設(shè)備選型作業(yè)及解答

1、第一章1-1 用泵將敞口貯液池中20的水經(jīng)由批108mm×4mm的鋼管送至塔頂，塔內(nèi)表壓力為6.866×103Pa。管子總長為80m，其中泵的吸入段管長為10m，裝有一個(gè)吸濾筐和底閥，還有一個(gè)90o彎頭。泵的排出管路中裝有一個(gè)閘閥和兩個(gè)90o彎頭，噴嘴阻力為9.810×103Pa。當(dāng)管路中的體積流量為50m3h時(shí)，試求泵的有效功率及軸功率。設(shè)泵的效率0.65。解：以地面為基準(zhǔn)面，在水池面1-1與噴嘴處2-2截面間列實(shí)際流體流動的機(jī)械能衡算式： 因Z1=-2m，Z2=24m，P1=0，P2=6.866×103Pa，u1=0，并查得20水的密度=998.2k

2、g/m3，代入上式并整理，可將機(jī)械能衡算式簡化為 He = 26.859+hf現(xiàn)求管路中的總壓頭損失hf。直管總長 l = 80m3個(gè)90°彎頭 le = 3×40d = (3×40×0.1)m =12m1個(gè)閘閥 le = 1×15d = (1×15×0.1)m =1.5m吸濾筐和底閥= 7水池中水進(jìn)入管路時(shí)，突然縮小= 0.5噴嘴阻力pc=9.810×103Pa 故 求摩擦系數(shù)查得20水的粘度=1.005 Pa·s按使用數(shù)年后的無縫鋼管計(jì)，=0.19，相對粗糙度，查圖得=0.0246，代入上式得He =

3、 (26.859+5.861)m = 32.720m泵的有效功率Pe和軸功率P分別為P = Pe/0.65 = 6.85kW第二章2-1 已知含塵氣體中塵粒的密度=2300kg/m3，氣體的溫度為377K，粘度為0.036cP，流量為1000m3/h，密度為。采用標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器分離塵粒，取D=400mm，試計(jì)算臨界顆粒直徑和壓強(qiáng)降解：（1）求 按以下公式計(jì)算： 已知：，N=5 h=D/2 （2）求壓強(qiáng)降 ，所以： 第三章3-1 有一板框壓濾機(jī)，在表壓1.5atm下以恒壓操作方式過濾某一種懸浮液，2h后，得濾液40m3過濾介質(zhì)的阻力不計(jì)。試計(jì)算： （1）若其他情況不變，過濾面積加倍，可得多少濾

4、液； （2）若表壓加倍，而濾餅是可壓縮的，其壓縮性指數(shù)為s=0.25，2h后可得濾液多少？ （3）若其他情況不變，但將操作時(shí)間縮短1h，所得濾液為多少？ （4）若在原表壓下過濾2h后，用5m3的水洗滌濾餅，需多長洗滌時(shí)間？解：（1）過濾面積加倍 因恒壓操作，過濾介質(zhì)阻力不計(jì)，直接應(yīng)用下式： （） 所以，濾液量加倍，即80m3 (2) 表壓加倍 對可壓縮濾餅，用下式計(jì)算： 因此，2h后的濾液（3） 操作時(shí)間縮短1h，則： 所以，（4）求洗滌時(shí)間 采用橫穿流法洗滌，用下式計(jì)算： 洗水為5m3，則洗滌時(shí)間：3-2 密度為1116kg/m3的某種懸浮液，于400mmHg的真空度下用小型轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)做實(shí)驗(yàn)

5、，測得過濾常數(shù) ?，F(xiàn)用一直徑為1.75m、長0.98m的轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)操作。操作時(shí)與試驗(yàn)條件相同。轉(zhuǎn)速n=1r/min，轉(zhuǎn)筒沉浸角度為125.5o濾布阻力忽略。試計(jì)算過濾機(jī)的生產(chǎn)能力。解：轉(zhuǎn)筒過濾面積為： 轉(zhuǎn)筒沉浸度為：則生產(chǎn)能力：第四章4-1 在一單殼程、四管程的列管換熱器中，用水冷卻熱油。冷水在管內(nèi)流動，進(jìn)口溫度為15，出口溫度為32；油的進(jìn)口溫度為120，出口溫度為40。試求兩流體間的平均溫度。（已知當(dāng)，校正系數(shù)；R=4.71，P=0.162，）解：此題為簡單折流時(shí)流體的平均溫度差，因此先按逆流計(jì)算，即： （） 所以，（）4-2 某日化廠一列管式換熱器有的不銹鋼管136根組成，平

6、均比熱為4.187kJ/kg·的某溶液在管程作湍流流動，流量為15000kg/h，并由15加熱到100，溫度為110的飽和蒸汽走殼程。已知單程時(shí)管壁對溶液的對流傳熱系數(shù)，蒸汽對管壁的對流傳熱系數(shù)=11630W/m2·，鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)=41 W/m2·，垢層熱阻忽略不計(jì)（已知）。試求：（1）管程為單程時(shí)的列管長度；（2）管程為4程時(shí)的列管長。解：（1）管程為單程時(shí)的列管長 據(jù)熱量衡算式可得其換熱量為：總傳熱系數(shù)：（）平均溫度差：（）傳熱面積： （2）求管程為4程時(shí)的列管長，則所以：W/m2·故 因?yàn)榉譃?程，所以每程長度為：第五章5-1在單效蒸發(fā)器中，將1

