化工原理计算题
化工原理计算题
1、 如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。
送液管为φ45×2.5mm 的钢管，要求送液量为4.2m 3/h 。
设料液在管内的压头损失为1.4m（不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？其中：z1=h ，u1=0 p1=0(表压) He=oZ2=0 p2=0(表压)hf=1.4m将以上各值代入上式中，可确定高位槽液位的高度：计算结果表明，动能项数值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。
2、 如附图所示。
用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶，并经喷嘴喷出，水流量为35 m3/h 。
泵的入口管为φ108×4mm 无缝钢管，出口管为φ76×3 mm 无缝钢管。
池中水深为1.5m ，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。
水流经所有管路的能量损失为42 J/kg （不包括喷嘴），喷嘴入口处的表压为34 kPa 。
设泵的效率为60%，试求泵所需的功率.（水密度以1000kg/m3计）解: 取水池大液面为1-1’面，取喷嘴入口内侧为2-2’截面，取池底水平面为基准水平面，在1面与2面之间列柏努利方程由题 Z1=1.5 m; P1=0 (表压）； U1=0z2=20; u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s;P2= 34 Kpa (表压）; Wf=42 J/kg3、 例：在操作条件25oC 、101.3kPa 下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO2 10%（体积分数）的CO2 －空气混合气在一容器内充分接触。
（1）判断CO2的传质方向中，且用气相摩尔分数表示过程的推动力； （2）设压力增加到506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？并用液相分数表示过程的推动力？（3）若温度增加到60oC ，压力仍为506.5kPa ，则CO2的传质方向如何？解：（1）查表5-2得：25oC 、101.3kPa 下CO2 －水系统的E ＝166MPa ，则因y=0.10比较得y < y*所以CO2的传质方向是由液相向气相传递，为解吸过程。
化工原理的计算题(最终版)
真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。
∑-+++=+++10,2111200022f Hgu z g p H g u z g p ρρ 其中，z0=0，z1=16m ，p0= p1= 0（表压），u0=0，u1=02255225522210,1.23241806.010007.02081.914.302.08)(8g 2g 2vv v f q q q d l d lg u d l u d l H =+⨯⨯⨯=+=⋅+⋅=∑-）（排排入入排入πλλλ21.23241816vq H +=（2） He = 30-6×105×0.00412 = 19.914m ，Pa=Pe/=gHeqv/=1000×9.81×19.914×0.0041/0.65= 1232 W【2】将2×104 kg/h 、45℃氯苯用泵从反应器A 输送到高位槽B （如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15 m ，反应器液面上方维持26.7 kPa 的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为Ø76mm ×4mm 、长26.6m 的不锈钢管，摩擦系数为0.0293。
管线上有两个全开的闸阀ζ1 = 0.17、5个90°标准弯头ζ2 = 0.75。
45℃氯苯的密度为1075 kg/m3，粘度为6.5×10-4 Pa ·s 。
若泵轴功率为1.86kW ，求泵效率。
解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面，∑-+++=+++21,2222211122f e H g u z g pH g u z g p ρρP 133410168.536001075102--⋅⨯=⨯⨯=s m q V123242.1068.0410168.5--⋅=⨯⨯=s m u π54106.1105.6107542.1068.0⨯=⨯⨯⨯=-e R∑-+++-=21,222122f e Hgu z g p p H ρ弯闸进局局直，,,,,,,21,52f f f f f f f H H H H H H H++=+=∑-m g u d l H f 178.181.9242.1068.06.260293.0222,=⨯⨯⨯=⋅=λ直mH f 4717.081.9242.1)75.0517.025.0(2,=⨯⨯⨯+⨯+=局4717.0178.181.9242.11581.9107510)7.263.101(23++⨯++⨯⨯-=e H =23.83m%9.691086.11030.133=⨯⨯==a e P P η【3】如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为100m ，压力表之后管路长度为80m ，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ，水的密度为1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h （1）整个管路的阻力损失，J/kg ；（2）泵的轴功率，kW 。
