風(fēng)分離器的粒級(jí)效率曲線。（提示：作d,?r曲線）［答：⑴口。=86%；⑵略］3-3過濾分離3-8.在實(shí)驗(yàn)室用一片過濾面積為0.Inf的濾葉對(duì)某種顆粒在水中的懸浮液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，濾葉內(nèi)部真空度為500mmHg。過濾5min得濾液0.6L。若再過濾5min,可得濾液多少？［答：可再得濾液0.473L］3-9.以小型板框壓濾機(jī)對(duì)碳酸鈣顆粒在水中的懸浮液進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)列于本題附表中：已知過濾面積為0.093nf,試求：（1）過濾壓力差101.IkPa時(shí)的過濾常數(shù)K、q.及；（2）濾餅的壓縮性指數(shù)s；（3）若濾布阻力不變，試寫出此濾漿在過濾壓力差196.2kPa時(shí)的過濾方程式。習(xí)題2附表過濾壓強(qiáng)差A(yù)p/kPa過濾時(shí)間9/s濾液體積V/m'103.0502.27X1056609.10X103343.417.12.27X1032339.10X103［答：(1)K=1.572X10"m7s,q=3.91X10m7m:,。尸0.971s；(2)s=0.153；(3)過濾方程式為：(q+3.544X102)-2.714X10*(6+0.463)］3-10.用一臺(tái)BM為0/810-25型板框壓濾機(jī)過濾某懸浮液，懸浮液中固相質(zhì)量分率為0.139,固相密度為2200kg/m”,液相為水。每Inf濾餅中含500kg水，其余全為固相。已知操作條件下的過濾常數(shù)K=2.72X10后心，q.=3.45X10而,/nr；濾框尺寸為810X810X25,共38個(gè)框。試求：(1)過濾至濾框內(nèi)全部充滿濾渣所需的時(shí)間及所得的濾液體積；(2)過濾完畢用0.8m清水洗滌濾餅，求洗滌時(shí)間。洗水溫度及表壓與濾漿的相同。［答：(1)6=249s：V=3.935mJ；(2)9,=389s；］3-11.在3X10'Pa的壓力差下對(duì)鈦白粉在水中的懸浮液進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)，測(cè)得過濾常數(shù)K=5X10m7s,q=0.01m7m;又測(cè)得濾餅體積與濾液體積之比?=0.08?現(xiàn)擬用有38個(gè)框的BMS50/810-25型板框壓濾機(jī)處理此料漿，過濾推動(dòng)力及所用濾布也與實(shí)驗(yàn)用的相同。試求：(1)過濾至框內(nèi)全部充滿濾渣所需的時(shí)間；(2)過濾完畢以相當(dāng)于濾液量1/10的清水進(jìn)行洗滌，求洗滌時(shí)間；(3)若每次卸渣、重裝等全部輔助操作時(shí)間共需15min,求每臺(tái)過濾機(jī)的生產(chǎn)能力(以每小時(shí)平均可得多少nf濾餅計(jì))。［答：(1)e=551s；(2)9,=416s；(3)V=l.202m(濾餅)/h］3-12.某懸浮液中固相質(zhì)量分率為9.3%,固相密度為3000kg/m:,,液相為水。在一小型壓漉機(jī)中測(cè)得此懸浮液的物料特性常數(shù)k=l.1X10而(s-atm)。漉餅的空隙率為40%,現(xiàn)采用一臺(tái)GP5T.75型轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)(此過濾機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑為1.75m,長度為0.98m,過濾面積為5nf,浸沒角為120°,轉(zhuǎn)速為0.5r/min),操作真空度為80.8kPa。已知濾餅不可壓縮，過濾介質(zhì)阻力可以忽略。試求此過濾機(jī)的生產(chǎn)能力及濾餅厚度。[答:Q=12.51m7h,濾餅厚度b=4.86mm]3-13.用板框過濾機(jī)在恒壓差下過濾某種懸浮液，源框邊長為0.65m,一測(cè)得操作條件下的有關(guān)參數(shù)為：K=6X10m7s,q=0.01m7m2,v=0.Im7m2.濾餅不要求洗滌。其它輔助時(shí)間為20min,要求過濾機(jī)的生產(chǎn)能力為9nf/h,試計(jì)算：(1)至少需要幾個(gè)濾框n?(2)框的厚度L[答：(1)取28框；(2)L=54mm]天津大學(xué)化工原理課后習(xí)題討論與答疑3-4固體流態(tài)化技術(shù)3-14.已知苯好生產(chǎn)的催化劑用量為37400kg,床徑為3.34m,進(jìn)入設(shè)備的氣速為0.4m/s,氣體密度為1.19kg/m)采用側(cè)縫錐帽型分布板，求分布板的開孔率。[答：開孔率為0.674%,取阻力系數(shù)U=2]3-15.平均粒徑為0.3mm的氯化鉀球形顆粒在單層圓筒形流化床干燥器中進(jìn)行流化干燥。固相密度P^kg/m'o取流化速度為顆粒帶出速度的78樂試求適宜的流化速度和流化數(shù)。干燥介質(zhì)可按60℃的常壓空氣查取物性參數(shù)。[答：u=1.326m/s,u,/u.,=32.3]第四章傳熱4-2熱傳導(dǎo)4-1平壁燃燒爐的平壁由三種材料構(gòu)成。最內(nèi)層為耐火磚，厚度為150mm,中間層為絕緣磚，厚度為290mm,最外層為普通豉，厚度為228mm。已知爐內(nèi)、外表面溫度為1016℃和34℃,試求耐火磚和絕熱磚間以及絕熱磚和普通磚間界面的溫度。假設(shè)各層接觸良好。4-2直徑為60X3mm的鋼管用30mm厚的軟木包扎，其外又用100mm厚的保溫灰包扎，以作為絕熱層?，F(xiàn)測(cè)得鋼管外壁面溫度為110C,絕熱層外表面溫度為1(TC。軟木和保溫灰的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.043和0.07W/(m.℃),試求每米管長的冷損失量.4-3蒸汽管道外包扎有兩層導(dǎo)熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層，設(shè)外層的平均直徑為內(nèi)層的兩倍。其導(dǎo)熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍。若將兩層材料互換位置，而假定其它條件不變，試問每米管長的熱損失將改變多少？說明在本題情況下，哪一種材料包扎在內(nèi)層較為合適？4-4傳熱過程計(jì)算4-4在某管殼式換熱器中用冷水冷卻熱空氣。換熱管為小25X2.5mm的鋼管，其導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m?