3.在大氣壓力為101.3kPa的地區，一操作中的吸收塔內表壓為130kPa。若在大氣壓力為75kPa的高原地區操作吸收塔，仍使該塔塔頂在相同的絕壓下操作，則此時表壓的讀數應為多少？解：p絕 表）門UO231JKPap表卩絕1-6為測得某容器內的壓力，采用如圖所示的U形壓差計，指示液為水銀。已知該液體密度為900kg/m3,h=0.8m,R=0.45m。試計算容器中液面上方的表壓。1-10.硫酸流經由大小管組成的串聯管路，其尺寸分別為 ?76x4m和?57x3.5mm已知硫酸的密度為1831kg/m3,體積流量為9m3/h,試分別計算硫酸在大管和小管中的（1）質量流量；（2）平均流速；（3）質量流速。解：（1）大管：’msqVp9183116479kg/h]ulqV9/3600 0.69m-;s0.785d20.7850.0682G1ul0.69183112634kg/m2s⑵小管：:質量流量不變或2G2u21,2718312325.4k^/msJ1-11.如附圖所示，用虹吸管從高位槽向反應器加料，高位槽與反應器均與大氣相通，且高位槽中液面恒定。現要求料液以 1m/s的流速在管內流動，設料液在管內流動時的能量損失為20J/kg（不包括出口），試確定高位槽中的液面應比虹吸管的出口高出的距離。解:以高位槽液面為1-1'面，管出口內側為2-2'面，在1-1'?2-2'間列柏努力方程plpl12ul2Z2g2u2Wf22121 （ 1 20）9,81 2.09H12簡化：11皿Wl）/gl-14.附圖所示的是丙烯精餾塔的回流系統，丙烯由貯槽回流至塔頂。丙烯貯槽液面恒定，其液面上方的壓力為 2.0MPa（表壓），精餾塔內操作壓力為1.3MPa（表壓）。塔內丙烯管出口處高出貯槽內液面30m,管內徑為140mm,丙烯密度為600kg/m3。現要求輸送量

為4OX1O3kg/h,管路的全部能量損失為150J/kg（不包括出口能量損失），試核算該過程是否需要泵。解：在貯槽液面1-1'與回流管出口外側2-2'間列柏努力方程：Zig題14附圖1-16?某一高位槽供水系統如附圖所示，管子規格為 ?45x2.5mm當閥門全關時，壓力表的讀數為78kPa。當閥門全開時，壓力表的讀數為75kPa,且此時水槽液面至壓力表處的能量損失可以表示為 （u為水在管內的流速）。試求：高位槽的液面高度；閥門全開時水在管內的流量(m3/h)解：(1)閥門全關,水靜止pgh題16附圖2p7S103h7.95mglO39.81]⑵閥門全開：在水槽1-1'面與壓力表2-2'面間列柏努力方程：Zigplpll2ul2Z2g2u2Wf22簡化:Zig10002解之流量:Vs4d2u20J850.042141417761031-17?附圖所示的是冷凍鹽水循環系統。鹽水的密度為1100kg/m3,循環量為45m3/h。管路的內徑相同，鹽水從A流經兩個換熱器至B的壓頭損失為9m,由B流至A的壓頭損失為12m，問：若泵的效率為70%，則泵的軸功率為多少？若A處壓力表的讀數為153kPa,則B處壓力表的讀數為多少？解:(1)對于循環系統：Hehf9 1221mPcHeV'sg21軸功率:題17附圖911009.812.83kWPPeZ834.04kW0.7（2JAB列柏努力方程:pApl212uAZA13uBZ13hlABg2gg2gpApBZBh￡ABgg簡化：153103pB11009.81（79）pB 19656pa（表）處真空度為19656Pa—1-23.計算1OC水以2.7>103m3/s的流量流過?57X3.5mm長20m水平鋼管的能量損失、壓頭損失及壓力損失。（設管壁的粗糙度為 0.5mm）Vs2.7103I解：ii0j85d20.7850,0521OC水物性：lu2201.376214A/J/kg Wtlit wt/gPt Wtp14斗血小1-25.如附圖所示，用泵將貯槽中20C的水以40m3/h的流量輸送至高位槽。兩槽的液位恒定，且相差20m，輸送管內徑為100mm，管子總長為80m(包括所有局部阻力的當量長度)。已知水的密度為 998.2kg/m3,粘度為1.005X0-3Pas,試計算泵所需的有效功率。&=0.2qV 解 KedupO.I99S.2 1.41) 1402)422U(JUp1駅小10 3]&/d=0.2/100=0.002題23附圖n0.023在貯槽1截面到高位槽2截面間列柏努力方程Zigplpl12ul2WcZ2g2u2Wf2 2