7、5%的CaCl2水溶液連續(xù)濃縮到25%。原料液流量為20000kg/h，溫度為75。蒸發(fā)操作的平均壓強(qiáng)為0.5kgf/cm2，溶液的沸點(diǎn)為87.5。加熱蒸汽絕壓為2.0 kgf/cm2。若蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)K為1000W / m2·，熱損失為蒸發(fā)器傳熱量的5%，試求蒸發(fā)器的傳熱面積A和加熱蒸汽消耗量D。解： 根據(jù)下式可求得水分蒸發(fā)量W，即W = F( 1x0/x1) = (20000/3600)(10.15/0.25) = 2.22kg/s蒸發(fā)器的熱負(fù)荷可用下式求得Cp0 =Cpw(1-x0) = 4.187(1-0.15) = 3.56kJ / kg·查表得0.5 kgf

8、/cm2下飽和蒸汽的汽化潛熱=2305 kJ / kg；且知：QL=0.05Q，t1= 87.5，t0=75，則得Q= 1.05FCp0(t1t0)+W =1.05(20000/3600)×3.56×103×(87.5-75)+2.22×2305×103 = 5.632×106W 又從蒸汽表中查得2 kgf/cm2下飽和蒸汽溫度為119.6，汽化潛熱為2206kJ/kg，則根據(jù)下式可求得該蒸發(fā)器的傳熱面積:A=Q/K(T-t1) = 5.632×106/1000(119.687.5) = 175.5 m2則加熱蒸汽消耗量為

9、D = Q / = 5.632×106/2206×103=2.55kg/s = 9180kg/h5-2 在三效并流加料蒸發(fā)操作中，將10.6%(質(zhì)量)NaOH水溶液濃縮至30%的NaOH水溶液，加料量為24000 kg/h。試求總蒸發(fā)量、各效的蒸發(fā)量及各效溶液的濃度。解： 已知：F =24000 kg/h ，x0 = 10.6%，x3 =30%(1)求總蒸發(fā)量 根據(jù)下式可求得總蒸發(fā)量W，即 W = F( 1x0/x3) = 24000(10.106/0.30) = 15500 kg/h(2)求各效的蒸發(fā)量Wi，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，并流時(shí)各效的蒸發(fā)量之間的比例關(guān)系約為： W1W2W3

10、= 11.11.2且知 W = W1+W2+W3 = 15500 kg/h將(1)、(2)兩式聯(lián)立求解，可得：W1=4700 kg/h W2=5160 kg/h W3=5640 kg/h (3)求各效溶液的濃度，由下式可依次求得各效溶液的濃度(質(zhì)量分率)為第一效溶液濃度 第二效溶液濃度 第九章91 有一常壓干燥器，將某種物料從濕含量30%(濕基)干燥到濕含量4%(濕基)，濕度為0.008(kg水/kg絕干空氣)的濕空氣經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入干燥器作為干燥介質(zhì)。已知離開干燥器的空氣濕度為0.035，干燥產(chǎn)品量為630kg/h，求原空氣消耗量。解： 絕干物料量：蒸發(fā)水分量：絕干空氣量：原空氣量：92 用氣流

11、干燥器干燥某種物料，已知濕物料的水分含量1=5%，干燥后產(chǎn)品的水分含量2=0.25%，產(chǎn)品產(chǎn)量G2=1000kg/h。用周圍大氣溫度t0=20、相對濕度的新鮮空氣作為干燥介質(zhì)，經(jīng)空氣加熱器加熱后進(jìn)入干燥器，進(jìn)口溫度t1=140、出口溫度t2=95。物料入口溫度tM1=50、出口溫度tM2=80。干物料的比熱容cM=1.256kJ/(kg·)。干燥器表面散熱損失約為QL=33500kJ/h。(1) 若此干燥過程為絕熱干燥過程，試計(jì)算水分蒸發(fā)量、空氣用量和熱量消耗；(2)試計(jì)算實(shí)際干燥過程的空氣用量及熱量消耗。解(1) 絕熱干燥過程 水分蒸發(fā)量 2) 空氣用量 由下圖可知，大氣狀態(tài)可用t

12、0=20及的A點(diǎn)表示。在空氣加熱器中，由A點(diǎn)加熱到t1=140(x1=x0)，用B點(diǎn)表示。在絕熱干燥過程中，空氣狀態(tài)按絕熱冷卻過程變化，由點(diǎn)B做絕熱冷卻線的平行線，與t2=95等溫線相交于C點(diǎn)(圖中虛線)，C點(diǎn)即為絕熱干燥過程空氣出口狀態(tài)。由圖查出A點(diǎn)：x0=0.0117，B點(diǎn)：x1=x0=0.0117，；C點(diǎn)：x2=0.03，。其中x的單位為kg/kg，h的單位為kJ/kg。由上述數(shù)據(jù)可算出比干空氣用量：kg/kg=54.6 kg/kg干空氣用量 濕空氣用量3)比熱量消耗（2）實(shí)際干燥過程 在實(shí)際干燥過程中，干燥器表面有熱損失，即qL>0，進(jìn)入干燥器的物料要升溫，因此空氣用量及熱量消耗均比絕熱過程為大。對實(shí)際干燥過程，空氣加熱線AB與絕熱過程相同，但干燥操作線BC不再和絕熱冷卻線BC重合，如上圖所示，需用熱量衡算式計(jì)算。因熱量只在加熱器內(nèi)加入，故，即 由此得=常數(shù)=m 可見，B、C的聯(lián)線為一直線，其斜率為。做直線BC