℃).冷卻水在管程流動(dòng)，其對(duì)流傳熱系數(shù)為2600W/(m2?℃),熱空氣在殼程流動(dòng)，其對(duì)流傳熱系數(shù)為52W/(m2?℃)?試求基于管外表面積的總傳熱系數(shù)以及各分熱阻占總熱阻的百分?jǐn)?shù)。設(shè)污垢熱阻可忽略。4-5在一傳熱面積為40m2的平板式換熱器中，用水冷卻某種溶液，兩流體呈逆流流動(dòng)。冷卻水的流量為30000kg/h,其溫度由22℃升高到36℃。溶液溫度由115℃降至55℃。若換熱器清洗后，在冷、熱流體量和進(jìn)口溫度不變的情況下，冷卻水的出口溫度升至4(TC,試估算換熱器在清洗前壁面兩側(cè)的總污垢熱阻。假設(shè)：(1)兩種情況下，冷、熱流體的物性可視為不變，水的平均比熱容為4.174kj/(kg--C)；(2)兩種情況下，ai、a。分別相同；(3)忽略壁面熱阻和熱損失。4-6在套管換熱器中用水冷卻油，油和水呈并流流動(dòng)。已知油的進(jìn)、出口溫度分別為140C和90℃,冷卻水的進(jìn)、出口溫度分別為20C和32P?，F(xiàn)因工藝條件變動(dòng)，要求油的出口溫度降至70°C,而油和水的流量、進(jìn)口的溫度均不變。若原換熱器的管長為1m,試求將此換熱器管長增至若干米后才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略，在本題所涉及的溫度范圍內(nèi)油和水的比熱容為常數(shù)。4-7冷、熱流體在一管殼式換熱器中呈并流流動(dòng)，其初溫分別為32C和130C,終溫分別為48℃和65C。若維持冷、熱流體的初溫和流量不變，而將流動(dòng)改為逆流，試求此時(shí)平均溫度差及冷、熱流體的終溫。設(shè)換熱器的熱損失可忽略，在本題所涉及的溫度范圍內(nèi)冷、熱流體的比熱容為常數(shù)。4-8在一管殼式換熱器中，用冷水將常壓下的純苯蒸汽冷凝成飽和液體。已知苯蒸汽的體積流量為1600m3/h,常壓下苯的沸點(diǎn)為80.「C,氣化潛熱為394kJ/kg。冷卻水的入口溫度為2(TC,流量為35000kg/h,水的平均比熱容為4.17kJ/(kg?C)?？倐鳠嵯禂?shù)為450W/(m2-℃)?設(shè)換熱器的熱損失可忽略，試計(jì)算所需的傳熱面積。4-9 在一傳熱面積為25m2的單程管殼式換熱器中，用水冷卻某種有機(jī)物。冷卻水的流量為28000kg/h,其溫度由259升至38'C,平均比熱容為4.17kj/(kg?C)。有機(jī)物的溫度由110℃降至65C,平均比熱容為1.72kj/(kg-r)?兩流體在換熱器中呈逆流流動(dòng)。設(shè)換熱器的熱損失可忽略，試核算該換熱器的總傳熱系數(shù)并計(jì)算該有機(jī)物的處理量。4-10 某生產(chǎn)過程中需用冷卻水將油從105℃冷卻至70℃。己知油的流量為6000kg/h,水的初溫為22C,流量為2000kg/h?，F(xiàn)有一傳熱面積為10m2的套管式換熱器，問在下列兩種流動(dòng)型式下，換熱器能否滿足要求：(1)兩流體呈逆流流動(dòng)：(2)兩流體呈并流流動(dòng)。設(shè)換熱器的總傳熱系數(shù)在兩種情況下相同，為300W/(m2?0C)：油的平均比熱容為1.9kJ/(kg?-C),水的平均比熱容為4.17kJ/(kg?9)。熱損失可忽略。4—5對(duì)流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式4-11在一逆流套管換熱器中，冷、熱流體進(jìn)行熱交換。兩流體進(jìn)、出口溫度分別為ti=2(rc、t2=85℃；Tl=10(TC、T2=70*C。當(dāng)冷流體流量增加一倍時(shí)，試求兩流體的出口溫度和傳熱量的變化情況。假設(shè)兩種情況下總傳熱系數(shù)不變，換熱器熱損失可忽略。4-12試用因次分析法推導(dǎo)壁面和流體間自然對(duì)流傳熱系數(shù)a的準(zhǔn)數(shù)方程式。已知a為下列變量的函數(shù)：4-13一定流量的空氣在蒸汽加熱器中從20℃加熱到80℃?空氣在換熱器的管內(nèi)湍流流動(dòng)。壓強(qiáng)為180kPa的飽和蒸汽在管外冷凝。現(xiàn)因生產(chǎn)要求空氣流量增加20%,而空氣的進(jìn)出口溫度不變，試問應(yīng)采取什么措施才能完成任務(wù)，并作出定量計(jì)算。假設(shè)管壁和污垢熱阻可忽略。4-14常壓下溫度為120℃的甲烷以10m/s的平均速度在列管換熱器的管間沿軸向流動(dòng)，離開換熱器時(shí)甲烷溫度為30℃,換熱器外殼內(nèi)徑為190nlm,管束由37根小19X2的鋼管組成，試求甲烷對(duì)管壁的對(duì)流傳熱系數(shù)。4-15溫度為909的甲苯以15001^/11的流量流過直徑為"57義3.5硒、彎曲半徑為0.6m的蛇管換熱器而被冷卻至30℃,試求甲苯對(duì)蛇管的對(duì)流傳熱系數(shù)。4-16流量為720kg/h的常壓飽和蒸汽在直立的列管換熱器的列管外冷凝。換熱器的列管直徑為巾25X2.5mm,長為2m。列管外壁面溫度為94℃.試按冷凝要求估算列管的根數(shù)(假設(shè)列管內(nèi)側(cè)可滿足要求)。換熱器的熱損失可以忽略。4-17實(shí)驗(yàn)測(cè)定列管換熱器的總傳熱系數(shù)時(shí)，水在換熱器的列管內(nèi)作湍流流動(dòng)，管外為飽和蒸汽冷凝。列管由直徑為巾25X2.5mm的鋼管組成。當(dāng)水的流速為lm/s時(shí)，測(cè)得基于管外表面積的總傳熱系數(shù)為2115W/(m2.℃)；若其它條件不變,而水的速度變?yōu)?.5m/s時(shí)，測(cè)得系數(shù)為2660W/(m2.℃)?試求蒸汽冷凝的傳熱系數(shù)。假設(shè)污垢熱阻可忽略。4—6輻射傳熱4T8兩平行的大平板，在空氣中相距5nim,一平板的黑度為0.1,溫度為350K；另一平板的黑度為0.05、溫度為300K。若將第一板加涂層，使其黑度為0.025,試計(jì)算由此引起的傳熱通量改變的百分率。假設(shè)兩板間對(duì)流傳熱可以忽略。4T9在巾180義5所的蒸汽管道外包扎一層導(dǎo)熱系數(shù)為0.10w/(m.?！鉉)的保溫材料，管內(nèi)飽和蒸汽溫度為127℃,保溫層外表面溫度不超過35'C,周圍環(huán)境溫度為20℃,試估算保溫層的厚度。假設(shè)管內(nèi)冷凝傳熱和管壁熱傳導(dǎo)熱阻均可忽略。4-7換熱器4-20某煉油廠擬采用管殼式換熱器將柴油從176.C冷卻至65C。柴油的流量為9800kg/h-冷卻介質(zhì)采用35C的循環(huán)水。要求換熱器的管程和殼程壓降不大于30kPa,試選擇適宜型號(hào)的管殼式換熱器。