化工原理计算题
化工原理试卷（计算题）班级姓名分数一、计算题( 共43题320分)1. 5 分(2823)如图，用泵将15 ℃的水从水池送至一敞口储槽中。
储槽水面与水池液面相距10 m，水面高度均保持不变。
输水管内径为68 mm，管道阻力造成的总能量损失为20 J·kg-1，试问泵需给每千克的水提供多少能量？2. 10 分(3758)一单程列管换热器, 平均传热面积A为200 m2。
310 ℃的某气体流过壳程，被加热到445 ℃, 另一种580 ℃的气体作为加热介质流过管程, 冷热气体呈逆流流动。
冷热气体质量流量分别为8000 kg·h-1和5000 kg·h-1, 平均比定压热容均为1.05 kJ·kg-1·K-1。
如果换热器的热损失按壳程实际获得热量的10%计算, 试求该换热器的总传热系数。
3. 5 分(2466)已知20℃水在φ109 mm×4.5 mm的导管中作连续定态流动（如图所示）,流速为3.0 m·s-1。
液面上方的压强p=100 kPa。
液面至导管中心的距离为4 m，求A点的表压强为多少千帕？（20℃水的密度ρ=1000 kg·m-3）。
4. 10 分(3711)在一列管式换热器中进行冷、热流体的热交换, 并采用逆流操作。
热流体的进、出口温度分别为120 ℃和70 ℃,冷流体的进、出口温度分别为20 ℃和60 ℃。
该换热器使用一段时间后,由于污垢热阻的影响,热流体的出口温度上升至80 ℃。
设冷、热流体的流量、进出口温度及物性均保持不变,试求:污垢层热阻占原总热阻的百分比?5. 10 分(4951)某连续精馏塔在常压下分离甲醇水溶液。
原料以泡点温度进塔，已知操作线方程如下：精馏段：y n +1=0.630 x n+0.361提馏段：y m +1=1.805 x m-0.00966试求该塔的回流比及进料液、馏出液与残液的组成。
化工原理计算题
1.设计一台常压操作的填料塔，用清水吸收焦炉气中的氨，操作条件下的平衡关系为y＝1.2x，气体流率为4480m3/㎡·h，入塔气体浓度为10g/N m3，要求回收率为95％，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相体积总传质系数为Kya ＝200kmol/ m3h。
试求：①水用量（m3/㎡·h）（取ρ水1000kg/ m3）；②出塔溶液中氨的浓度（mol％）；③填料层高度（m）；解：①y1＝（10×10-3/17）/（1/22.4）＝0.0132y2＝Y1（1-η）＝0.0132（1-0.95）＝6.59×10-4（L/G）min＝（y1－y2）/（y1/m）＝η·m＝0.95×1.2＝1.14L/G＝1.5（L/G）min＝1.5×1.14＝1.71 G＝4480/22.4＝200Kmol/㎡·hL＝1.71×200＝342 Kmol/㎡·h＝342×18/1000＝6.16m3/㎡·h②X1＝（y1－y2）/（L/G）＝（0.0132-6.59×10-4）/1.71＝0.00733＝0.733％③H OG＝G/Kya＝200/200＝1m S＝m/（L/G）＝1.2/1.71＝0.702N OG＝1/（1-S）Ln[（1－S）y1/y2＋S]＝6.37 h＝6.73m2.用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。
两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表P1读数为600mmHg （真），泵进口处真空表P2读数为294mmHg（真）。
出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0＝70mm，流量系数α＝0.7，U形水银压差计读数R＝170mm。
已知管路总能量损失为44J/Kg，试求：（1）出口管路中水的流速。
（2）泵出口处压力表P3（与图对应）的指示值为多少？（已知P2与P3相距0.1m）解：（1）因为V＝αA（2ρΔP/ρ2）0.5＝αA（2ΔP/ρ）0.5ΔP＝Rg（ρo－ρ）＝0.17×9.81×（13600-1000）＝2.1×104V＝0.7（Л/4）×（0.07）2（2.1×104）×2/1000）0.5＝0.7×0.785×（0.07）2（4.2×10）0.5＝0.0174m3/s 所以U＝V/（0.785d2）＝0.0174/（0.785×0.12）＝2.22m/s （2）选低位水池的水平为基准面，取1-1、2-2两截面建立柏努力方程：Z1＋（P1/ρg）+(U12/2g)＋H＝Z2＋（P2/ρg）＋（u22/2g）＋∑hf′u1＝u2＝0 Z1＝0 P2/ρg≈0所以H＝Z2+∑hf′-（P1/ρg）=10+(44/9.81)+0.6×13.6＝22.7mmH2O再选泵入口管所在面为基面，取3-3、4-4两截面建立柏努力方程：Z3＋（P3/ρg）＋(U32/2g)＋H＝Z4＋（P4/ρg）＋(U42/2g)＝H－h0－（u42－U32）/2g＋H真（u42－U32）/2g≈0P4＝ρg（H－ho）＋H真）＝1000×9.8（22.7－0.1－0.294×13.6）＝1.8×105Pa ＝1.8大气压（表）P3＝1.8kg/cm2（表）泵出口处的指示值为1.8kg/cm23.有一套管换热器，由内管为Ф54×2mm，套管为Ф116×4mm的钢管组成。
《化工原理I》计算试题_答案.
