設(shè)備選型習(xí)題及解答

7/7第一章1-1用泵將敞口貯液池中2℃的水經(jīng)由批φ108mm×4mm的鋼管送至塔頂，塔內(nèi)表壓力為6.86610Pa。管80m10m90o彎頭。泵的排出管路中裝有一個(gè)閘閥和兩個(gè)9o彎頭，噴嘴阻力為9.81010Pa。當(dāng)管路中的體積流量為50m3／h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)際流體流淌的機(jī)械能衡算式：P u2 P u2Z 1 1 H Z 2 2 h1 g

e 2 g 2g fZ=-2mZ1

2

=0，P1

=6.86610Pa2

=0，1u 5023600 4

1.768m/s并查得20℃水的密度ρ=998.2kg/m3，代入上式并整理，可將機(jī)械能衡算式簡化為f現(xiàn)求管路中的總壓頭損失∑h。f直管總長l80m390°彎頭le

=×40d=

40×0.1)m=12m個(gè)閘閥le

=×15d=

15×0.1)m=1.5m吸濾筐和底閥ζ7水池中水進(jìn)入管路時(shí)，突然縮小ζ0.5噴嘴阻力Δp

=9.810×103Pachel l u2 Phe故 f d

2 cg g80 13.5

103 求摩擦系數(shù)λ

2

998.2 20℃水的粘度μ=1.005Pa·sR du2

0.1 1.768 998 .2

1.756 105e 1.005 10 3ε=0.1d代入上式得

100

00019 λ=0.0246，h 0.0246

8013

m 5.861mf 0.1 29.81H=(26.859+5.861)m=32.720mePeP分別為P W QgHe e eP=P/0.65=6.85kWe

50 998.23600

4450

(W) 其次章c含塵氣體中塵粒的密度s=2300kg/m3377K0.036cP1000m3/h，密度為0.46kg/m3。承受標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分別器分別塵粒，取D=400mm，試計(jì)算臨界顆粒直徑d和壓強(qiáng)降Pc〔〕求dc

按以下公式計(jì)算：d9N9NBus ： s/m2，B D/4 N=5 h=D/2uV/hB/4)8V/D28042isss95105951052300c〔2〕求壓強(qiáng)降 u2 P i2

355.5N/m2(36.2mmHO)2 2第三章有一板框壓濾機(jī)，在表壓1.5atm2h40m3過濾介質(zhì)的阻力不計(jì)。試計(jì)算：假設(shè)其他狀況不變，過濾面積加倍，可得多少濾液；假設(shè)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？假設(shè)其他狀況不變，但將操作時(shí)間縮短1h，所得濾液為多少？2h5m3的水洗滌濾餅，需多長洗滌時(shí)間？〔〕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：〔 V2 KA2 V)2 KA2〔 e e所以，濾液量加倍，即80m3(2)表壓加倍對(duì)可壓縮濾餅，用下式計(jì)算：V2 2kP1sA2V2 P2 (2V2 PVV21

210.25

1.682因此，2h后的濾液V2

52m3操作時(shí)間縮短1h，則：V2 2kA2 P1s 12 2 2V2

P1s 2121所以，V V21

求洗滌時(shí)間承受橫穿流法洗滌，用下式計(jì)算：dV 1KA2 V 40( )d w 42V 8 8

2.5m3/h洗水為5m3，則洗滌時(shí)間：V w w (dV/d)w

5 2h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)做試驗(yàn)，測得過濾常數(shù)K 5.15106m2/s1.75m0.98m試驗(yàn)條件一樣。轉(zhuǎn)速n=1r/mi，轉(zhuǎn)筒沉醉角度為125.o濾布阻力無視。試計(jì)算過濾機(jī)的生產(chǎn)力量。解：轉(zhuǎn)筒過濾面積為：A 則生產(chǎn)力量：

0.349KA260nKnKA260nKn465

106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)流淌，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?！伯?dāng)R T1 T2

t t2 1T

t

t t t2 1 1 1t解：此題為簡潔折流時(shí)流體的平均溫度差，因此先按逆流計(jì)算tm

，即：t tt” 2 m tln 2t

32)40 15ln120 3240 15

0T T 1120 40R 1 2 t t 32 152 1t t 32 15P 2 1 T t 120 151 1所以，t

t m t m

某日化廠一列管式換熱器有252mm的不銹鋼管1364.187kJ/k℃的某溶15000kg/h15100110℃的飽和蒸汽走殼程。單程時(shí)管壁對(duì)溶液的對(duì)流傳熱系數(shù)1

2

℃，鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)=41W/m

2·℃，垢層熱阻無視不計(jì)〔

A 。試求：1 管程為單程時(shí)的列管長度；4〔〕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：QWC(tt)4187(10015)cpc21)總傳熱系數(shù)：K 1 1 1 0.002 11/( )1/( )488.87〔℃〕523 41 11630〔℃〕1 2平均溫度差：

t (110 15) (110 100)

〔℃〕t 1 2m tln 1t2

ln110 15110

傳熱面積：A ndL 136 m

L QKAtKtLmmL Q/K t 1482896/488.87 m〔2〕4(4u)0.8A ” A1 ，則1

”所以：1

40.811

1 1 1K” 1/(故 ”1

)1/( )41 116302A” 34 L” Q/K”tm

1482896/1306.75 L L”