A/r--j- -ztt*ZJ_X第五早蒸友5-1用一單效蒸發(fā)器將2000kg/h的NaOH水溶液由15%（質(zhì)量）濃縮至25%（質(zhì)量）。已知加熱蒸汽壓力為392kPa（絕壓），蒸發(fā)室內(nèi)操作壓力為101.3kPa,溶液的平均沸點(diǎn)為113C,試計(jì)算兩種進(jìn)料狀況下所需的加熱蒸汽消耗量和單位蒸汽消耗量D/W。（1）進(jìn)料溫度為20℃；（2）沸點(diǎn)進(jìn)料。5-2一蒸發(fā)器每小時(shí)將1000kg/h的NaCl水溶液由5%（質(zhì)量）濃縮至30%（質(zhì)量），加熱蒸汽壓力為U8kPa（絕壓），蒸發(fā)器操作壓力為19.6kPa（絕壓），溶液的平均沸點(diǎn)為75℃。己知進(jìn)料溫度為30℃,NaCl的比熱為0.95,若濃縮熱與熱損失忽略，試求濃縮液量及加熱蒸汽消耗量。5-3在單效蒸發(fā)器中蒸發(fā)CaC12水溶液，分離室操作壓力為101.3kPa,加熱室內(nèi)溶液的高度為1m,溶液的濃度為40.8%（質(zhì)量），密度為1340kg/m3。試求器內(nèi)溶液的平均沸點(diǎn)。5-4已知25%的NaCl水溶液在101.3kPa（絕壓）下的沸點(diǎn)為1070C,在19.6kPa（絕壓）下的沸點(diǎn)為65.8℃,試?yán)枚帕忠?guī)則計(jì)算在49kPa（絕壓）下的沸點(diǎn)。5-5某工廠臨時(shí)需要將850kg/h的某水溶液由15%濃縮至35%,沸點(diǎn)進(jìn)料，現(xiàn)有一傳熱面積為10m2的小型蒸發(fā)器可供使用。操作條件下的溫度差損失可取為18C,蒸發(fā)室的真空度為80kPa。已知蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為1000W/（m2.9）,熱損失可以忽略。試求加熱蒸汽的壓力至少應(yīng)為多大才能滿足生產(chǎn)要求。當(dāng)?shù)卮髿鈮簽閘OOkPa?；ぴ砩蟽?cè)討論與答疑第一章流體流動(dòng)討論與答疑問1-1.如圖所示，在兩個(gè)壓強(qiáng)不同的密閉容器A,B內(nèi)充滿了密度為。的液體，兩容器的上部與下部分別連接兩支規(guī)格相同的U行管水銀壓差計(jì)，連接管內(nèi)充滿密度為。的液體。試回答：(1)P(1)P和P、的關(guān)系;(2)判斷1-2,2-3,3-4及5-6,6-7,7-8等對(duì)應(yīng)截面上的壓強(qiáng)是否相等;(2)兩壓差計(jì)讀數(shù)R與H的關(guān)系。126解答題附圖126解答題附圖答：(1)P?>Pxo1-2,3-4,5-6,6-7為等壓面(連續(xù)的同一介質(zhì)在同一水平面上)。R和H相等。證明:n）用-Pc +Hp限P*-Pc.K（Pa-p）g又Pt.尸，則P「Pa?Ma-雨pd?p’+MaV由于所以R=H問1-2.本題附圖中所示的高位槽液面維持恒定，管路中ab和cd兩段的長度、直徑及粗糙度均相同。某液體以一定流量流過管路，液體在流動(dòng)過程中溫度可視為不變。問：（1）液體通過ab和cd兩管段的能量損失是否相等？（2）此兩管段的壓強(qiáng)差是否相等？并寫出它們的表達(dá)解答題1-2（1-3）附圖答：（1）由于管路及流動(dòng)情況完全相同，故（2）兩管段的壓強(qiáng)不相等。在a、b兩截面間列柏努利方程式并化簡，得到式；（3）兩U管壓差計(jì)的指示液相同，壓差計(jì)的讀數(shù)是否相等?式中〃表示a、b兩截面間的垂直距離（即直管長度），m?同理，在c、d兩截面之間列柏努利方程并化簡，得到（3）壓差計(jì)讀數(shù)反映了兩管段的能量損失，故兩管段壓差計(jì)的讀數(shù)應(yīng)相等。問1-3.上題圖示的管路上裝有一個(gè)閥門，如減小閥門的開度。試討論：（1）液體在管內(nèi)的流速及流量的變化情況；（2）直管阻力及加變化情況；（3）液體流經(jīng)整個(gè)管路系統(tǒng)的能量損失情況。答：（1）關(guān)小閥門，局部阻力加大，管內(nèi)流速及流量均變小。（2）直管阻力減小，摩擦系數(shù)4變大（Re變?。＃?）整個(gè)管路系統(tǒng)的能量損失不變，即打■■巧（包括出口阻力）問1-4.如本題附圖所示，槽內(nèi)水面維持不變，水從B、C兩支管排出，各管段的直徑、粗糙度閥門型號(hào)均相同，但4槽源面與兩支管出口的距離均相等，水在管內(nèi)已達(dá)完全湍流狀態(tài)。試分析：（1）兩閥門全開時(shí)，兩支管的流量是否相等？（2）若把C支管的閥門關(guān)閉，這時(shí)B支管內(nèi)水的流量有何改變？（3）當(dāng)C支管的閥門關(guān)閉時(shí)，主管路A處的壓強(qiáng)比兩閥全開時(shí)是增加還是降低？答：（1）C支管流動(dòng)阻力大，管內(nèi)流速及流量均小于B支管。（2）B支管內(nèi)水的流量增大（但小于兩支管均全開時(shí)的流量和）。（3）產(chǎn)4增加（主管能量損失及管內(nèi)動(dòng)能比原來減小問1-5.從水塔引水至車間，水塔的水位可視為不變。送水管的內(nèi)徑為50nlin,管路總長為’且>>,左量為匕，水塔水面與送水管出口間的垂直距離為h。今用水量增加50樂需對(duì)送水管進(jìn)行改裝。（1）有人建議將管路換成內(nèi)徑為75mm的管子（見附圖a）。（增加176%）（2）有人建議將管路并聯(lián)一根長度為1/2、內(nèi)徑為50mm的管子（見附圖b）.（增加26.5%）（3）有人建議將管路并聯(lián)一根長度為1、內(nèi)徑為25mm的管子（見附圖c）。（增加17.7%）試分析這些建議的效果。假設(shè)在各種情況下，摩擦系數(shù)授化不大，水在管內(nèi)的動(dòng)能可忽略。