1. （20分）如图所示，油在光滑管中以u=2m/s 的速度流动，油的密度ρ=920kg/m3，管长L=3m ，直径d=50mm ，水银压差计测得R=15.0mm 。
试求： （1）油在管中的流动形态； （2）油的粘度；（3）若保持相同的平均流速反向流动，压差计读数有何变化？层流：λ=64/R e ；湍流：λ=0.3164/R e 0.25。
解：（1）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面∑+++=++f h u p gZ u p gZ 2222222111ρρ()g Z Z p p h f 2121-+-=∑ρp D = p Dp C = p 2 +（Z 2 – Z A ）ρg + R ρ0gp D = p 1 + （Z 1 – Z 2）ρg +（Z 2 – Z B ）ρg + R ρg p 1 – p 2 = R （ρ0 -ρ）g -（Z 1 – Z 2）ρg R （ρ0 -ρ）g = p 1 – p 2 +（Z 1 – Z 2）ρg03.281.992092013600015.00=⨯-⨯=-=∑g Rh f ρρρ（J/kg ） 设管中为湍流：25.0Re 3164.0=λ03.22Re 3164.02225.02=⋅⋅=⋅⋅=∑u d L u d L h f λ7034.182205.0303.23164.0Re225.0=⨯⨯= Re = 1.224×105 > 2000 （湍流）∴ 油在管中为湍流流动 （8分） （2） 510224.1Re ⨯==μρdu()7516.010516.710224.1920205.045=⋅⨯=⨯⨯⨯=-s Pa μ（cP ） （4分） （3）列1截面和2截面间柏努利方程，取2截面为基准面∑'+++=++f h u p gZ u p gZ 2221112222ρρ()221212u d L g Z Z p p h f⋅⋅=-+-='∑λρ∴ ∑h f ′= ∑h f∵ |Z 2 – Z 1| = |Z 1 – Z 2| ∴ |p 2 – p 1| = |p 1 – p 2|即压差计读数R 不变，但左边低右边高。
化工原理计算题
第五章习题181）求x 1尽量用操作线方程 G(y 1-y 2)=L(x 1-x 2) y 1=0.04 x 2=0 η=(y 1-y 2)/y 1=0.96413.1)//()(6.1)/(6.1/0016.004.004.0)1(2121min 12=--===⨯=-=x m y y y G L G L y y ηM m =∑M i y ikmoLkg M m /52.282996.01704.0=⨯+⨯= )/(01227.052.28/35.02s m kmol G ∙==)/(017338.0413.12s m kmol GL ∙==G(y 1-y 2)=L(x 1-x 2)0272.0/)(/1121=-=x x y y G Lm K G H yaOG 2853.0043.0/01227.0/)2===m OG y y y N ∆-=/)(210016.00272.092.004.0ln0016.0)0272.092.004.0(ln )(211211⨯--⨯-=---=∆y mx y y mx y y mmN H H N OG OG OG 83.141.62853.041.6=⨯=∙=∴=∴注意：● 若D=0.5m,G ’=10Nm 3/h G ’=10/(22.4*3600) kmol/s G=G ’/(πD 2/4) kmol/m 2s● 若D=0.5m,G ’=10kg/h, y 1=0.015 M m =∑M i y i=M 2*(1-0.015)+ M 1*0.015G=G ’/[3600M m (πD 2/4)] kmol/m 2s ● 若D=0.5m,20℃,1atm, G ’=480m 3/hG ’=480*273/(293*22.4) G=G ’/[(πD 2/4) *3600] kmol/m 2sy=1g/m 3=(1/M)/(1000/22.4) (标准态)22）以清水在填料塔内逆流吸收空气～二氧化硫混合气中的，总压为1 ，温度为20℃，填料层高为4m 。
化工原理计算题
《化工原理》试题参考答案－计算题 《化工原理》计算题1二、 某离心泵在作性能试验时以恒定转速打水，当流量为75m 3/h 时，泵吸入口真空表读数为0.030MPa ，泵压出口处压强计读数为0.30MPa 。
两测压点的位差不计，泵进出口的管径相同，测得此时泵的轴功率为10.6kW, 试求：（1）该泵的扬程He ；（10分） （2）该泵的效率。
（6分）解：（1）选取泵吸入口处的截面为截面1-1，泵压出口处截面为截面2-2； 列机械能衡算式：2212222211Z H Z gu gP e gu gP ++=+++ρρ根据题意，已知：P 1= -0.03MPa=-3×104Pa （表）， P 2=0.30MPa=-3×105Pa （表），u 1=u 2，Z 1=Z 2，代入上式：122212212H Z Z gu u gP P e -++=--ρ980733000000807.91000)103(10345=++=⨯⨯--⨯ =33.65m（2）Pe=ρgHe.qv=1000×9.807×33.65×75/3600 =6875W=6.875kW η=Pe/P ×100%=(6.875/10.6)×100%=64.9% 答：该泵的扬程为33.65m ；泵的效率为64.9%。
二、 某压滤机作恒压过滤，过滤10min 得滤液5L ，再过滤10min 又得滤液3L ，试问：如果继续过滤10min ，又可得滤液多少L ？（13分） 解：对恒压过滤，有：V 2＋2VeV ＝KA 2τ据题意，知：τ1＝10min时, V1＝5L；τ2＝20min时, V2＝8L；代入上式：52＋10Ve＝10KA2 (1)82＋16Ve＝20KA2 (2)联立上式，解得：Ve=3.5,KA2＝6即：V2+7V＝6ττ3＝10+10+10＝30min时，代人，得V3＝10.37LΔV＝10.37-5-3＝2.37L答：再过滤10min.后又得滤液2.37L。
化工原理计算18题