簡化：WcZ2gW1IM0L4152]u丄必 比柱j詫而：曲融工We2()<ZK11S.42214.6J/kgNcWcmsWcVsp214.62 998.223SOW2.4kW1-28.如附圖所示，密度為800kg/m3、粘度為1.5mPas的液體，由敞口高位槽經?114X4mr1的鋼管流入一密閉容器中，其壓力為0.16MPa(表壓)，兩槽的液位恒定。液體在管內的流速為1.5m/s,管路中閘閥為半開，管壁的相對粗糙度 二0.002,試計算兩槽液面的垂直距離 2。解：在高位槽1截面到容器2截面間列柏努力方程：90C90C彎頭 個半開閘閥 45出口1lu230160L52wr()(0.0260.520.754,51)d20,1062160T87J/kj0J6106Z(Wf)/g(60.87V9.8126.6m800p2]1-31粘度為30cP、密度為900kg/m3的某油品自容器A流過內徑40mm的管路進入容器B。兩容器均為敞口，液面視為不變。管路中有一閥門，閥前管長50m，閥后管長20m(均包括所有局部阻力的當量長度)。當閥門全關時，閥前后的壓力表讀數分別為8.83kPa和4.42kPa。現將閥門打開至1/4開度，閥門阻力的當量長度為30m。試求：管路中油品的流量。解：閥關閉時流體靜止，由靜力學基

本方程可得：plpaS.SJ1UJzA1（血9.S1p21pa4.421UJgyuu9.SI當閥打開4開度時，在A~A與B~B截面間列柏努利方程:zAg12pA12puA zBguBBWt22其中： 表壓），nAuB（J則有 （zAzB）gWl'd2（a）由于該油品的粘度較大，可設其流動為層流，則6464Redu6411皿工（1 代入式（a）,有（zAzB）g假設成立。油品的流量：dqV阻力對管內流動的影響：閥門開度減小時：閥關小，閥門局部阻力增大，流速uj即流量下降。在1~1與A~A截面間列柏努利方程：12pl2pzlgill1zAgnAAWflA22簡化得l1u12或dg{ 1)J2pA顯然，閥關小后uAj,pAT,即閥前壓力增加。同理，在B~B與2~2截面間列柏努利方程，可得：閥關小后uBj，pBj，即閥后壓力減小。由此可得結論：當閥門關小時，其局部阻力增大，將使管路中流量減小;下游阻力的增大使上游壓力增加；上游阻力的增大使下游壓力下降。可見，管路中任一處的變化，必將帶來總體的變化，因此必須將管路系統當作整體考慮。1-36.用離心泵將20C水從水池送至敞口高位槽中，流程如附圖所示，兩槽液面差為12m。輸送管為?57X3.5mr的鋼管，吸入管路總長為20m,壓出管路總長155m(包括所有局部阻力的當量長度)。用孔板流量計測量水流量，孔徑為20mm，流量系數為0.61，U形壓差計的讀數為6OOmmHg。摩擦系數可取為0.02。試求：

(2)以水池液面為11面，高位槽液面為(2)以水池液面為11面，高位槽液面為22面，在11?22面間列柏努利方程：每kg水經過泵所獲得的機械能泵入口處真空表的讀數。解：(1)12題36附圖0.61 0.7^50.02220.69.S1 (1360099S.2)99K.2332331Wm839m3Vs2J31103JL19其中:n220J85d0J850,052201.192h49.7JWf0.02(J.D52|We1298149.71674J(3)以水池液面為1 1面，泵入口為3 3面，在|T1 -33面間列柏努利方程：p!2pll2ulZig3u3Z3gWfp2p2Z1Oil0/3L5iiiai3L19m/s11220L192WTZd2u0.020.0525.66J/Kgplp312li3Z3gWfp21.1921.5~9.gT3.6m.O23J/Eg2[plp32L0239.8120.6kPa1-39.在一定轉速下測定某離心泵的性能，吸入管與壓出管的內徑分別為 70mm和50mm。當流量為30m3/h時，泵入口處真空表與出口處壓力表的讀數分別為40kPa和215kPa,兩測壓口間的垂直距離為0.4m,軸功率為3.45kW。試計算泵的壓頭與效率。