(a) G)(a) G) (c)解答題1-5陌圖A-原有管路B-新并聯(lián)營路管徑變?yōu)?5mm時(shí)流量為原來的2.756倍(凈增175.6%)?(2)并聯(lián)一段等徑管后，流量凈增26.5%(題解過程略)。(3)并聯(lián)25mm管子后，流量凈增17.7%。問1-6.粘度為0.05Pa?s的油品在eil2X6mm管內(nèi)流動(dòng)。管截面上的速度側(cè)形可表達(dá)為:-207-200/式中y為管截面上任一點(diǎn)到管壁面的徑向距離，m；u,為該點(diǎn)的速度，m/s.試回答:(1)在管內(nèi)的流型；(2)管截面上的平均流速，m/s：(3)管壁面處的剪應(yīng)力；答：(1)速度側(cè)形為拋物線方程，故管內(nèi)為滯流。(2)管中心的最大流速為j-20H-200X1-20x0.05-200x0.05l-0.5m/stt--n---x0.5-0.252 2 m/sr-1-^0-2x200^-0.05x20-1(3) dr Pa8u.c?8x0.25.r--fi--0.05x -1d 0.1Pa問1-7.在一管路中安裝一標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，某一流量下汞柱壓差計(jì)的讀數(shù)為R,?，F(xiàn)擬用一喉徑與孔徑相同的文丘里流量計(jì)取代孔板流量計(jì)。試判斷在同一流量下，文丘里流量計(jì)的讀數(shù)艮和R,的大小關(guān)系。答：R：<R,(Co<C.)0第二章流體輸送機(jī)械討論與答疑問2-1:剛安裝好的一臺(tái)離心泵，啟動(dòng)后出口閥已經(jīng)開至最大，但不見水流出，試分析原因并采取措施使泵正常運(yùn)行。答：原因可能有兩個(gè)：其一，啟動(dòng)前沒灌泵，此時(shí)應(yīng)停泵、灌泵，關(guān)閉出口閥后再啟動(dòng)。其二，吸入管路被堵塞，此情況下應(yīng)疏通管路后灌泵，關(guān)閉出口閥，然后啟動(dòng)泵。問2-2:搞清楚離心泵的氣縛與汽蝕揚(yáng)程與升揚(yáng)高度、允許吸上真空度和允許汽蝕余量、允許吸上高度和安裝高度各組概念的區(qū)別和聯(lián)系。答：(1)氣縛是指啟動(dòng)前沒灌泵或吸入管路不嚴(yán)密，致使泵殼內(nèi)被氣體占據(jù)，泵雖啟動(dòng)但因泵的入口不能造成足夠的低壓，從而不能吸上液體；汽蝕現(xiàn)象則指泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，入口附近某處壓力低于操作條件下工作介質(zhì)飽和蒸汽壓，導(dǎo)致液體汽化，氣泡被壓縮直至破裂，從而引起泵的振動(dòng)、噪音、輸液量下降、壓頭降低，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使葉輪和泵殼汽蝕或裂縫。這是由于泵的安裝不當(dāng)造成的。揚(yáng)程又稱壓頭，是泵對(duì)1N液體所提供的有效能J/N；而升揚(yáng)高度指泵上、下游兩液面的垂直高度，它只是揚(yáng)程中位能差一項(xiàng)。允許汽蝕余量(NSPH)和允許吸上真空度Hs是表示離心水泵抗汽蝕的性能參數(shù)，Hs是用于B型水泵，在SI型水泵中已不再用Hs的概念，它們的定義式分別為小分式中p. 大氣壓P，一一泵吸入口允許的最低壓力，Pa；p..——操作溫度下液體的飽和蒸汽壓，Pa；u,一一泵吸入口液體的平均流速，m/s,允許吸上高度Hg是指上游貯槽液面與泵吸入口之間允許達(dá)到的最大垂直距離，為保證泵的正?？煽窟\(yùn)行，泵的實(shí)際安裝高度要比Hg再降低(0.5-1.0)m。問2-3:用離心泵將20℃的清水從水池送至敞口高位槽。在一定轉(zhuǎn)速下，測(cè)得一組數(shù)據(jù)：流量Q,壓頭H,泵吸入真空度P”泵出口壓力R,軸功率N?，F(xiàn)分析改變?nèi)缦履骋粭l件，試判斷上面五個(gè)參數(shù)將如何變化:(1)將泵的出口閥開度加大；(2)改送密度P'=1200kg/nf的水溶液(其它性質(zhì)與水相近)；(3)泵的轉(zhuǎn)速提高8%；(4)泵的葉輪直徑切割5%。答：(1)泵出口閥開度加大，Q加大，H降低，N增加，(5-p,)減少;(2)液體密度加大，Q、H不變，N增加，(口-p,)增大；(3)泵轉(zhuǎn)速提高，Q、H、N均加大，(p：-p,)增大(比例定律)；(4)切削葉輪直徑，Q、H、N及(p-p,)均下降(切削定律)。問：一定轉(zhuǎn)速下，用離心泵向密閉高位槽(表壓50kPa)輸送水溶液(P=1180kg/m"),出口閥門全開時(shí)，管路特性方程式為H=A+BQ.當(dāng)分別改變?nèi)缦虏僮鲄?shù)時(shí)，管路特性方程式中的哪個(gè)參數(shù)將發(fā)生變化：(1)關(guān)小泵出口閥；(2)改送清水(密閉高位槽壓力仍為50kPa)；(3)將密閉高位槽改為常壓。答：假設(shè)改變條件前后流動(dòng)均在阻力平方區(qū)。(1)關(guān)小出口閥，管路局部阻力加大，式中的B變大；(2)改送清水，液體密度減小，Ap/P變大，故式中A變大(Az不變)；(3)高位槽改為常壓，Ap=O,因而式中A變小。第三章機(jī)械分離與固體流態(tài)化討論與答疑問3T.影響顆粒沉降速度的因素都有哪些？答：影響顆粒沉降速度包括如下幾個(gè)方面:顆粒的因素：尺寸、形狀、密度、是否變形等：介質(zhì)的因素：流體的狀態(tài)(氣體還是液體)、密度、粘度等；環(huán)境因素：溫度(影響P、P)、壓力、顆粒的濃度(濃度大到一定程度使發(fā)生干擾沉降)等設(shè)備因素：體現(xiàn)為壁效應(yīng)。問3-2.多層沉降室和旋風(fēng)分離器組設(shè)計(jì)的依據(jù)是什么？答：(1)多層沉降室設(shè)計(jì)的依據(jù)是沉降室生產(chǎn)能力的表達(dá)式，即VS=blut根據(jù)此式，VS與設(shè)備高度無關(guān)，而只是底面積bl和ut的函數(shù)。對(duì)指定的顆粒，在設(shè)備總高度不變條件下，設(shè)備n層水平隔板，即使底面積增加nbl倍，從而使生產(chǎn)能力達(dá)到原來的(n+1)倍。如果生產(chǎn)能力保持不變，多層降塵室可使更小的顆粒得以分離，提高除塵效率。(2)旋風(fēng)分離組設(shè)計(jì)的依據(jù)是臨界粒徑定義式，即當(dāng)顆粒尺寸及介質(zhì)被指定之后，B的減小可使de降低，即分離效果提高。B和旋風(fēng)分離器的直徑成一定比例。在要求生產(chǎn)能力比較大時(shí)，采用若干個(gè)小旋風(fēng)分離器，在保證生產(chǎn)能力前提下，提高了除塵效果。問3-3.若分別采用下列各項(xiàng)措施，試分析轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)的生產(chǎn)能力將如何變化。已知濾布阻力可以忽略，濾餅不可壓縮。(1)轉(zhuǎn)筒尺寸按比例增大50%。(2)轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50%。(3)操作真空度增大50%。(4)轉(zhuǎn)速增大50%。(5)濾漿中固相體積分率由10%增稠至15%,己知濾餅中固相體積分率為60%。(6)升溫，使濾液粘度減小50%。再分析上述各種措施的可行性。答：根據(jù)題給條件，轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)生產(chǎn)能力的表達(dá)式為而A二冗DL(1)轉(zhuǎn)簡尺寸按比例增大50%。新設(shè)備的過濾面積為2A'=(1.5)A=2.25A即生產(chǎn)能力為原來的2.25倍，凈增125%,需要換設(shè)備。(2)轉(zhuǎn)筒浸沒度增大50%17-7T5Q-J2250即生產(chǎn)能力凈增22.5%。增大浸沒度不利于洗滌。(3)操作真空度增大50%增大真空度使N為原來的1.5倍，則效果同加大浸沒度50%,即生產(chǎn)能力提高了22.5%。加大真空度受操作溫度及原來真空度大小的制約。(4)濾漿中固體的體積分率由10%提高至15%。Xv的加大使v加大，兩種工況下的v分別為