由于分為4程，所以每程長度為： 4 4第五章5-115%CaCl水溶液連續(xù)濃縮到25%20230kg/h75℃。2蒸發(fā)操作的平均壓強(qiáng)為0.5kgf/c2，溶液的沸點(diǎn)為87.。加熱蒸汽絕壓為2.0kgf/K1000W/m2·℃，5%，試求蒸發(fā)器的傳熱面積AD解：W，即W=F(1－x0

/x)=(20230/360(0.15/0.25)=2.22kg/s1蒸發(fā)器的熱負(fù)荷可用下式求得QDFC(tt)W”Qp0 10LC =Cp0

(1-x)=4.187(1-0.15)=3.56k/kg·0查表得0.5kgf/下飽和蒸汽的汽化潛熱=2305kJ/Q=0.05Qt=87.t=75℃，則得Q=1.05[FC

(t－t)+Wγ＇]

L 1 0p01 0=1.05[(20230/3600.5×10×(87.5-75)+2.2305103]=5.62×106W又從蒸汽表中查得2kgf/c2下飽和蒸汽溫度為119.2206kJ/k可求得該蒸發(fā)器的傳熱面積:A=Q/K(T-t)=5.×16/1000(11－87.5)=175.2m1則加熱蒸汽消耗量為D=Q=5.×106/220×13=2.55kg/s=9180kg/h5-210.6%(質(zhì)量)NaOH水溶液濃縮至30%的NaOH24000kg/h。試求總蒸發(fā)量、各效的蒸發(fā)量及各效溶液的濃度。解：：F=24000kg/h，x=10.6%，x=30%0 3求總蒸發(fā)量 依據(jù)下式可求得總蒸發(fā)量W，即W=F(1－x0

3求各效的蒸發(fā)量W

，依據(jù)閱歷，并流時(shí)各效的蒸發(fā)量之間的比例關(guān)系約為：iW∶W∶W =∶1.∶1.21 2 3且知WW+W+W=15500kg/h1 2 3W=4700kg/h W=5160kg/h W=5640kg/h1 2 3第一效溶液濃度 x1

Fx 24000 0 F W 24000 47001

其次效溶液濃度 x2

Fx0F W W1 2

240000.10624000 4700 5160

18%第九章9－1有一常壓枯燥器，將某種物料從濕含量30%(濕基枯燥到濕含量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)入枯燥器作為枯燥介質(zhì)。離開枯燥器的空氣濕度為 0.035，枯燥產(chǎn)品量為630kg/h，求原空氣消耗量。解：X 11 1

0.3

0.429 X 22 12

0.0410.04

0.0417絕干物料量：G G(1 )630 c 2 2蒸發(fā)水重量：W G(X c 1 2L W 234.2 8674 kg/h絕干空氣量：

H H 2 00原空氣量：L” L(1H)8674(10.008)8743kg/h09－2用氣流枯燥器枯燥某種物料，濕物料的水分含量ω=5%，枯燥后產(chǎn)品的水分含量ω

=0.25%1產(chǎn)量G=1000kg/h。用四周大氣溫度t=20℃、相對(duì)濕度 0

80%

2的穎空氣作為枯燥介質(zhì)，經(jīng)空2 0氣加熱器加熱后進(jìn)入枯燥器，進(jìn)口溫度t=140℃、出口溫度t=95t=501 2 M1t=80cM2

=1.256kJ/·℃。枯燥器外表散熱損失約為

=33500kJ/h。L假設(shè)此枯燥過程為絕熱枯燥過程，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)際枯燥過程的空氣用量及熱量消耗。解絕熱枯燥過程水分蒸發(fā)量W 空氣用量

1 221001

10050由以下圖可知，大氣狀態(tài)可用t=20℃及00

80%A點(diǎn)表示。在空氣加熱器中，由A點(diǎn)加熱到t=140℃(x=x)，用B點(diǎn)表示。在絕熱枯燥過程中，空氣狀態(tài)按絕熱冷卻過程變化，1 1 0B做絕熱冷卻線的平行線，與t=95℃等溫線相交于C點(diǎn)(圖中虛線)，C點(diǎn)即為絕熱枯燥過2程空氣出口狀態(tài)。A點(diǎn)：x0

h”0

43.8，B點(diǎn)：x

=x=0.0117，h”010

172

.5；C1點(diǎn)：x12

=0.03，h”2

h”xkg/kg，hkJ/kg。1由上述數(shù)據(jù)可算出比干空氣用量：l 1 1 kg/kg=54.6kg/kgx x 2 1干空氣用量L lW (54.6 50)kg/h 2730kg/h濕空氣用量x) [2730(1 2762kg/h1””h”)[5406(172.510q比熱量消耗

W6699kJ/kg〔2〕實(shí)際枯燥過程q0，進(jìn)入枯燥器的物料要升溫，因此空氣L用量及熱量消耗均比絕熱過程為大。對(duì)實(shí)際枯燥過程，空氣加熱線AB與絕熱過程一樣，但枯燥操作線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)參加，故q l(h”H 1

h，即0h” h” h” h”1 0 2 0 qctx x x x1 0 2 0

W M1h” h”由此得 2 0 qct

=常數(shù)=mx x W M12 0可見，B、C′的聯(lián)線為始終線，其斜率為 q cW

tBC′的方法如下：M1h” h”

h” h”將 2 0

qct

變換為 1

q ct

，任取一x值代入式中，算x x W M12 0

x x1x，h”

W M1出對(duì)應(yīng)點(diǎn)E的h′。因斜率一樣，