化工原理试题

化工原理试题1 .某流化床反应器上装有两个U管压差计，如图所示，测得R1=400mm, R2=50mm,指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3=50mm。试求A、B两处的表压强。解: 如图据静力学基本原则，1-1和2-2为等压面。由静力学基本方程式，得=7.16*103 Pa =6.05*104 Pa 所以，流化反应床中A处的表压强为7.16*103 Pa，B处的表压强为6.05*104 Pa。2 .常温的水在如图所示的管路中流动，为测量A、B两截面间的压力差，安装了两个串联的U形管压差计，指示液为汞。测压用的连接管中充满水。两U形管的连接管中，充满空气。若测压前两U形压差计的水银液面为同一高度，试推导A、B两点的压力差与液柱压力汁的读数之间的关系式。 解 设测压前两U形压差计的水银液面，距输水管中心线的距离为H。在等压面处因，由上两式求得因故 3.高位槽内的水面高于地面8m，水从108mm*4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按 算（不包括出口阻力损失），其中u为水在管内的流速，m/s。试计算：（1）A-A截面处水的流速；（2）水的流量以m3/h计。解： 取高位槽水面为上游截面1-1，取排出口内侧为下游截面2-2，并以地面为基准面，在两截面间列伯努利方程，即 式中，=0，P1=P2=Pa, ，又因高位槽截面比管道截面大得多，在体积流量相同的情况下，高位槽内水的流速比管道中水的流速小得多，故可认为u1=0，即 u=2.9 m/s 由连续性方程, 据题意, ,得出 d=0.108-0.04*2=0.1m 4.如图所示，有一高位槽输水系统，管径为 。已知水在管路中流动的机械能损失为 (u为管内流速)。试求水的流量为多少。欲使水的流量增加20%，应将高位槽水面升高多少米？ 解 ：管径，机械能损失(1) 以流出口截面处水平线为基准面， 水的流量 (2) 高位槽应升高 5 .直径为60mm*3mm的钢管用30mm厚的软木包扎，其外又用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁温度为-110，绝热层外表面温度为10。已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/(m·)，试求每米管长的冷量损失量。 解：已知r1=0.06/2=0.03m, r2=0.03+0.03=0.06m, r3=0.06+0.1=0.16m,t1=110, t3=10,=0.043 W/(m·), =0.07 W/(m·) 据多层热传导公式，可知 即每米管长的损失量为25W/m。6.某工厂用 的无缝钢管输送水蒸气，为了减少沿途的热损失，在管外包了两层绝热材料：第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热率为 ；第二层为厚30mm的石灰棉，其导热率为 。管内壁温度为 300，外层表面温度为40。管道长50m。试求管道的散热量。无缝钢管导热率为解： 已知：， 查表得： 其中：， ， ， 7在一单管程管壳式换热器中，用饱和蒸气加热原料油。温度为160的饱和蒸气在壳程冷凝（排出时为饱和液体），原料油在管程流动，并由20加热到106。管壳式换热器尺寸为：列管直径19mm*2mm、管长4m，共有25根管子。若换热器的传热量为125KW，蒸汽冷凝传热系数为7000 W/(m2·)，油侧污垢热阻可取为0.0005 m2·/W，管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。解：先按逆流方式计算平均温度差, =160-106=54 =160-20=140 由 , 可得 W/(m2·) 由管内侧对流传热计算公式 据题意，管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，则上式简化为 即 W/(m2·) 8.在一套管式换热器中，内管为 的钢管，内管中热水被冷却，热水流量为 ，进口温度为 90 ，出口为 60。环隙中冷却水进口温度为50，总传热系数 。试求：（1）冷却水用量；（2）并流流动时的平均温度差及所需的管子长度；（3）逆流流动时的平均温度差及所需的管子长度。解：， ； ， ， ， ， ； ， ， ， ， 。