01

1-0.6-0.101

1-0.6-0.1&33T3公?《絲瑪￡?1）555第0.6（a）則2--0.745X2即生產(chǎn)能力（以濾液體積計(jì)）下降25.47%（5）升溫，使粘度下降50%由式a可知r-2?r則0?何?14MQ即可使生產(chǎn)能力提高41.4%。但溫度提高，將使真空度難以保持。工業(yè)生產(chǎn)中，欲提高生產(chǎn)能力，往往是幾個(gè)方法的組合。問3-4.何謂流化質(zhì)量？提高流化質(zhì)量的措施有哪些？答：流化質(zhì)量是指流化床均勻的程度，即氣體分布和氣固接觸的均勻程度。提高流化質(zhì)量的著眼點(diǎn)在于抑制聚式流化床內(nèi)在不穩(wěn)定性，即抑制床層中空穴所引發(fā)的溝流、節(jié)涌現(xiàn)象。(1)分布板應(yīng)有足夠的流動(dòng)阻力。一般其值4P/ ，絕對(duì)值不低于3.5kPa。(2)設(shè)置床層的內(nèi)部構(gòu)件。包括擋網(wǎng)、擋板、垂直管束等。為減小床層的軸向溫度差，擋板直徑應(yīng)略小于設(shè)備直徑，使固體顆粒能夠進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。(3)采用小粒徑、寬分布的顆粒，細(xì)粉能起到''潤滑”作用，可提高流化質(zhì)量。(4)細(xì)顆粒高氣速流化床提供氣固兩相較大的接觸面積，改善兩相接觸的均勻性，同時(shí)高氣速可減小設(shè)備尺寸。第四章傳熱討論與答疑問：什么叫熱阻，熱阻在分析傳熱中有什么作用？答：從傳熱的幾種形式可以看出，傳熱速率與傳熱推動(dòng)力成正比，與傳熱熱阻成反比；八Al伴熱攔Qkza■候刖該式與電學(xué)中的歐姆定律相比，形式完全類似?？梢岳秒妼W(xué)中串、并聯(lián)電阻的計(jì)算辦法類比計(jì)算復(fù)雜導(dǎo)熱過程的熱阻。問：換熱器傳熱計(jì)算有哪兩種方法，它們之間的區(qū)別是什么？答：原則上，據(jù)導(dǎo)熱速率方程和對(duì)流傳熱速率方程可進(jìn)行換熱器的傳熱計(jì)算。但是，采用上述方程計(jì)算冷、熱流體間的傳熱速率時(shí)，必須知道壁溫，而實(shí)際上壁溫往往是未知的。為便于計(jì)算，需避開壁溫，而直接用已知的冷、熱流體的溫度進(jìn)行計(jì)算。為此，需要建立以冷、熱流體溫度差為傳熱推動(dòng)力的傳熱速率方程，該方程即為總傳熱速率方程?？倐鳠崴俾史匠淌绞菗Q熱器傳熱計(jì)算的基本關(guān)系式。若以4"表示傳熱過程冷、熱流體的平均溫度差，則積分結(jié)果可表示為用該式進(jìn)行傳熱計(jì)算時(shí)需先計(jì)算出故此方法稱為平均溫度差法。傳熱單元數(shù)（NTU）法又稱傳熱效率-傳熱單元數(shù)（e-NTU）法.該法在換熱器的校核計(jì)算、換熱器系統(tǒng)最優(yōu)化計(jì)算方面得到了廣泛的應(yīng)用。例如，換熱器的校核計(jì)算通常是對(duì)一定尺寸和結(jié)構(gòu)的換熱器，確定流體的出口溫度。因溫度為未知數(shù)，若用對(duì)數(shù)平均溫度差法求解，就必須反復(fù)試算。此時(shí)，采用e-NTU法則較為簡便。問：如何強(qiáng)化換熱器中傳熱過程？答：所謂換熱器傳熱過程的強(qiáng)化就是力求使換熱器在單位時(shí)間內(nèi)、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多。其意義在于：在設(shè)備投資及輸送功耗一定的條件下，獲得較大的傳熱量，從而增大設(shè)備容量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率：在保證設(shè)備容量不變情況下使其結(jié)構(gòu)更加緊湊，減少占有空間，節(jié)約材料，降低成本；在某種特定技術(shù)過程使某些工藝特殊要求得以實(shí)施等。傳熱過程的強(qiáng)化有以下幾條途徑：增大傳熱面積增大傳熱面積，可以提高換熱器的傳熱速率。但增大傳熱面積不能靠增大換熱器的尺寸來實(shí)現(xiàn)，而是要從設(shè)備的結(jié)構(gòu)入手，提高單位體積的傳熱面積。工業(yè)上往往通過改進(jìn)傳熱面的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。目前己研制出并成功使用了多種高效能傳熱面，它不僅使傳熱面得到充分的擴(kuò)展，而且還使流體的流動(dòng)和換熱器的性能得到相應(yīng)的改善。例如用翅（肋）片，用軋制、沖壓、打扁或爆炸成型等方法將傳熱面制造成各種凹凸形、波紋型、扁平狀等，將細(xì)小的金屬顆粒燒結(jié)或涂敷于傳熱表面或填充于傳熱表面間，以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大傳熱面積的目的，減少管子直徑，增加單位體積的傳熱面積。增大平均溫度差增大平均溫度差，可以提高換熱器的傳熱效率。平均溫度差的大小主要取決于兩流體的溫度條件和兩流體在換熱器中的流動(dòng)型式。一般來說，物料的溫度由生產(chǎn)工藝來決定，不能隨意變動(dòng)，而加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)的溫度由于所選介質(zhì)不同，可以有很大的差異。例如，在化工中常用的加熱介質(zhì)是飽和水蒸汽，若提高蒸汽的壓力就可以提高蒸汽的溫度,從而提高平均溫度差。但需指出的是，提高介質(zhì)的溫度必須考慮到技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性。另外，采用逆流操作或增加管殼式換熱器的殼程數(shù)使增大，均可得到較大的平均溫度差。增大總傳熱系數(shù)增大總傳熱系數(shù)，可以提高換熱器的傳熱效率。由總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式可見，要提高R值，就必須減少各項(xiàng)熱阻。