解：li?4.2460.7850,052在泵進出口處列柏努力方程，忽略能量損失；plpl212ulZ1He2u2Z2g2gg2gp2pl12(uZU12JLg2gHe(21)40) 1()3122(4.24(?2.116)U.4 329.H1U9.X1=27.07mNeQHp莒 T]IItB93127刖22l3kWNe22l3ItXJ%IU0%64」％丨第二章非均相物系分離1試計算直徑為30^m的球形石英顆粒(其密度為2650kg/m3)，在20C水中和20C常壓空氣中的自由沉降速度。解：已知d=30^m、ps=2650kg/m320E水卩=1.01xiPa-sp=998kg/m3設沉降在滯流區，根據式(2-15)'d2O)8(30106)2(26^1)998)9.814ut|8.021(Jm/S|CT18101101校核流型Retdut301068.0210499824 23810(10?2) 3L0110]假設成立，ut=8.02X-4m/s為所求20C常壓空氣卩=1.81X1Pa?sp=1.21kg/m3設沉降在滯流區2、 密度為2150kg/m3的煙灰球形顆粒在20C空氣中在層流沉降的最大顆粒直徑是多少？解：已知ps=2150kg/m3查20r空氣卩=1.81x1Pa.sp=1.21kg/maRetdut2時是顆粒在空氣中滯流沉降的最大粒徑，根據式(2-15)并整理所以d36236(1.81 105)2 773105m77.3gmO~~)g(2150121)9-81L21|3、直徑為10卩山的石英顆粒隨20C的水作旋轉運動，在旋轉半徑R=0.05m處的切向速度為12m/s，，求該處的離心沉降速度和離心分離因數。

解：已知d=10^m、R=0.05m、ui=12m/s設沉降在滯流區，根據式(2-15)g改為ui/R即d2(s)11121010(265()99X)122nr 則262m念262cnV$3IX劉小1&IMW校核流型ui2122所以Kg眇斗KgU」）,9.S16、有一過濾面積為0.093m2的小型板框壓濾機，恒壓過濾含有碳酸鈣顆粒的水懸浮液。過濾時間為50秒時，共得到2.27為0-3m3的濾液；過濾時間為100秒時。共得到3.35X0-3m3的濾液。試求當過濾時間為200秒時，可得到多少濾液？解：已知A=0.093m2、t仁50s、V1=2.27Xl0-3m3、t2=100s、V2=3.35X10-3m3、t3=200sV1Z271032qeqlKtl因此q324J410q32001.59610q3=0.05252qeqlKtl因此q324J410q32001.59610q3=0.0525所以V3=q3A=0.0525X0.093=4.88X0-3lll3235第三章傳熱1?有一加熱器，為了減少熱損失，在壁外面包一層絕熱材料，厚度為300mm,導熱系數為0.16w/(m.k),已測得絕熱層外側溫度為30C,在插入絕熱層50mm處測得溫度為75C.試求加熱器外壁面溫度.解：t2仁75C,t3=30C,入=06w/(m.k)tlt2t2t3blb22.設計一燃燒爐時擬采用三層磚圍成其爐墻，其中最內層為耐火磚，中間層為絕熱磚，最外層為普通磚。耐火磚和普通磚的厚度分別為 0.5m和0.25m,三種磚的導熱系數分別為1.02W/(m€)、0.14W/(m:C)和0.92W/(mC)，已知耐火磚內側為1000C，普通磚外壁溫度為35C。試問絕熱磚厚度至少為多少才能保證絕熱磚內側溫度不超過940C，普通磚內側不超過138C。解：q100Ut2tit4ttlOOO35|12b205blblb2b30.50?5 LO2IW1<921123(a)將t2=940C代入上式，可解得b2=0.997m|qt3$tttlT41U0U3$3]34b20.25b3blb2b30.50.25 0.921衛20.140.921233(b)將t3=1380C解得b2=0.250m將b2=0.250m代入(a)式解得：t2=814.4C故選擇絕熱磚厚度為0.25m二505mm的不銹鋼管，熱導率入仁16W/mK管外包厚30mm的石棉，熱導率為入2=0.25W/(m-K)若管內壁溫度為350C，保溫層外壁溫度為100C，試計算每米管長的熱損失及鋼管外表面的溫度；解：這是通過兩層圓筒壁的熱傳導問題，各層的半徑如下管內半徑 管外半徑入1r1入2r216200.22252<tli3)Q2311nlrv,lr!X2r2tttlt2359t2t1(JU23 2]22Inlnlnln入1r1入1r116200.2225C6.冷卻水在 、長度為2m的鋼管中以1m/s的流速流動，其進出口溫度分別20C和50C，試求管內壁對水的對流傳熱系數。 