1、b化工原理F復習難題解答、一高位槽向噴頭供應液體（如圖），液體密度為1O5Okg/m3。為了達到所要求的噴灑條件，噴頭入口處 維持0.4atm（表壓）的壓力。液體在管路內的速度為 2m/s,管路損失估計為25J/kg （從高位槽算至噴頭入 /口為止）。求高位槽內的液面至少要在噴頭入口以上 幾米。解：高位槽的液面為截面1-1,并作為基準面；取噴頭入口處為截面2-2 ;在兩截面間列出柏努利方程：Zi2Ui_2gPL Wg gufP2 wf2ggg門I =0 £麥圧？IX 101300= 40520Pa, u 2= 2.2m/s,1（2.22 0） 5-3.93 0.25 2.55 6.7

2、3m2 9.819.81-pfc11 1P2 Pl1 “ 22、 Wf WeZ1 Z2 （U2 U1 ）g 2gg/ P1=0, u 1 0, We=O,p = 1050kg/m3, z1=0F2=0.4atm=0.4W=25J/kg,40520 0Z1 Z21050 9.81 則：Z26.73m答：高位槽內的液面至少要在噴頭入口以上6.73米。12、用泵將貯液池中常溫下的水送至吸收塔頂部，貯液 池水面維持恒定，各部分的相對位置如本題附圖所示。 輸水管的直徑為© 105X 2.5m m排水管出口噴頭連接處 的壓強為65kPa（表壓），送水量為40 m3/h,水流經全部 管道（不包括噴

3、頭）的能量損失為200J/kg，試求泵的 功率。 f解：取水池面為1-1截面，并 作為基準面，噴頭連接處為2- 2截面，在1-1和2-2兩截面 間列伯努利方程：因為：u 401.415m/s36000.7850.122(Z2 乙)PP12 2U2U1hf 266500001.41520200g2g9.81 10002 9.819.81266.63 0.1020.3953.12m泵的功率：We gheVs1000 9.81 53.12403600 10005.8(kW)答：泵的功率約為5.80kW<3、© 60mM 3mr的鋼管，外包一層厚30m石棉后，又 包一層30m軟木。鋼管

4、、石棉和軟木的熱導率分別為45 W m60 1120 1180ln()ln( )ln( )45540.16600.04120 、0.16 W m1 K-1 和 0.04 W m1 K-1。'o(1) 已知管內壁溫度為-105 C,軟木外側溫度為 5°C,求每米管長所損失的熱量。(2) 若將兩種材料互換，互換后假設石棉外側的溫度 還是5C不變，則此時每米管長上損失的冷量又為多 少？(3) 若將兩種材料互換，而大氣溫度為20C，則每米 管長實際上損失的冷量及石棉的外側溫度又為多少 ？互 換前后空氣與保溫材料之間的給熱系數不變。解：對于三層圓筒壁Qt1 t2式中R1R2R3r R1

5、b121ln()1Am1 12 L2112 L 1叱)Inr2ln3R2R3QLtl t41 r31r4ln()ln()22 r223 r310) 2 3.14(1) 取鋁合金的熱導率為45W/m則每米管長所損失 的冷量：2 F)21 A(100 52.5 W/m 1QqLL（2）石棉和軟木兩種保溫材料互換后，熱量 損失：t1 t4-1 ln(2)1 ln(3)1 In (4)2 112 222 33(100 10) 2 3.14.6037.8 W/mln (6°)丄.1 n(120)丄 I n(180)45 '54'0.04600.161203）在一維穩定傳熱下，最

6、外層材料外側和空氣之 間進行對流傳熱，設空氣溫度為t5,，則其傳熱速率為:Q A(t4 t5 )所以，QqL L在互換前，傳熱量不變:2r4 (t4t5)52.1 W/m得:qL52.19.2 W/m2 K2r4(t4 t5) 2 3.14 0.09 (10 20)又因為：qL 24 (t4 t5)所以：t4 t5 qL20 38.7 20 7.4 126 C2 r42 3.14 0.09 9.2答：(1 )當軟木在最外側是，每米管長損失的冷量為 52.2W/m;(2) 當石棉在最外側是，每米管長損失的冷量為37.8W/m;(3) 互換材料后，在大氣溫度20 C下，每米管長損 失的冷量為38.

7、7W/m ，石棉溫度為12.6 C。4、在一列管換熱器中，用初溫為30C的原油將重油由 180C冷卻至120C。已知重油和原油的流量分別為1 x 104 kg/h 和 1.4 x 104kg/h,比熱容分別為 2.18 kJ/kg K和 1.93 kJ/kg K 傳熱系數 K= 418.7kJ/m 2 h K 試分別計算并流和逆流時換熱器所需要的傳熱面積。解： t1=30C ,ms1=1.4 x 104kg/h, Cp 1=1.93 kJ/kg K T1=180C , T 2=120C , ms 2=1 x 104kg/h, Cp 2=2.18 kJ/kg K先求冷卻原油的出口溫度,在不考慮熱損失的情況下， 將原油加熱的熱量等于重油放出的熱量：Q = Q1 = Q2 = ms1 x Cp1 (t2 11)= mqxCp2 (T1 T2) =1 x 104x 2.18 x (180-120)=1.31 x 106 kJ/h則:t2Qms1 C P148.5+ 30 = 78.56”1.3110t141.4101.93C30嚴格并流時： 11= T1 11 t2= T2 12= 120-78.5 = 41.5 11/ t 2>2所以,用對數平均值計算：=180-30 = 150,T1T 2=1 2 0 °Ct2=78.5 C