但因各項(xiàng)熱阻所占比例不同，故應(yīng)設(shè)法減少對(duì)JC值影響較大的熱阻。一般來說，在金屬材料換熱器中，金屬材料壁面較薄且導(dǎo)熱系數(shù)高,不會(huì)成為主要熱阻：污垢熱阻是一個(gè)可變因素，在換熱器剛投入使用時(shí)，污垢熱阻很小，不會(huì)成為主要矛盾，但隨著使用時(shí)間的加長，污垢逐漸增加，便可成為障礙傳熱的主要因素；對(duì)流傳熱熱阻經(jīng)常是傳熱過程的主要矛盾，也應(yīng)是著重研究的內(nèi)容。減少熱阻的主要方法有：提高流體的速度；增強(qiáng)流體的擾動(dòng)；在流體中加固體顆粒；在氣流中噴入液滴；采用短管換熱器；防止結(jié)垢和及時(shí)清除垢層。傳熱過程強(qiáng)化但單純追求S、Atm及K的提高是不行的。因?yàn)樗扇〉膹?qiáng)化措施往往使流動(dòng)阻力增大，其他方面的消耗或要求增高。因此，在采取強(qiáng)化措施的時(shí)候，要對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)、制造費(fèi)用、動(dòng)力消耗、運(yùn)行維修等予以全面考慮，采取經(jīng)濟(jì)而合理的強(qiáng)化方法。問：在管殼式換熱器中，熱應(yīng)力是如何產(chǎn)生的？為克服熱應(yīng)力的影響采取何種措施？答：管殼式換熱器又稱列管式換熱器，是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備。當(dāng)換熱管與殼體的溫差較大（大于50℃）時(shí)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，需在殼體上設(shè)置膨脹節(jié)，因而殼程壓力受膨脹節(jié)強(qiáng)度的限制不能太高。固定管板式換熱器適用于兩流體溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高的場(chǎng)合。浮頭式換熱器兩端管板之一不與殼體固定連接，可在殼體內(nèi)沿軸向自由伸縮，當(dāng)換熱管與殼體有溫差存在，殼體或換熱管膨脹時(shí)，互不約束，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力：U型管式換熱器只有一個(gè)管板，換熱管為U型，管子兩端固定在同一管板上。管束可以自由伸縮，當(dāng)殼體與U型換熱管有溫差時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力：填料函式換熱器管板只有一端與殼體固定連接，另一端采用填料函密封。管束可以自由伸縮，不會(huì)產(chǎn)生因殼壁與管壁溫差而引起的溫差應(yīng)力。討論與答疑問：通過與一般的傳熱過程比較，簡述蒸發(fā)操作的特點(diǎn)。答：蒸發(fā)操作是從溶液中分離出部分溶劑，而溶液中所含溶質(zhì)的數(shù)量不變，因此蒸發(fā)是一個(gè)熱量傳遞過程，其傳熱速率是蒸發(fā)過程的控制因素。蒸發(fā)所用的設(shè)備屬于熱交換設(shè)備。但蒸發(fā)過程又具有其自身的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：溶液沸點(diǎn)升高被蒸發(fā)的料液是含有非揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液，由拉烏爾定律可知，在相同的溫度下，溶液的蒸汽壓低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?。換言之，在相同壓力下，溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。因此，當(dāng)加熱蒸汽溫度一定，蒸發(fā)溶液時(shí)的傳熱溫度差要小于蒸發(fā)溶劑時(shí)的溫度差。溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。在進(jìn)行蒸發(fā)設(shè)備的計(jì)算時(shí)，必須考慮溶液沸點(diǎn)上升的這種影響。物料的工藝特性蒸發(fā)過程中，溶液的某些性質(zhì)隨著溶液的濃縮而改變。有些物料在濃縮過程中可能結(jié)垢、析出結(jié)晶或產(chǎn)生泡沫；有些物料是熱敏性的，在高溫下易變性或分解：有些物料具有較大的腐蝕性或較高的粘度等等。因此，在選擇蒸發(fā)的方法和設(shè)備時(shí)，必須考慮物料的這些工藝特性。能量利用與回收蒸發(fā)時(shí)需消耗大量的加熱蒸汽，而溶液汽化又產(chǎn)生大量的二次蒸汽，如何充分利用二次蒸汽的潛熱，提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)程度，也是蒸發(fā)器設(shè)計(jì)中的重要問題。問：什么是溫度差損失和溶液的沸點(diǎn)升高？并簡要分析產(chǎn)生的原因。答：蒸發(fā)計(jì)算中，通常將總溫度差與有效溫度差的差值稱為溫度差損失，即4= 。d亦稱為溶液的沸點(diǎn)升高。蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點(diǎn)升高（或溫度差損失），應(yīng)由如下三部分組成，即duy。由于溶液中溶質(zhì)存在引起的沸點(diǎn)升高由于溶液中含有不揮發(fā)性溶質(zhì)，阻礙了溶劑的汽化，因而溶液的沸點(diǎn)永遠(yuǎn)高于純水在相同壓力下的沸點(diǎn)。溶液的沸點(diǎn)tB主要與溶液的種類、濃度及壓力有關(guān)。由于液柱靜壓頭引起的沸點(diǎn)升高A?由于液層內(nèi)部的壓力大于液面上的壓力，故相應(yīng)的溶液內(nèi)部的沸點(diǎn)高于液面上的沸點(diǎn)tB,二者之差即為液柱靜壓頭引起的沸點(diǎn)升高。由于流動(dòng)阻力引起的沸點(diǎn)升高4,二次蒸汽從蒸發(fā)室流入冷凝器的過程中，由于管路阻力，其壓力下降，故蒸發(fā)器內(nèi)的壓力高于冷凝器內(nèi)的壓力。換言之，蒸發(fā)器內(nèi)的二次蒸汽的飽和溫度高于冷凝器內(nèi)的溫度，由此造成的沸點(diǎn)升高以4,表示。A-與二次蒸汽在管道中的流速、物性以及管道尺寸有關(guān)，但很難定量分析，一般取經(jīng)驗(yàn)值，約為「1.5寸。對(duì)于多效蒸發(fā)，效間的沸點(diǎn)升高一般取問：并流加料的多效蒸發(fā)裝置中，一般各效的總傳熱系數(shù)逐效減小，而蒸發(fā)量卻逐效略有增加，試分析原因。答：在多效蒸發(fā)中，各效的操作壓力依次降低，相應(yīng)地，各效的加熱蒸汽溫度及溶液的沸點(diǎn)亦依次降低。