解：空氣的定性溫度：C。在此溫度查得水的物性數據如下：23-15載熱體流量為1500kg/h，試計算各過程中載熱體放出或得到的熱量。(1)100C的飽和蒸汽冷凝成100C的水；(2)110C的苯胺降溫至10C；(3)比熱容為3.77kJ/(kgK)的NaOH溶液從370K冷卻到290K; (4)常壓下150C的空氣冷卻至20C；(5)壓力為147.1kPa的飽和蒸汽冷凝，并降溫至C。_1500kg/s,r2258l<J/kg360Q1500Qqmr2258941kW3600383=283國m二拯HpP”砲血F2J150DQ—qmcp(T]T2)「.斎(383283)9L3kW!5O0|(2)NaOHcp3,77kJ/(kgK)⑴qm|15(J0\T1(37029U)1261"360門C C)21500Qqmcp(il12) 1.009(15020)547kW3600CJ:C -cp4.2kJ/fkgC)Qqm[rcp(ll(2)]1500(22304.261)1035r9kW.C23-17在一套管式換熱器中，用冷卻水將1.25kg/s的苯由350K冷卻至300K，冷卻水進出口溫度分別為290K和320K。試求冷卻水消耗量。3503()()325Kcpl1.83kJ/(kgK)2QqmlcpKllT2)1.251.83(350300)114.3k\V解：］mC C)2QH4.3qm0.91k^scp2(tl12)4.17430tm3-18在一列管式換熱器中，將某液體自15C加熱至40C，熱載體從120C降至60C.試計算換熱器中逆流和并流時冷熱流體的平均溫度差。解：逆流解：逆流：【1 120408QC126U1?45CC【1805旳血t245c 并流c c6(1153-20在一內管為？52.5mm的套管式換熱器中，管程中熱水流量為 3000kg/h，進出口溫度分別為90C和60C;殼程中冷卻水的進出口溫度分別為 20C和50C,以外表面為基準的總2傳熱系數為2000W/(m?C),試求：(1)冷卻水的用量；(2)逆流流動時平均溫度差及管子的長度；(3)并流流動時平均溫度差及管子的長度。解:

QqmIcp1(11 12)qm2cp2(tIt2)epi4.19kJ/l<g,cp24.174k.l/kg]30004.19(9()60)qm24.174(5020)qm23()llkg/h逆流： 06 126U204(TCCQ3(XW4.191U330QKStmS 1.3矽m2Ktm3600200040J S1309 2,315m7id3f14180 10 3 并流tl 902(J70C〔2 6U 5(J 10C兀dl 1ctlQ30004.1910330S 1.703m2Ktm3600200030:76II$1*3 加HQ曲』4180HE吸收2?向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入純的 CO2氣體，經充分接觸后，測得水中的CO2平衡濃度為2.875X02kmol/m3，鼓泡器內總壓為101.3kPa,水溫30C,溶液密度為1000kg/m3?！嚽蠛嗬禂礒、溶解度系數H及相平衡常數m。解：查得30C，水的ps丄21MP稀溶液：c水Apps10L34.297.1kPalU0U55.56kmol/'m318MSp*97.151.876lOkPabA4x5,1710cA2.875102CA2875102 517104xc兔56p*97.151.876lOkPabA4x5,1710cA2.875102H* 2.96104kmol/（kmP3a）97JpAEL876105m1852pl0135.用清水逆流吸收混合氣中的氨，進入常壓吸收塔的氣體含氨 6%（體積），吸收后氣體出口中含氨0.4%（體積），溶液出口濃度為0.012（摩爾比），操作條件下相平衡關系為 。試用氣相摩爾比表示塔頂和塔底處吸收的推動力。解：Y1vlO.060.064YP252XI2*520.0120.030241vll0.06**y2U.U04 0.00402￥2^ 2.>2X22.^2U0Iy2lIM川斗塔頂：廠塔底：Y1Y1Y10.0640.03024皿弭7?在溫度為20C、總壓為101.3kPa的條件下，SO2與空氣混合氣緩慢地沿著某堿溶液的液面流過，空氣不溶于某堿溶液。