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化学工艺学-潘鸿章版课后习题答案

第一章流体流动过程与输送机械习题

1.A地某化工厂的苯乙烯真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为610，设备移至异地B操作时，若要求塔内维持相同的操作压强，真空表读数有何变化？（A地平均大气压强为640，B地平均大气压强为760）

解：A地：

B地：

2.在稳态流动系统中，水连续的由粗到细流经一个变径管路，粗管内径是细管的两倍，求细管内水的流速是粗管内的几倍。

解：稳态流动

4.如图所示，一高位水池内径D为1.5（有效），池底连φ144mm×4mm的排水管，管路长330m、，总损失压头为6求管路出水口的体积流量。

解：取出口管中心线为基准面，取高位水池1-1截面，管路出口处2-2截面。

4-4截面

5-5截面

（2）

7.常压下，用泵将敞口容器中的油品以36的流量输送到敞口高位槽中，管出口在高位槽液面下，两槽的液面差为25，输送管为φ76mm×3mm，直管长度为100，各种管件的当量长度为150，摩擦粗力系数为0.023，泵的效率为60％，求泵的实际功率。（油品的密度为960）

解：基准面取低位槽页面

10.某离心泵以20℃的水进行性能测试，测得体积流量为720，泵出口压力表读数为0.4MPa（表压），泵入口处真空表读数为210mmHg，压力表和真空表之间的垂直距离为410mm，吸入管和压出管内径分别为350mm和300mm。试求此泵产生的压头。

解：

第二章传热习题

1用100℃的水蒸气加热φ38mm×2.5mm钢管内的盐溶液，盐溶液的流量为500kg．h-1,比定压热容为2093.5J.kg-1.K-1，由20℃加热到50℃，α盐=930W．m-2．K-1，α蒸汽=5815w.m-2．K-1，钢管的λ=46.52w.m-1.K-1.求加热钢管多少米（以管外表面计算）。设忽略热损失，可按平面壁考虑。

解：

盐溶液在热交换中无相态变化

2．采用传热面积为4.48m2的换热器进行溶剂苯和某水溶液间的逆流换热，苯的流量为3600kg.h-1，比定压热容为1.88kJ．Kg-1．K-1，由80℃冷却到50℃，水溶液由20℃加热到30℃，忽略热损失，求总传热系数

解：

忽略热损失：

3.有一厚度为480mm的普通砖墙，高温侧为200℃，在此温度下的导热系数为0.614W.m-1．K-1；低温侧为30℃，在此温度时的导热系数为0.52W．m-1．K-1。试求单位时间通过单位传热面积(lm2)的热量为多少。

解：

4．为减少热损失，设备外壁包一层厚度为200mm均匀保温材料，导热系数为0.163W.m-1．K-1，保温材料外缘温度为30℃，为测量设备壁面温度，将温度计从外面插入保温层50mm，测得其温度为75℃，试计算设备外壁温度和单位时间每平方米保温层向外散失的热量。

解：

5.有φ=60mm×3mm的常压蒸气管（钢管），其导热系数为50W.m-1．K-1，外包40mm厚的石绵泥，其导热系数为0.12W.m-1．K-1。蒸气管内壁为110℃，石棉泥外壁为

解：

6.在φ100mm×5mm的钢管中有134℃的饱和水蒸气流动，若管外包有30mm厚玻璃棉，其导热系数为0.05W．m-1．K-1，，当外界气温为15℃时，若空气对保温层的给热系数为8W.m-1．K-1

解：稳态传热，保温层内的导热速率=保温层与空气的对流给热速率

7.反应釜的釜壁为钢板，厚5mm(λ=50W.m-1．K-1)，黏附在内壁的污垢厚0.5mm（λ=50W.m-1．K-1）。反应釜附有夹套，用饱和水蒸气加热。釜体钢板外表面（与蒸汽接触）为150℃，内壁面130℃。试求单位时间每平方米面积所传导的热量。并与没有污垢层和釜体为不锈钢（有污垢）、铜（有污垢）的情况进行比较（设壁面温度不变）。(其中不锈钢=14W.m-1．K-1；铜=400W.m-1．K

解：

无污垢：

不锈钢有污垢：

铜有污垢：

8.用134.2℃的饱和水蒸气加热φ48mm×3mm钢管内的某溶剂，由20℃加热到75℃，溶剂的体积流量为6m3.h-1,，密度为1080kg.m-3，比定压热容为2.9kJ．Kg-1

解：

9．在某一化工生产流程中，换热器采用一种高温流体来预热原料液，将原料由25℃预热到180℃；而高温流体经过换热，由300℃

解：逆流：

并流：

10.列管式换热器由若千根长3m、外径25mm的钢管组成。要求将流量为1.25kg．s-1流体从350℃冷却到300℃。290℃的B流体在管内与A流体作逆流流动。已知B侧和A侧的给热系数分别为0.85kW．m-2．K-1和1.70kW．M-2．K-1，管壁和污垢热阻可忽略。若B流体出口温度为320℃，求所需管子的根数。已知A的Cp=l.9k