1.含量为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时氨平衡的分压为1.66kPa ，氨水上方的总压强为常压，在此含量下相平衡关系服从亨利定律，氨水的密度可近似取1000kg/m 3，试求算亨利系数E 、H 和m 的数值各是多少？解: (1)由 A A Ex p =*可得 k P a x p E AA 3.8302.0666.1*===(2) 取1kmol 氨水为基准,其中含0.98kmol 水与0.02kmol 氨,总摩尔体积为 k m o l m MMV NHOH /02.098.0332ρ+=氨水的总摩尔浓度为3/6.551702.01898.0100002.098.0132m kmol MMV c NHOH =⨯+⨯=+==ρ氨的摩尔浓度 A A cx c = 由 Hc pA A=*,可得 )./(667.03.836.55**m kN kmol Ec pcx pc H AA AA =====(3)由 822.03.1013.83===PE m =2.101.33kPa 、20℃时，氧气在水中的溶解度可用P o2=4.06×106x,表示，式中P O2为氧在气相中的分压，kPa ，x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。
解：氧在空气中的摩尔分率为0.21,故6661024.51006.427.211006.427.2121.03.101-⨯=⨯=⨯==⨯==p x kPaPy p在本题浓度范围内亨利定律适用 由p EMHp c EMH ssρρ==⇒=*查附录表1可知20℃时氧在水中的亨利系数E=4.06×106kPa ,因x 值甚小,所以溶液密度可按纯水计算,即取ρ=1000kg/m 3,所以单位体积溶液中的溶质的摩尔浓度为346*/1091.227.21181006.41000m kmol p EMc s-⨯=⨯⨯⨯==ρ则每立方米溶解氧气质量为32*/31.932m gO c =∙3.一直径为25mm 的萘球悬挂于静止空气中，进行分子扩散。
化工原理下册计算考试试题
精馏计算题5. 在连续精馏塔中分离二硫化碳（A ）和四氯化碳（B ）混合液，原料液流量为10000kg/h 、组成为0.3（质量分数，下同）。
若要求釜残液组成不大于0.05，二硫化碳回收率为88%，试求馏出液流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。
6．在连续精馏塔中分离两组分混合液，已知进料液量为100kmol/h 、组成为0.45（摩尔分数，下同）。
饱和液体进料；操作回流比为2.6，馏出液组成为0.96，釜残液组成为0.02，试求：⑴易挥发组分的回收率； （2）精馏段操作线方程； （3）提馏段操作线方程；7.在连续精馏塔中分离两组理想溶液，原料液流量为100kmol/h ，泡点进料。
精馏段操作线方程和提馏段操作方程分别为263.0723.0+=x y 和 018.025.1-=x y试求精馏段和提馏段上升蒸气量。
9. 在常压连续精馏塔中分离含苯0.4（摩尔分数，下同）的苯——甲苯混合液。
饱和液体进料，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.06。
塔顶采用混凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5倍。
在操作条件下，物系的平均相对挥发度为2.47。
试求理论板数和进料位置。
10. 在连续的精馏塔中，分离两组理想溶液。
已知原料组成为0.3（摩尔分数，下同），泡点进料，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.05，操作回流比为2.5，试写出精馏段操作线方程和提馏段操作线方程。
11. 在连续的精馏塔中分离理想溶液，原料液组成为0.35（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.95，回流比取为最小回流比的1.3倍，物系的平均相对挥发度为2.0，试求以下两种进料情况下的操作回流比。
（1）饱和蒸汽进料； （2）饱和液体进料；参考答案5. D=35.7kmol/h , 97.0=D x6.(1)%59.97=D η(2)267.0722.01+=+n n x y ；(30066.0329.1//1-=+m m x y 7.h kmol V V /5.189/==10. 257.0714.01+=+n n x y0343.0685.1//1-=+m m x y 11.(1)R=5.65 (2)R=3.29 吸收★习题1常压逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分A 。
化工原理计算试题
离心泵的计算1计算题 j01b10029如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化?计算题 j01b10029 (题分：20)(1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s，u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/sp A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh=(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3=5415 Pa(2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2=(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2=(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2=11.2 J/kg即∆p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa换成mmHg: ∑H f=∆p f/(ρHg⋅g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81)=0.0839 mHg=83.9 mmHg(3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵u A、u B、∑h f均不变，故 (ρi－ρ)gR’/ρ之值不变即R’不变，R’=R=20 mm水平放置时p A-p B = (13.6-1)⨯103⨯9.81⨯0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。
化工原理计算题例题
三 计算题1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。
求：（1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。