SO2透過1mm厚的靜止空氣層擴散到某堿溶液中，混合氣體中SO2的摩爾分率為0.2，SO2到達某堿溶液液面上立即被吸收，故相界面上SO2的濃度可忽略不計。已知溫度20C時，SO2在空氣中的擴散系數為0.18cm2/s。試求SO2的傳質速率為多少？解：SO2通過靜止空氣層擴散到某堿溶液液面屬單向擴散，可用式Dp(pAlpA2)0RTzpBm已知：SO2在空氣中的擴散系數D=0.18cm2/s=1.8>10-5m2/s擴散距離z=1mm=0.001m，氣相總壓p=101.3kPa氣相主體中溶質SO2的分壓pA仁pyA1=101.3X0.2=20.27kPa氣液界面上SO2的分壓pA2=0所以，氣相主體中空氣(惰性組分)的分壓pB1=p-pA1=101.3-20.27=81.06kPa氣液界面上的空氣(惰性組分)的分壓pB2=p-pA2=101.3—0=101.3kPa空氣在氣相主體和界面上分壓的對數平均值為：pBmpB2pBllOl.381.0690,81<Pa-101.3pB21nln81,06pl31代入式 ，得RTzpBmNADpeA1pA2)RTzpBmL81051OL3 (20270)=8.3142930.00190*8=1.67X0-4kmol/(m2s)10.用20r的清水逆流吸收氨-空氣混合氣中的氨，已知混合氣體溫度為20r，總壓為101.3kPa,其中氨的分壓為1.0133kPa,要求混合氣體處理量為773m3/h,水吸收混合氣中*氨的吸收率為99%。在操作條件下物系的平衡關系為 Y0.757X，若吸收劑用量為最小用的2倍，試求(1)塔內每小時所需清水的量為多少 kg?(2)塔底液相濃度(用摩爾分數表示)。解：(1)Y1pAl.0133O.OlpBLOlJI/O|Y2Yl(l)0.01(1099)1⑴4|V773273(10,01)3L8hncl/h29322.4LminVY1Y231.8(0.010,0001)23.8kinol/h0.01X1"X200.757實際吸收劑用量L=2Lmin=2X23.8=47.6kmol/h=856.8kg/h(2)X1=X2+V(Y1-Y2)/L=0+11?在一填料吸收塔內，用清水逆流吸收混合氣體中的有害組分 A，已知進塔混合氣體中組31.8(0分A的濃度為0.04(摩爾分數，下同)，出塔尾氣中A的濃度為0.005,出塔水溶液中組分*A的濃度為0.012，操作條件下氣液平衡關系為YL5X。試求操作液氣比是最小液氣比的倍數？解:Y1 V10.04 0.04171 yll 0.04Y2 V2U.005 ■00^1 y21 0.U05 |X10.012_0.U1211xll'皿12XI—|Y1Y2Y1Y2Y20.005Lm(l)2.5(1)*YYlOh04l7VminXIX21m]22] YY2L0.D4170.0051 3.03VX1X2U.01210]|LL■ L38UVmi百I12.用SO2含量為1.1>10-3(摩爾分數)的水溶液吸收含SO2為0.09(摩爾分數)的混合氣中的SO2。已知進塔吸收劑流量為37800kg/h，混合氣流量為100kmol/h,要求SO2的吸收率*為80%。在吸收操作條件下，系統的平衡關系為 ￥17.8X，求氣相總傳質單元數。解:吸收劑流量L378002100kmol/h18Y1V10.09 0.0991yll0.09Y2Yl(l)0.099(10.8)0.0198惰性氣體流量VXIX2V91(Y1Y2) (Q.09m.0198)^53~^T3L2100二丫匚￥匚Y廠(麗廠17口勺⑴3Y2Y2Y2*0.019817.8I」1032.2104Y1Y20.01842.2104Ym4」103YO+OI841nlnl22104Y2NOGY1Y20.0990.0198 1933Ym4J1013.空氣中含丙酮2%(體積分數)的混合氣以0.024kmol/(m2s)的流速進入一填料塔，今用流速為0.065kmol/(m2s)的清水逆流吸收混合氣中丙酮，要求的丙酮的吸收率為98.8%。已知操作壓力為100kPa,在操作條件下亨利系數為1.77kPa,氣相總體積吸收系數為。試用吸收因數法求填料呈高度？解：已知|Y2Yl(l— 0.988)0.00024qoSL177kPa1,77pW0kPamV1.77(J.024 U.33LU.Ub)]NOGllln(1S)S1S1 |NOG11In(10.653)0.653 97610.65310.988V