化工原理试题
6页1、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
2、。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
3、.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:, ; , , , , ; , , , , 。
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