解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知，s m A Vu s /12.2)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑λ （2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑又 s kg V W s s /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N e s e 5.1381=⨯=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求： （1）两槽液面的高度差H 为多少？ （2）泵所需的实际功率为多少kW ？ （3）真空表的读数为多少kgf/cm 2？解：（1）两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：∑-+++=++32,323222222f h p u gH p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+= （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0， H=29.4m代入方程求得： W e =298.64J/kg ， s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ 故 w W W N e s e 4.2986=⨯=， η=70%， kw N N e 27.4==η（3）真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：∑-+++=+++10,1211020022f h p u gH p u gH ρρ 其中，∑=-kg J hf /96.110,, H 0=0， u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,u 1=2.205m/s代入上式得， 2421/525.01015.5)96.12205.28.481.9(1000cm kgf Pap -=⨯-=++⨯-= 3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽水位维持恒定。
化工原理计算题
化工原理计算题计算题一.输水系统将敞开容器中的水作为吸收剂输送至吸收塔顶部。
储罐水面至塔顶喷嘴的垂直距离为38m，塔内表面压力为4mh2o柱φ，100*5钢管输送，管道内孔板流量计两侧连接的U形管差压表读数为r=158mmhg。
已知：孔径d0=0.045m，孔板流量系数C0=0.7，sh2o=1，HF=3mh2o柱，泵效率η=0.75，计算泵所需的轴功率PA。
2.用离心泵将水池中的水送到高位槽,高位槽和水池均为敞口容器,高位槽水面高出池面50m,采用φ100*5的管道输送,泵的送水量为34m3/h，输送过程中管路磨擦阻力损失为2.4m,若泵的效率为60%,计算泵所需的实际功率pa。
3.一输水系统，用泵从水池送水到高位槽，水池和高位槽均为敞口容器，水池到泵入口处的垂直距离为4.8m，水池到泵出口处的垂直距离为5m，要求qv=36m3/h，管道为φ80*2的钢管，已知泵前的进水管道的阻力压头损失为hf1=0.2m水柱，出水管道的阻力压头损失为hf2=0.5m水柱，泵出口处压强计的读数为2.5at，sh2o=1。
试求：①水池到高位槽的垂直距离h。
②泵所需的实际功率pa(η=0.7)。
4.两种液体在套管式换热器中进行逆流换热，冷热流体的传热系数α均为600W/m2k，其中热流体从150℃降至70℃，其相对密度S1=1，体积流量qv1=0.001m/s，比热CP1=3*10J/kg k，冷流体从30℃上升到80℃；换热器采用壁厚5mm的钢管。
管壁很薄，可以视为导热系数λ=50w/m.k的平面壁。
找到所需的传热面积。
1三032.53h214.8m5m5.在逆流换热器中，使用初始温度为30℃的水将1.25kg/s的液体（CP=1.7kj/（kg*k），密度为850kg/m3）从80℃冷却到40℃。
换热器管直径为φ25*2.5mm，水进入管内。
水侧和液侧的传热系数分别为0.95和1.50KW/（M2*k），污垢热阻忽略不计。
计算题1 化工原理
E 0.485 10 4 ye mx x 0.01 0.48 P 101.33 y ye 传质过程为解吸，SO 2由液相向气相转移
2015年1月1日
1
例题
• 2.查P81表2-1，得SO2在101.33kPa、0℃ 4kPa，则： 时亨利系数 E =0.167 × 10 4 E 0.167 10
ye mx y ye P 101.33 传质过程为吸收，SO 2由气相向液相转移 x 0.01 0.16
• 3.查P81 ，得 E表2-1 0.485 10 4 SO2在101.33kPa、 ye mx x 0.01 0.24 4kPa，则： 30℃时亨利系数 E =0.485 × 10 P 202.6
y ye 传质过程为吸收， SO 2由气相向液相转移 y 0.3 202.6 xe 0.013 4 m 0.485 10 气相推动力：y ye 0.3 0.24 0.06 液相推动力：xe x 0.013 0.01 0.003
2015年1月1日 2
例题
【例】在总压101.3kPa，温度30℃的条件下, SO2摩尔分率为0.3的混合气体
与SO2摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试问：
1、SO2的传质方向； 2、其它条件不变，温度降到0℃时SO2的传质方向； 3、其它条件不变，总压提高到202.6kPa时S传质推动力。
化工原理计算试题 (1)
