中国石油大学化工原理2001

《中国石油大学化工原理2001》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、用离心泵将蓄水池内的常温水在定态流动条件下送至高位槽，操作状态下的流程如下图所示。采用φ57×3.5mm的无缝钢管，在图中水平管路上装有孔径为20mm的孔板流量计，用角接法安装的U形管压差计B测量孔板两侧的压差。由于工作上的需要，在A-A’面上又设置了一个开口压差计A，通过其上RA的变化掌握A-A’截面上的压强情况。两压差计均用汞为指示剂，其中RB=0.47m。压差计A左支管汞面上灌有一小段水（图中未标出），计算是可以忽略这段水柱。从蓄水池至A-A’面间的管路长度为100m（包括全部的当量长度在内

2、，下同），由截面A－A’至高位槽的管路长度为150m。水池与高位槽以及高位槽与水平管炉间的相对位置均示于图中，忽略系统中管路的进、出口阻力损失。已知：水的密度为1000kg/m3，粘度为1Cp，汞的密度为13600kg/m3；管路可按光滑管处理；孔板流量计的流速可用下式求出：，C0=0.60，视为常数。试求：⑴管路中水的流速u，m/s；⑵若离心泵的效率为0.8，求泵的轴功率；⑶已知当截止阀全关时，压差计A指示剂两液面等高，且与其测压面A－A’中心线间的垂直距离为0.5m（图中未反映出），求操作条件

3、下压差计A上的读数RA。解：⑴流速：管路中的流速：⑵取水池液面为1－1’截面，高位槽液面为2－2’截面，并以1－1’面为基准水平面，在两截面简列柏努利方程：其中：z1=0，z2=15m，P1=P2=0（表压），u1=u2≈0，雷诺数：应用光滑管的柏拉修斯公式计算λ：代入柏努利方程：质量流量：轴功率：⑶在A-A’至2-2’截面间列柏努利方程，以过A-A’面中心线为基准水平面：其中：zA=0，z2=1m，P2=0（表压），uA=u=1.034m/s，u2≈0因忽略了管路中的进、出口阻力损失，而能量与管

4、长成正比，故可按比例算出：代入上式：（注：若从1-1’列到A-A’截面，可得到同样的结果）可以看出，PA为正值，故压差计A的右支管汞面低于左支管，如图所示。由已知条件，截止阀全关时压差计内液面等高，且与A-A’面中心线间的垂直距离为0.5m。操作条件下两液面相差RA，则右侧液面较静止时下降了RA/2高度，此时汞面与A-A’面中心线间的垂直距离应为（0.5+RA/2）m。在U型管A上取等压面EF，由静力学基本方程：于是：解得：RA=0.372m用板框过滤机进行恒压过滤碳酸钙水悬浮液，边长为800mm

5、、厚度为50mm的正方形滤框共有15个。已测得在指定条件下的的过滤常数K=2×10－5m2/s，qe=0.01m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比为0。12。试求：⑴滤饼充满滤框所需的过滤时间，min；⑵过滤完毕后用1/10滤液体积的清水进行横穿洗涤，求洗涤所用的时间（洗涤的压强差和洗水粘度与过滤终了时相同），min；⑶若每批操作的辅助时间为25min，求生产能力Q，m3/h。解：⑴以一个滤框为基准计算：将以上数据代入过滤方程：解得：τ=2384.2s=39.74min⑵洗涤液体积VW=V/10=0

6、.0267m3横穿洗涤时：⑶生产能力：某车间需将流率为30m3/h、浓度为10％的NaOH水溶液由20℃预热至60℃，溶液走管程，然后加热压强为19.62kPa（表压）的反应器内，其流程如图所示。加热介质为127℃的饱和蒸汽。碱液管全部采用直径为φ76×3mm的钢管。当阀门全开时，管路、换热器及所有局部阻力的当量长度之和为330m。摩擦阻力系数可取为定值0.02。该车间库存一台两管成列管换热器，其规格为：列管尺寸：φ25×2mm长度：3m总管数：72根操作条件下，NaOH水溶液的物性常数为：密度ρ

7、=1100kg/m3，导热系数λ=0.58W/(m·℃)，比热Cp=3.77kJ/(kg·℃)，粘度μ=1.5cP。蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m2·℃)，该测污垢热阻为0.0003m2·℃/W，忽略管壁和热损失。试求：⑴库存换热器能否满足传热任务；⑵若离心泵的特性曲线方程为：H=41.17-0.007Q2，H的单位为m，Q的单位为m3/h，当碱液在上述管路中达到最大输送量时，求碱液的出口温度。（计算时总传热系数K、流体物性可视为不变）解：⑴以换热器的传热能力进行核算：管内流速：对数平均温差

8、：Q供＞Q需，故换热器能够完成换热任务。⑵达到最大流量，实际上就是确定离心泵的工作点。先求管路特性曲线：与泵的特性曲线联立，解得：Q=32.74m3/hH=33.66m最大流量时：即：某逆流吸收塔，用清水吸收混合气体中的氨。气体入塔浓度为7.6g/Nm3，混合气处理量为5520Nm3/h，要求氨的回收率为0.9。操作压力101.33kPa、温度30℃时的平衡关系为Y＊=2X，操作液气比为最小液气比的1.2倍，气相总体积传质系数KYa=0.06kmol/(m3·h)，塔径为1.2m/