因此，只有當(dāng)提供的新鮮加熱蒸汽的壓力較高或末效采用真空的條件下，多效蒸發(fā)才是可行的。平流加料時(shí)溶液從壓力和溫度較高的蒸發(fā)器流向壓力和溫度較低的蒸發(fā)器，故溶液在效間的輸送可以利用效間的壓差，而不需要泵送。同時(shí)，當(dāng)前一效溶液流入溫度和壓力較低的后一效時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自蒸發(fā)（閃蒸），因而可以多產(chǎn)生一部分二次蒸汽。但是隨著溶液從前一效逐效流向后面各效，其濃度增高，而溫度反而降低，致使溶液的粘度增加，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)下降。問：多效蒸發(fā)中為什么有最佳效數(shù)？答：多效蒸發(fā)中隨著多效蒸發(fā)效數(shù)的增加，溫度差損失加大。某些溶液的蒸發(fā)還可能出現(xiàn)總溫度差損失大于或等于總溫度差的極端情況，此時(shí)蒸發(fā)操作則無法進(jìn)行。因此多效蒸發(fā)的效數(shù)是有一定限制的。一方面，隨著效數(shù)的增加，單位蒸汽的耗量減小，操作費(fèi)用降低；而另一方面，效數(shù)越多,設(shè)備投資費(fèi)也越大。而且由表5-3可以看出，盡管 隨效數(shù)的增加而降低，但降低的幅度越來越小。因此，蒸發(fā)的適宜效數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)備費(fèi)與操作費(fèi)之和為最小的原則權(quán)衡確定。通常，工業(yè)多效蒸發(fā)操作的效數(shù)取決于被蒸發(fā)溶液的性質(zhì)和溫度差損失的大小等各種因素。每效蒸發(fā)器的有效溫度差最小為5~7℃。溶液的沸點(diǎn)升高大，采用的效數(shù)少。問：提高生產(chǎn)強(qiáng)度的措施有哪些？各有什么局限性？答：提高蒸發(fā)強(qiáng)度的基本途徑是提高總傳熱系數(shù)K和傳熱溫度差”o傳熱溫度差”的大小取決于加熱蒸汽的壓力和冷凝器操作壓力。但加熱蒸汽壓力的提高，常常受工廠供氣條件的限制，一般為0.3?0.5MPa,有時(shí)可高到0.6?0.8MPa。而冷凝器中真空度的提高，要考慮到造成真空的動(dòng)力消耗。而且隨著真空度的提高，溶液的沸點(diǎn)降低，粘度增加，使得總傳熱系數(shù)K下降。因此，冷凝器的操作真空度一般不應(yīng)低于10~20kPa。由以上分析可知，傳熱溫度差的提高是有限制的。提高蒸發(fā)強(qiáng)度的另一途徑是增大總傳熱系數(shù)?？倐鳠嵯禂?shù)K取決于兩側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)和污垢熱阻。蒸汽冷凝的傳熱系數(shù)％通?？偙热芤悍序v傳熱系數(shù)■大，即在總傳熱熱阻中，蒸汽冷凝側(cè)的熱阻較小，但在蒸發(fā)器操作中，需要及時(shí)排除蒸汽中的不凝氣體，否則其熱阻將大大增加，使總傳熱系數(shù)下降。管內(nèi)溶液側(cè)的沸騰傳熱系數(shù)/是影響總傳熱系數(shù)的主要因素。如前所述，影響%的因素很多，如溶液的性質(zhì)、蒸發(fā)器的類型及操作條件等等。由前面介紹的沸騰傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式可以了解影響。的若干因素，以便根據(jù)實(shí)際的蒸發(fā)任務(wù)，選擇適宜的蒸發(fā)器型式及其操作條件。管內(nèi)溶液側(cè)的污垢熱阻往往是影響總傳熱系數(shù)的重要因素。特別當(dāng)蒸發(fā)易結(jié)垢和有結(jié)晶析出的溶液時(shí)，極易在傳熱面上形成垢層，使K值急劇下降。為了減小垢層熱阻，通常的辦法是定期清洗。此外，亦可采用減小垢層熱阻的其它措施。例如，選用適宜的蒸發(fā)器型式（如強(qiáng)制循環(huán)或列文蒸發(fā)器等）；在溶液中加入晶種或微量阻垢劑等等。問：稀釋熱明顯，如何影響生蒸汽的用量？答：有些溶液，如CaC12,NaOH的水溶液，在稀釋時(shí)其放熱效應(yīng)非常顯著。因而在蒸發(fā)時(shí),作為溶液稀釋的逆過程，除了提供水分蒸發(fā)所需的汽化潛熱之外，還需要提供和稀釋熱效應(yīng)相等的濃縮熱。溶液濃度越大，這種影響越加顯著?；ぴ硐聝?cè)課后習(xí)題第一章蒸儲(chǔ)1-1蒸儲(chǔ)過程概述與汽液平衡關(guān)系1T正戊烷（CJL）和正己烷（CH,）的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)列于本題附表，試計(jì)算總壓P=13.3kPa下該溶液的汽液平衡數(shù)據(jù)和平均相對(duì)揮發(fā)度。假設(shè)該物系為理想溶液。習(xí)題1-1附表溫度T/KC5H12223.1233.0244.0251.0260.6275.1291.7309.3248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9飽和蒸汽壓P'/kPa1.32.65.38.013.326.653.2101.31-2某精微塔再沸器的操作壓力為105.OkPa,釜液中含苯0.15（摩爾分率），其余為甲苯。苯與甲苯的安托尼常數(shù)列于本題附表，安托尼方程中溫度的單位為9,壓力單位為kPa。本物系可視作理想溶液。求此溶液的泡點(diǎn)及其平衡汽相組成。習(xí)題1-2附表組分ABC苯6.0231206.35220.24甲苯6.0781343.94219.581-2平衡蒸譙與簡單蒸儲(chǔ)1-3常壓下對(duì)含苯0.6（摩爾分率）的苯一甲苯混合液進(jìn)行蒸儲(chǔ)分離，原料處理量為lOOkmol,物系的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.6,汽化率為0.45,試計(jì)算：（1）平衡蒸儲(chǔ)的汽液相組成；（2）簡單蒸儲(chǔ)的儲(chǔ)出液量及其平均組成。1-4兩組分連續(xù)精微的計(jì)算（I）1-4在連續(xù)精僧塔中分離某理想二元混合液。已知原料液流量為100kg/h,組成為0.5（易揮發(fā)組分的摩爾分率，下同），若要求釜液組成不大于0.05,儲(chǔ)出液回收率為95機(jī)試求儲(chǔ)出液的流量和組成。1-5在連續(xù)精循塔中分離含甲醇0.45（摩爾分率，下同）的甲醇一水溶液，其流量為100kmol/h,要求儲(chǔ)出液中甲醇的含量為0.96,釜液中甲醇的含量為0.03,回流比為2.6。試求:（1）儲(chǔ)出液的流量；（2）飽和液體進(jìn)料時(shí)，精儲(chǔ)段和提儲(chǔ)段的操作線方程。