离心泵的计算1计算题j01b10029如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化?计算题j01b10029 (题分：20)(1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s，u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/sp A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh=(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3=5415 Pa(2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2=(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2=(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2=11.2 J/kg即∆p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa换成mmHg: ∑H f=∆p f/(ρHg⋅g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81)=0.0839 mHg=83.9 mmHg(3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变即R’不变，R’=R=20 mm水平放置时p A-p B = (13.6-1)⨯103⨯9.81⨯0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。
化工原理计算题例题
三 计算题1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ，管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。
求：（1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。
解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知，s m A V u s /12.2)405.03600(152=⨯⨯==π 则kg J u d l h f /1.135212.205.010003.0222=⨯⨯=⋅⋅=∑λ （2）泵轴功率，kw ；在贮槽液面0-0´与高位槽液面1-1´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++10,121020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+⨯=+=∑又 s kg V W s s /17.41000360015=⨯==ρ 故 w W W N e s e 5.1381=⨯=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。
当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为 1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为 4.9J/kg ，压力表读数为 2.452×H=20m H 1=2m105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求： （1）两槽液面的高度差H 为多少？ （2）泵所需的实际功率为多少kW ？ （3）真空表的读数为多少kgf/cm 2？解：（1）两槽液面的高度差H在压力表所在截面2-2´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，得：∑-+++=++32,323222222f h p u gH p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s代入上式得： m H 74.2981.99.481.9100010452.281.92205.2552=-⨯⨯+⨯+= （2）泵所需的实际功率在贮槽液面0-0´与高位槽液面3-3´间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有：∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρρ 其中， ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0， H=29.4m代入方程求得： W e =298.64J/kg ， s kg V W s s /101000360036=⨯==ρ 故 w W W N e s e 4.2986=⨯=， η=70%， kw N N e 27.4==η（3）真空表的读数在贮槽液面0-0´与真空表截面1-1´间列柏努利方程，有：∑-+++=+++10,1211020022f h p u gH p u gH ρρ 其中，∑=-kg J hf /96.110,, H 0=0， u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,u1=2.205m/s代入上式得，24 21/525.01015.5)96.12205.28.481.9( 1000cm kgf Pap -=⨯-=++⨯-=3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。
化工原理计算题
⑵若泵的轴功率为800W，效率为62%，求AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率。
已知:
操作条件下液体的密度为870kg/m ,U形管中的指示液为汞,其密度为13600kg/m。
有二个敞口水槽，其底部用一水管相连,水从一水槽经水管流入另一水槽,水管内径
0.1m,管长100m,管路中有两个90°弯头,一个全开球阀,如将球阀拆除,而管长及液面差H等其他条件均保持不变,试问管路中的流量能增加百分之几?设摩擦系数λ为常数,λ=0.023,90°弯头阻力系数ξ=0.75，全开球阀阻力系数ξ=6.4。
水平
1、2，管径d =d /2，管道1长为100m，已知流体在管道1中的雷诺数(Re) =1800，今测得某流体流经管道１的压强降为0.64(m液柱)，流经管道２的压强降为64(m液柱)，试计算管道２的长度(设局部阻力可略去)。(各5分)
如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×4mm，长2m的钢管。
以复式水银压差计测量某密闭容器内的压力P。已知各液面标高分别为△1=2.6m，△2=0.3m，△3=1.5m，△4=0.5米,△5=3.0米。求此密闭容器水面上方的压强p (kN/m )(表压)
水在管内流动，截面1处管内径为0.2m，流速为0.5m/s，由于水的压强产生水柱高1m;截面2处管内径为0.1m。若忽略水由1至2处的阻力损失，试计算截面
性能曲线可以近似地用直线H=124.5-0.392Q表示,此处H为泵的扬程m,Q为泵的流量m /h,
