•IPHggRi=2.472kPa+P水gRi2.472kPa
解：
正U型管水银压差计由图可知Pa=P]+（x+RJp水g
=:
=0.0200/?
?
=20.00mm
（13600-1000）統•ah'3x9.81m-s"
倒U型压差计设右侧管内水银高度为M
・・•指示流体为空气・・・Pc=Pd
Pi=Pc+P水g（R2+M）P2=Pd+p水gM
••凡_1000^-m3x9.8bw5_2_°・2520加-252.0刃加
2.472kPa
4.（l）PB=-845.9Pa（表）
（2）R‘=0.178m
7.解：
由公式u=—^得
Vs=uA=uJid74二0.8XjtX（57-3.5X2）2X10'6=l.57X10_3m3/sWs=Vsp=1.57X10_3X1840=2.89kg/s
G=一=up=0.8x1840=1472kg/m2・s
8.解：
由题可知：
1—r截面：
Pi=1.013X10‘Pau=0
以2—2’截而为基准水平而・・・zi=3m
2-27截面：
设管内流速为uz2=0
3—3'截面:
u,Z3=3m
4一4’截面：
u,Z4=3+0.5=3.5m
5一5’截面：
u,z5=3m
6—6‘截面：
u,Z6=2m,P6=1.013X105Pa根据伯努利方程：
We=0,工hf=0
VP]=P6u2/2=g（zj—z6）=9.8
有貉+乡希+牛乡
9.8X3+1.013X10’/1000=9.8+P^/IOOOAP2=1.209X105Pa
P\u2P.
—=—+—
1.013X1071000=9.8+P3/l000
AP3=0.915X105Pa
9.8X3+1.013X105/1000=9.8X3.5+9.8+P4/1000
AP4=0.866X105Pa
Ne
解:
Ne=We•Ws
取釜内液面为1—1’截面，高位槽内液面为2-27截面
根据伯努利方程：
8可+九+忙+%二g^+吃+旦+工如
P22p
1—17截面:
Zi=O,P1=-2.5X104（表压）,Ui=O
Wc
2—2f截面：
Z2=15m,P2=0（表压），u2=——
-PA
A=nd2/4=0.25X兀X[（76-4X2）X10_3]2=3.63X10_3m2
2x104
=5247.3m/A=1.46m/53.63x10」X1050
Re=如=68x1°'xl.4fxl050=】?
3?
40>4000湍流“6xl0~4
乂e/d=0.3X10_3/68X10_3=4.41X10-3
査图得入=0.029
22
h,=A-—=0.029x^-x^-=22.1J!
kg
fd20.0682
杳表1—3得，g全开闻阀=0.17g半开截I卜阀=9.5E9（r标准弯头二0.75E逬二0.5g出二1・・・hf=（0.17+9.5+3X0.75+1.5）X1.4672=14.2J/kg
・・・th尸22.7+14.2=36.9J/kg
-2.5X104w*1.462…
We=\5g-\36.910502
We二208.87J/kg
Ne二208.87X2X1073600=1.16kW
N=1.16/0.7=1.66kW
12.解:
1—lz:
高位槽液面2—2’：
出口管内侧
-\-We-gz2+^-+空+工力广
〜2p
ui=O,We=O
・：
Lhf+U22/2=4g
Shf=hf+hf‘
h,=2-—
fd2
g90。
标准弯头二0・75
列伯努利方程
Z2=0,zi=4m,
片
貉+」+十
P2
Pi=P2=0（表），
E半开截止阀=9.5
查表1—3得，
hf=ZI.u22/2=（9.5+0.75+0.5）Xu22/2=10.75Xu22/2
•"°彳.20^*.cr厂、A
・U（l+k+10.75）=4g
2d
化简得（400X+11.75）Xu22/2=39.2
20°C时u水=1.005
入=f（Rc）=f〔U2）
需试差
Rc二如=4975^2xl0’A-
假设U0
Re
Af
uo
-=0.01d
1.5
76630
0.039
1.66
1.6
79600
0.039
1.66
1.66
82588
0.0388
1.66
・：
截止阀半开吋该输水系统的u0=1.66m/s
Vs=uA=1.66X0.25兀X0.052=0.00326m3/s
AVs=11.73m3/h
第二章流体输送设备
1、解：
分别取离心泵的进、岀口截面为1・1‘截面和2・，截面，由伯努力方程得:
2+^+1+++%
Pg2gpg2g
22
站仏-乙+j+导+日心
PS2g
其中,Z.-Z,=0.4m；px=-1.9xlO4Pa（表压）；p2=4.7xlO5Pa（表压）;
%=“2；H/]_2=0；20°C时水的密度p=998.2kg-m-3。
口「4.7x10’+1.9X104A
=>//=0.4++0+0=50.34m
99&2x9.81
迤=50.34x70x99&2X9“十7X&w“3.7kW
“3600x0.70
3、解：
H严也一N_m_H
〜PS'
（l）20°C时：
由附录2及附录7知，水的密度p=998.2kg-m~3,饱和蒸气压
pv=0.2335xl04Pao
一杠9.81x104-0.2335x104°尢力“
H=3-2.5=4.28m
g99&2x9.81
（2）85°C时：
由附录2及附录7知，水的密度p=968.6kg-m-3,饱和蒸气压pv=0.5788x10’Pa。
9.81x104—0.5788x105
968.6x9.81
4、解：
H严也A_4h_H心
PS
6.6X105-6.45x10s
=3.5-1.6
530x9.81
—2.21m<-1.5m
故该泵不能止常工作。
_2_2
6、解：
He=Z,_Z\J'2_P\岸2—你+刃~Pg2g
inAA6.9X104「
二10+0+0+=17m
1000x9.81
由于输送介质为水，结合Oe=100m3h-1和/=17m,查附录21选IS100-80-125型泵,
主要性能参数为：
0二100n?
