1-4化工原理基础计算题

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1、1（5分）已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。解：根据式1/ρm=xa/ρa+xb/ρb-----------------------------------------------------------2分          -------------------------------------------------------1分 =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4         ρm=1372kg/m3-

2、---------------------------------------------------2分2.（5分）20℃的水（ρ=998.2m3/kg，μ=1.005×10-3Pa·s）在Φ219×6mm的直管内流动。试求：（1）管中水的流量由小变大，当达到多少m3/s时，能保证开始转为稳定湍流；（2）若管内改为运动黏度为0.14cm2/s的某种液体，为保持层流流动，管中最大平均流速应为多少？解：（1）d=219-6×2=207mm=0.207m---------------------------------

3、--------1分Re=duρ/μ4000=0.207×u×998.2/(1.005×10-3)得：u=0.01945m/s----------------------------------------------------1分又体积流量qv=Au=πd2u/4=π×(0.207)2×0.01945/4=6.54×10-4m3/s----------------------------------------1分（2）u=0.14cm2/s=0.14×10-4m2/sRe=du/ν由2000=0.207u/0

4、.14×10-4得：u=0.135m/s--------------------------------------------------------2分3（20分）用泵将贮槽中温度为20℃的硝基苯（ρ=1200m3/kg，μ=2.1×10-3Pa·s）送往反应器中。每小时进料量为30×103kg，贮槽表面为常压，反应器保持9810Pa（表压）。管路为Φ89×4mm的钢管（λ=0.027），总长为45m，其中装有孔板流量计（ζ=8.25）一个，全开闸阀（ζ=0.17）两个和90标准弯头（ζ=0.75）4个。贮槽液

5、面与反应器入口管之间垂直距离为15m。求：泵消耗的功率。其中，泵的效率取0.65，贮槽液面视为稳定。（试题3附图）解：在贮槽液面1-1′及管出口内侧2-2′之间列柏努利方程，以1-1′面为高度基准面。∴-------------------4分其中，z1=0mz2=15mp1=0p2=9810Pa（表压）u1≈0-----4分又为湍流λ=0.027---------------------------------------------------------------------------------2分∴直

6、管阻力损失--2分又局部阻力系数为∑ζ=0.5+8.25+0.17×2+0.75×4=12.09∴-------------2分∴∑hf=∑hf直管+∑hf局部=13.67+11.02=24.69J/kg∴=181J/kg---------------------------------------------------------------------------2分∴泵所消耗的功率为：-------------4分4（20分）在间壁式换热器中用流量为1000kg/h入口温度为10℃的水将流量为1200kg/

7、h的油从200℃冷却到100℃。水和油逆流流动，水走管程，油走壳程，其对流传热系数分别为2000W/(m2.℃)和250W/(m2.℃)。水和油的平均比热为4.18kJ/(kg.K)和2.0kJ/(kg.K)。忽略管壁及污垢热阻。求：（1）水的出口温度；（2）所需的换热面积（K按平壁计算）。解：(1)G1Cp1(t2-t1)=G2Cp2(T1-T2)∴t2=67.4℃-----------------------------------------------------------------------4分(2

8、)Q=G2Cp2(T1-T2)=1200×2×100=24000KJ/h=6.67×104W---------4分平均温差⊿tm=(⊿t1-⊿t2)/2=[(200-67.4)+(100-10)]/2=111.3℃--------------------------------------------------------4分1/K=1/α1+1/α2=1