泵的转速为2900r.p.m.，管子摩擦系数可取为λ=0.025，水的密度ρ=1000kg/m。
⑴核算一下此泵能否满足要求。
⑵如在Q=90m /h时泵的效率可取为68%，求泵的轴功率，如用阀门进行调节，由于阀门关
化工原理下计算题
吸收1．在一内径为0.8m、填料塔高度为4m的吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质组分。
吸收塔操作压强为101.33kPa、温度为20℃，混合气体积流量为1000 m3/h，进塔气相组成为0.05，出塔气相组成为0.01（均为摩尔分数）。
吸收剂用量为96kmol/h。
操作条件下相平衡关系为Y*=2X（X、Y为摩尔比），试求：（1）吸收剂用量为最小吸收剂用量的倍数；（2）气相体积吸收总系数KGa, kmol/(m3•h•kPa)解：（1）最小吸收剂用量可用下式计算：L min =V(Y1-Y2)/[(Y1/m)-Y2]其中：Y1=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.0526Y 2=y2/(1-y2)=0.01/(1-0.01)=0.0101X2=0 m=2惰性气体摩尔流量为：V=（V//22.4）×[273/(273+t)]×(1- y1)=（1000/22.4）×（273/293×）(1-0.05)=39.5kmol/hLmin=39.5×(0.0526-0.0101)/[ (0.0526/2)-0]=64 kmol/hL/ Lmin=96/64=1.5(2) Kyɑ=V(Y1-Y2)/ZΩΔYm其中：Ω=（3.14/4）×0.82=0.502m2Z=4m ΔYm= (ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)因出塔液相组成为：X1=（V /L）(Y1-Y2)+X2=（39.5/96）×（0.0526-0.0101）+0=0.0175ΔY1=Y1-mX1=0.0526-2×0.0175=0.0176ΔY2=Y2-mX2=0.0101ΔYm=(0.0176-0.0101)/ln(0.0176/0.0101)=0.0135因ΔY1/ΔY2=0.0176/0.0101=1.74‹2，ΔYm也可用算术平均值运算，即ΔYm=(Y1+Y2)/2=(0.0176+0.0101)/2=0.0139Kyɑ=39.5×（0.0526-0.0101）/（4×0.502×0.0135）=61.9 kmol/(m3•h)KGɑ= Kyɑ/P=61.9/101.33=0.611 kmol/(m3•h•kPa)2、在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质组分A。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
流体流动、流体输送机械习题主要计算公式:1、流体静力学基本方程式：P P°gh或z 气常数2、流体的速度、体积流量、质量流量及质量流速之间的关系：不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程:6、摩擦因数（系数）层流（R e 2000）:层流时直管摩擦阻力：64 64 R e duh f 32 lug d2湍流R e 3 103 ~105，且在光滑管内流动时:q v uA圆管:q m q v uAq m q vA3、稳定流动时的连续性方程:uA对任一截面：q m 常数对不可压缩流体: 4、柏努利方程：2U i P i uA常数gZ22u1P1 2 u?gz12W e gz222u PW e g z h f或2h fh f5、流体通过直管的摩擦阻力：l_u^ d 2 P211、 毕托管(皮托管) 12、 孔板流量计：q v C °A 0,2gR(p p0.3164柏拉修斯 (Blasius )式7、局部阻力计算 hf 2 l e U(1)当量长度法 hfu 2(2)阻力系数法 &流体输送设备消耗的功率 Pe p gqH nQ m W eF e p gqn9、并联管路 V V V 2 V 3hf 1 h f2 h f 3 h fA—vV 1AZV 2AV 3/ B ]1 10、分支管路 01 2gZ oP)2U 1U 2 gZ 2gZ ihf0 1hf0 2常数2gR( p p13、离心泵的安装高度（防止汽蚀） （1）允许吸上真空（高）度HS :是指泵入口处P1可允许达到的最高真空度，其表达式为: P PH S 冬上 pgHS —离心泵的允许吸上真空高度, m 液柱；Pa — 大气压，N/m2； —被输送液体的密度，kg/m3 如图，以贮槽液面为基准，列出槽面0—0与泵入口 则： H gP a P i2U12gH f(a )HgH S2U12gH f此式用于计算泵的安装高度U12 Ui管件Hf(2)汽蚀余量 2业） g 2g静压头动压头 将此式代入上面的（Pv (P 1Pva ）式中, 有: Hg豆pg习题： 1、用离心泵将池中水送到高位槽，已知管路总长 100m （包括当量长），其中压力表后为80m ，管路摩 擦系数，管内径0.05m ,当流量为10m3/h 时泵效率 为80%,求：（1）泵的轴功率；（2）压力表读数。
（取?=1000kg/m3） 解：（1）如图取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列Hf 1柏努利方程:(2)以3-3截面为基准，在3-3、2-2截面间列柏努利方程:2、欲用离心泵将20r水以30m3/h的流量由水池打到敞口高位槽，两液面均保持不变，液面高差为18m, 泵的吸入口在水池上方2m处，泵的吸入管路全部阻力为1m水柱，压出管路全部阻力为3m水柱，泵效率60%。
求：(1)泵的轴功率；(2)若允许吸上真空高度为5m,用上述安装高gZ iP l 2 U i2W e gZ2P2 2U22W fQ z 0； z2 2 18 20m; 5 P2； U iU2 0W e gZ2 W f W fl l e U2d 2q vd2410/36000.785 0.0521.415m/s]W fl l e U2d 20.0252100 1.4150.05 250.06[ J / kg]W e gZ2 W f 9.81 20 50.06 246.26[J/kg]有效功率P e q m W e q v W e 1000 246.263600684[J /s] 轴功率P空空a80%855[J /s]gz32Pa U32gz2P2 2U2 Wf 3 2Q Z3 0; z218m; p20; u20; u3 u 1.415m/ sgz3 W f 3 2Wf 3 2l l e u2d 20.025800.0521.415240.04[J / kg]E Lgz3Wf 3 2u29.81 18 40.04 于215.6[J/kg]1度是否合适？ （ ？=1000kg/m3;动压头可略）解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为基准列柏努利方程:2P 1 U 1P 2 2U pZ 1H eZ 2g 2gg 2g已知.Z 1 0, Z 2 18m, p 1 P2U U 2 0H e z 2h f1 2 18 1 3 22(m)泵的轴功率:P e 込^3022 10009.812997.53kw 3600 60%3、如图所示，已知管内径d=50mm ,在正常输水 中管总长（包括当量长）为60m ,摩擦系数为， 泵的性能曲线方程是H 19 0.88q^。