1-6在連續(xù)精儲(chǔ)操作中，已知加料量為100kmol/h,其中汽、液各半，精儲(chǔ)段和提儲(chǔ)段的操作線方程分別為y=0.75x+0.24及y=l.25x-0.0125試求操作回流比，原料液的組成、儲(chǔ)出液的流量及組成。1-5兩組分連續(xù)精儲(chǔ)的計(jì)算（II）1-7在連續(xù)精儲(chǔ)塔中分離某理想二元混合液。已知精儲(chǔ)段操作線方程為+ 提儲(chǔ)段操作線方程為1t若原料液于露點(diǎn)溫度下進(jìn)入精儲(chǔ)塔中，試求原料液、儲(chǔ)出液和釜?dú)堃旱慕M成及回流比。1-8在連續(xù)精儲(chǔ)塔中，分離苯一甲苯混合液。若原料為飽和液體，其中含苯0.5（摩爾分率，下同）。塔頂鐲出液組成為0.95,塔底釜?dú)堃航M成為0.06,回流比為2.6。試求理論板層數(shù)和加料板位置。苯一甲苯混合液的平衡數(shù)據(jù)見例1-2附表。1-6兩組分連續(xù)精儲(chǔ)的計(jì)算（01）1-9在常壓連續(xù)精儲(chǔ)塔內(nèi)分離甲醇一水溶液，料液組成為0.4（甲醇的摩爾分率，下同）,流量為100kmol/h,于泡點(diǎn)下加入塔內(nèi)。要求懦出液組成為0.96,釜液組成為0.04,塔釜間接蒸汽加熱，回流比R=l.86Rmin。試求：（1）所需理論板層數(shù)及加料板位置；（2）若改為直接水蒸汽加熱，其它均保持不變，儲(chǔ)出液中甲醇收率將如何變化。常壓下物系平衡數(shù)據(jù)列于本題附表中。

習(xí)題1-9附表溫度t℃液相中甲醇的摩爾分率汽相中甲醇的摩爾分率溫度t℃液相中甲醇的摩爾分率汽相中甲醇的摩爾分率1000.00.075.30.400.72996.40.020.13473.10.500.77993.50.040.23471.20.600.82591.20.060.30469.30.700.87089.30.080.36567.60.800.91587.70.100.41866.00.900.95884.40.150.51765.00.950.97981.70.200.57964.51.01.078.00.300.6651-10在常壓連續(xù)精儲(chǔ)塔內(nèi)分離乙醇一水混合液，原料液為飽和液體，其中含乙醇0.30（摩爾分率，下同），儲(chǔ)出液組成不低于0.80,釜液組成為0.02；操作回流比為2.5,若于精儲(chǔ)某一塔板處側(cè)線取料，其摩爾流量為儲(chǔ)出液摩爾流量的1/2,側(cè)線產(chǎn)品為飽和液體，組成為0.6.試求所需的理論板層數(shù)、進(jìn)料板及側(cè)線取料口的位置。物系平衡數(shù)據(jù)見本題附表。習(xí)題1T0附表液相中乙醇的摩爾分率汽相中乙醇的摩爾分率液相中乙醇的摩爾分率汽相中乙醇的摩爾分率0.00.00.450.6350.010.110.500.6570.020.1750.550.6780.040.2730.600.6980.060.3400.650.7250.080.3920.700.7550.100.4300.750.7850.140.4820.800.8200.180.5130.850.8550.200.5250.8940.8940.250.5510.900.8980.300.5750.950.9420.350.5951.01.00.400.6141-7兩組分連續(xù)精儲(chǔ)的計(jì)算（IV）1-11在連續(xù)操作的板式精播塔中分離苯一甲苯混合液。在全回流條件下測(cè)得相鄰板上的液相組成分別為0.255、0.385和0.575,試求三層板中較低的兩層的單板效率操作條件下苯一甲苯混合液的平均相對(duì)揮發(fā)度可取作2.5。1-12在常壓連續(xù)精儲(chǔ)塔中分離兩組分理想溶液。已知進(jìn)料量為100kmol/h,組成為0.35（易揮發(fā)組分的摩爾分率，下同），飽和蒸汽進(jìn)料，塔頂全凝器，泡點(diǎn)回流，儲(chǔ)出液流量為35kmol/h,物系的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.5。已知精循段操作線方程為/一0也樽附試求：（D提儲(chǔ)段操作線方程；（2）自塔頂?shù)?層板下降的液相組成為0.90時(shí)的汽相默弗里板效率。1-13在常壓連續(xù)精循塔中分離某理想二元混合物。已知完成規(guī)定的分離任務(wù)所需的理論板層數(shù)為12（包括再沸器），若該精儲(chǔ)塔的全塔效率為55%,塔板間距為0.45m,試計(jì)算該精偏塔的有效高度。1-14在常壓連續(xù)精飾塔中分離兩組分理想溶液。已知進(jìn)料量為100kmol/h,組成為0.48,儲(chǔ)出液組成為0.98(均為摩爾分率)。飽和液體進(jìn)料，塔頂全凝器，泡點(diǎn)回流，操作回流比為最小回流比的1.65倍。在本題范圍內(nèi)，汽液平衡方程為屏??假皿工汽相默弗里板效率為0.5,儲(chǔ)出液采出率為0.48。試求：(1)釜?dú)堃航M成；(2)經(jīng)過塔頂?shù)谝粚訉?shí)際板汽相組成的變化。1-8間歇精饋與特殊精饋1-14在例1T2的精儲(chǔ)塔內(nèi)若進(jìn)行恒回流比的間歇精儲(chǔ)，試計(jì)算一批精微所需的時(shí)間。第二章氣體吸收2-1吸收過程概述與氣液平衡關(guān)系2-1在25C及總壓為101.3kPa的條件下，氨水溶液的相平衡關(guān)系為p*=93.90xkPa。試求(1)100g水中溶解1g的氨時(shí)溶液上方氨氣的平衡分壓和溶解度系數(shù)H：(2)相平衡常數(shù)m。2-2已知在20℃和101.3kPa下，測(cè)得氨在水中的溶解度數(shù)據(jù)為：溶液上方氨平衡分壓為0.8kPa時(shí)，氣體在液體中溶解度為lg(NH3)/1000g(H20)o試求在此溫度和壓力下，亨利系數(shù)E、相平衡常數(shù)m及溶解度系數(shù)H。2-3在總壓為101.3kPa,溫度為30℃的條件下，含有15%(體積％)SO2的混合空氣與含有0.2%(體積％)SO2的水溶液接觸，試判斷SO2的傳遞方向。已知操作條件下相平衡常數(shù)m=47.9=2-2傳質(zhì)機(jī)理2-4組分A通過厚度為彳的氣膜擴(kuò)散到催化劑表面時(shí)，立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：H/T33成的B離開催化劑表面向氣相擴(kuò)散。試推導(dǎo)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散條件下組分A、B的擴(kuò)散通W沖量及.2-5假定某一塊地板上灑有一層厚度為1m