化工原理习题集.ppt

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1、习题1：用离心泵将水池内水送至高位槽，两液面恒定，其流程如本题附图所示。输水管路直径为Φ55mm×2.5mm，系统的全部管路长27.64m，总的局部阻力损失可表示为。绝对粗糙度可取作0.068mm，汞柱压差计读数分别为R1=50mm及R2=1200mm，其他有关尺寸如图中标注。汞的密度为13600kg/m3,水的密度为1000kg/m3，黏度为1mpas。试求：(1)管内水流速(2)泵的轴功率(效率为71%)(3)A截面上的表压强pA(4)若泵的性能可用He=25－1.5×10－3Q2表示(He--m,Q–m3/h)。试问：若要求输送流量为30m3/h，继续选用此泵是否合适

2、？设摩擦系数不随流量的改变而变化。解:(1)由解得λu2=0.1028m2/s2（A）。设λ＝0.02，由(A)求得u=2.27m/s。由ε/d＝0.068/50=0.00136<0.005，Re=ρud/μ=1.135×105>4000,查表或代入式(1-60)可求得λ’=0.024。可见初设值偏小，需进行试差计算。设λ’＝0.024，由(A)求得u=2.07m/s。Re=ρud/μ=1.035×105查表或代入式(1-60)可求得λ’’=0.024。表明第二次所得结果较为准确。因此λ＝0.024，u=2.07m/s。(2)在1-1与2-2两截面间阻力损失：由连续方程得又

3、可得泵的轴功率为：(3)由(4)改变流量后，判断泵是否仍然适用：由已知条件可得管路特性方程：he=z＋[8(l+le)/(2gd5)](Q/3600)2=15+0.0234Q2又由离心泵特性方程He=25－1.5×10-3Q2且He=he，得Q＝20m3/h<30m3/h，即继续选用此泵不合适。据pC=pD，得习题2：在25℃下对每升水中含25g某种颗粒的悬浮液进行了两次过滤实验。根据实验数据整理各段时间间隔的与相应的q值。在直角坐标纸上以为纵轴、q为横轴，标绘出－q的阶梯形函数关系，再经各阶梯水平线段中点作直线，所得直线斜率及截距见下表。序号过滤压强差△pPas/

4、m2s/mI1.95×1051.764×104403II3.39×1051.192×104259试求：（1）各Δp下的过滤常数K、介质常数qe及θe及滤饼的压缩性指数s。(2)对此悬浮液（每升水中含25g某种颗粒的悬浮液）用具有26个框的BMS20/635-25板框压滤机进行过滤。在过滤机入口处滤浆的表压为3.39×105Pa，所用滤布与实验时的相同，浆料温度仍为25℃。每次待滤渣充满滤框后用清水横穿洗涤滤饼，洗水温度及表压与滤浆相同而其体积为滤液体积的8%。每次卸渣、清理、装合等辅助操作时间为15min。已知固相密度为2930kg/m3，液相密度按1000kg/m3考虑。

5、又测得湿饼密度为1930kg/m3。求此板框压滤机的生产能力（m3滤液/h）。解：由公式知直线斜率为2/K，截距为2qe/K，由此可求出K，qe。又根据可求出θe。结果列于下表。序号K（m2/s）qe（m3/m2）θe（s）I1.134×10－40.02284.58II1.678×10－40.02172.81再求滤饼的压缩性指数s：由对一定滤液，μ，r0，c均为常数，上式可写为两边取对数，并带入I,II实验的压强差及对应的过滤常数K，可求得s=0.3。过滤面积A=（0.635）2×2×26=21m2滤框总容积=（0.635）2×0.025×26=0.262m3已知1m3滤

6、饼的质量为1930kg，设其中含水xkg，则(1930-x)/2930+x/1000=1解得x=518kg故知1m3滤饼中的固相质量为1930－518=1412kg生成1m3滤饼所需的滤浆质量为1412×(1000＋25)/25=57892kg则1m3滤饼所对应的滤液质量为57892－1930=55962kg1m3滤饼所对应的滤液体积为55962/1000=55.962m3由此可知，滤框全部充满时的滤液体积为V=55.96×0.262=14.66m3又根据过滤方程V2+2VVe=KA2θ,并将已知的K=1.678×10-4m2/s,Ve=qeA=0.0217×21＝0.45

7、57m3及V=14.66m3代入，可得θ＝3085s。又最终过滤速度可得(dV/dθ)e=2.447×10-3m3/s。已知洗涤用水Vw＝0.08V=0.08×14.66＝1.173m3，且板式过滤机横穿洗涤时，洗涤速度为最终过滤速度的1/4，则又知θR=15×60＝900s，则生产能力Q=3600V/θc=3600V/(θ+θw+θR)=8.942m3（滤液）/h讨论：所得Q是否为最大生产能力？即所采用操作周期是否为最佳操作周期？此题Ve/V＝0.4557/14.66=0.031，故可不考虑过滤介质阻力。此时最佳