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 05.8916.305.891231 gRPHA水=7.16*103 Pa 12gRPHAB4.0896.30.7=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
2、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21 122 1汞水 气2ARRpHggg 22 2汞水Bpgg因 ， 由 上 两 式 求 得22()水 气12汞 g2ABpR因 气 水习 题 1-10 附 图 习 题 1-19 附 图 故 水12汞 -2AB
3、pRg3.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fe hpugzWpugz 22121 1式中， =0，P 1=P2=Pa, ，又因高位槽截面比管道截面大得多，在体积流e 25.6hf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
4、，即2215.6ugz)8(9)(722 uu=2.9 m/s 由连续性方程, 2AuA据题意, , ,得出 2sm/9.d=0.108-0.04*2=0.1m4.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 ，.05dm25.6uhfhmudAVS/823609.2104.32.05dm24fh机 械 能 损 失245fuh(1) 以 流 出 口 截 面 处 水 平 线 为 基 准 面 ，,121200？ZmZuu2145g/Zu ms12 9816 4
5、623水 的 流 量 ./.Vqdu sh 22 33051871010 4(2) 1VVVq /246175 uums ()213Zg (.) .Zm21237581 981高 位 槽 应 升 高 m7185 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=0.1
6、6m,t1=110, t 3=10, =0.043 W/(m), =0.07 W/(m)12据多层热传导公式，可知mWrtLQ/2506.1ln7.03.6ln4.1)(ll)(2231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： ，1棉Km0.65W 1棉Km0.21W查表得： 4钢34231241lnlnlndddtlQ其中
7、： ，067ll12，32lnl23d1.0.9ll34，1mW2841.0365.240. lQk152847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 21tTt=160-20=
8、140 125401t1.6510.25170 4 3.90541lnl12ttmldnSii2713m由 , 可得mitKQiitSW/(m2) 953.071.42由管内侧对流传热计算公式oioismisiii dRdbK据题意，管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，则上式简化为oisiii1即 oisiii dRK019.750.2951W/(m2) 368.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： ，CkgJ186.4pc1221TcGtcQpp；12 hkg305086.46930 G ，C791Tt，12m81h0kg2KW，C6.3017ln5mt，23m71.6.0260918.4mtKQA；m1.37dL ，C45921 Tt，06， ，40402mt，23m31.606918.43tKQA。.21dL