问：（1）流量为10m3/h 时输送每立方米的水需 外加功为多少？此泵是否可以胜任？（2）当调节阀门使流量减到 8m3/h 时，泵的轴 功将如何变化？（不考虑泵效率改变） 解：（1）如图，取1-1、2-2截面，以1-1截面为 基准列柏努利方程式：(2)H g2H s U 1H f 5 0 1 4( m)2gH g2m, 安装咼度合适。
P 1 2U 1 P 22U2hg 乙W e 2gz 2hf1 22 Z 1 0; Z 2 10m ; P 1 P 2; U 1U 2 0W e gz 2h f1 2q v 10/3600 -d 2 4 0.785 0.0521.415[m/s]hf 1 2l l e U 2d 20.02360 0.0521.415 227.6[J / kg]P a1 2W e gz2h f1 29.81 10 27.6 125.7[J/kg]即每千克质量水需要功，每m3水需要x 103J，或H H 需 故泵可以胜任P gq v H选截面1-1、2-2，以1-1截面为基准列柏努利方程式:P 1 2 U 1 H e Z 2P 2 2U 2h f1 2z2g 2g ggz0； Z 220m ; P 1P 2；U 1 u 22u2.272H e Z 2 h f1 220 25OHor no20 2526.6[m]2g2 9.81H 30.8m H e 可用刻附图所示，用泵将It 槽中的棊油品以4ta 讪的潦量输送至高便槽，两槽的脱也恒定卜 且MS 2Qm,输送管rtiJ /jlOCmm,管予总也为45m （包括所寺局部阻力的当宣长度人已 加诫品S90kgm\粘度為0 试计算泵所盂凶点效功率，v 40/解："二一^-二人聲九41帥"*0.785x0 1-■此时需要压头为： H 需W e125.712.8[J/N] 12.8[m]g9.81泵在此时可提供的压头为: H 19 0.88 100'813.4[m]当q v38m / h 时:19 0.8880.814.4[m] 巳改 H q v g/ Hq v g/H q v Hq v巳原即变化后轴功率是原来的倍 14.4 813.4 100.86或巳改H q v Hq v或 巳原Hq v即变化后轴功率降低了 14%。
4、从水池用离心泵向高位槽送水，要求水的流量为 18m 3/h ,已知进出泵的输水管为 O x mm 的钢管, 高位槽水面距水池面高 20m ，全管线总阻力损失为 25倍动压头 14.4 8 13.4 1013.4 1014%q v 20m 3/h,H今有一台离心泵，其性能为30.8m,0.62 （最高效率点），问此泵能否用？ 解：管内流速： q vud 218/36003.14(60 2 3.5)2 . [m S]4 ( 1000)91A = 20 x 9.81 +11L2 = 307.4J / kg浪 Uy H 卩「p 二 307.4 x 4%6OO X890 = 3039公护电3.04kW传热1、现测定一传热面积为2m2的列管式换热器的总传热系数K值。
已知热水走管程，测得其流量为1500kg/h，进口温度为80C，出口温度为50C ；冷水走壳程，测得进口温度为15C，出口温度为30C，逆流流动。
(取水的比热cp= x 103J/kg • K)解：换热器的传热量：Q= qmcp(T2—T1) = 1500/3600XX 103X (80- 50)=传热温度差△ tm：热流体80 - 50冷流体30 ・15△ t仁50,△ t2=35匕502t235传热温度差△ tm可用算数平均值：t m 50 3542.532、一列管换热器，由 © 25X 2mm 的126根不锈 钢管组成。
平 均比热为4187J/kg 「C 的某溶液在管内作湍流流动，其流量为 15000kg/h,并由20C 加热 到80C,温度为110C 的饱和水蒸汽在壳方冷凝。
已知单管程时管壁对溶液的传 热系数a i 为520W/m2 •C,蒸汽对管壁的传热系数 a 0为x 104W/m2・C,不 锈钢管的导热系数 入二17W/m ・C,忽略垢层热阻和热损失。
试求：（1）管程为单程时的列管长度（有效长度，下同）（2）管程为4程时的列管长度（总管数不变，仍为126根）（总传热系数：丄丄d mp 丄弘以管平均面积为基准，Kidi 0d 。
）解：（1）传热量：Q = qmcp （t2—11）=15000/3600X 4187X （80— 20）〜x 106W总传热系数：（以管平均面积为基准）A m n d mL ；7Q A t m2 425615W/m 21 1 d mK i d i£ d m11 23 0 d °K 520 21 0.00217 1.16 1 104 23 25 解得：K = m2 •C 对数平均温差：110 20 110 80 △ t1 90△ t2 30t mt 1In上2t 1t 290 30 ln 90 30 54.61C传热面积:KA m t mA mQ Ki m105 106434.19 54.61244.28m 2列管长度:A mn d m44.28 126 3.140.0234.87m（2）管程为 强制湍流时： 4程A有 i（4 程）=a i （单程）=x 520= m2 •C J4程时：K1 d m b 1 d m 1 1 23 i d i0 d 0K1576.34 21 123417 1.16 104250.00234程时，只是a i变大：a i =（入/d）, u 变大，Re= du p / 变大 =1/4A （单程），贝U: 4程时u z=4u （单程）K =m2•C△ t1 = 88 △ t2 = 23LA 亿141.88m4程列管长：n d m 126 3.14 0.0233、有一列管式换热器，装有 © 25x 2.5mm 钢管320根，其管长为2m ,要求将 质量为8000kg/h 的常压空气于管程由20C 加热到85C,选用108C 饱和蒸汽于 壳程冷凝加热之。