•h",H=20m,二2900r-min'1,“=0.78,N=7.0kW
故泵实际运行吋的轴功率为N=7.0kW,其中因阀门调节所多消耗的功率为
^=J^J20-17）xl00xl000x9.8l=1048W=105k^
7]3600x0.78
第四章沉降与过滤
2、解：
•・•比=比％
="tc=人=3°°°=0.025m-s_1
tcbL3600x40
设颗粒沉降位于层流区，故〃二亿-”）g
丿I18如|18x2x10-5x0.025…1A_5
=>t/=——=J=1.75x10m
V（A-P）SV（3000一1.06）X9.81
核算流型"二=L7‘x1x°.严xL06二0.023v2
“2xl0'5
故假设成立，即颗粒沉降位于层流区。
因此，可完全除去的最小颗粒直径为1.75x10—5m。
3、解：
在操作温度下，气体量"益X警=1.5曲宀5538.5『屮
设8pn颗粒沉降位于层流区，则
£（亿一P）g=（8x10—6）2x（4000-0.5）x9.81=4欣叩m.s
18〃~18x3.4x107一•
=>/?
=—=-=0.082m
N51
核算流型心沁=8xl0“x4.1xl厂xo.5=48xW-4<2
〃3.4x107
故假设成立，得降尘室内隔板间距和层数分别为0.082m和51层。
注：
此题原始数据有点问题。
在该组数据卜•，气流在降尘室内已达到湍流。
5、解：
根据恒压过滤方程V2^2VcV=KA2t得
J（lxW3）2+2rcx（lxlO-3）=/Cx（0.1）2x5x60
[（1.6x10"3）2+2P；x（1.6x10-3）=/rx（0」）\10x60
=>jz=7xl0_4m3；A：
=8xl0_7m2-s_,
由下式可算得，15min收集到的总滤液量，即
V1+2x（7xl0'4）xr=（8x10_7）x（0.1）2x15x60
=2.07xl0_3m3
故再过5min所得的滤液量47=2.07xl0-3-1.6xl0-3=0.47x10-3m3=0.47L6、解:
（1）过滤面积^=0.812x2x38=49.86m2
滤框总容积=812X0.025X38二0.623m3
恒压过滤方程/+2么＜7=Kt
=>0.1562+2x0.01x0.156=5x10'5t
n©=550s
（4）由于s=0,故K'=K（如）i=2K。
所以，由q2+2qcq=KT可知
△P
rz=0.5r=—=275s
2
第五章传热
2.某燃烧炉的平壁由三种材料构成。
最内层为耐火砖，厚度bi=200mm,导热系数
九i=L07W.m"・°C"；中间层为绝热砖，厚度b2=100mm,导热系数入2=0・14Wm」・°CS最外层为普通钢板，厚度b3=6mm,导热系数九3=45W・m"・°C"。
已知炉内壁表面温度ti=1000°C,钢板外表面温度t4=30°C，试计算：
（1）通过燃烧炉平壁的热通量；
（2）耐火砖与绝热砖以及绝热砖与普通钢板之间的界而温度。
假设各层接触良好。
解：
⑴厂&卄ST0.2叫T寫06刊76.2（炉"2）
1111
1.070.1445
（2）g=s=^2=^3
2
11
fr
-
02
=1000-1076.2X=798.8°C
1.07
3.在直径为（j>89x4.5mm的蒸汽管道外包扎有两层绝热材料。
已知管壁材料的导热系数为45Wm-loC-1；内层绝热材料的厚度为40mm,导热系数为0.07WE“C"；外层绝热材料的厚度为20mm,导热系数为0.15WE“C"。
现测得蒸汽管的内壁温度为180°C,最外层绝热材料的外表面温度为50°C。
试计算每米管长的热损失及两绝热层间的界而温度。
解：
人=180°C,/4=50°C,r}=40mm,r2=44.5m/w,r.-84.5mm,rA=\04.5mm
Q_2龙（。
4）_2x3.14x（180-50）
厂_~~二~~t0.04451~~.0.08451~~.0.1045
—12+—ln』+—In』——xln+xln+xln——
人打人厂24厂3450.040.070.04450.150.0845
=里空=77.16（"/m）
0.0024+9」6+1.42
Q=Q\=Qi=Q3
幺二2兀山7）,=67.45°C
L丄山
入厂3
4•蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层。
已知外层的平均直径和导热系数均为内层的两倍。
现保持其他条件不变，而将两绝热层的材料互换，试问：
（1）每米管长的热损失是原来的多少倍？
（2）在本题条件下，哪一种材料包扎在内层较为合适？
解：
设管道半径为x,绝热层厚度b
x+2b+x+bx+brf
=2x=>b=2x
22
r2=x^2b=5x
2血_2血
1.r.1（匕1t3x1t5x
—ln—+——In——In——+—In——
x易打人x2入3x
互换后fi）=—竿——=-—泮一-=1.887问&
L丄1M+丄1心丄In艾+丄In竺
入x入斤2入x3x
（2）/1小的包在内层较好
5.水在套管式换热器的内管屮流动。
已知内管的直径为（]）25x2.5mm,长度为6m；水的流量为2m>h",温度由15°C升高至35°C,试计算管壁对水的对流传热系数。
若水的流量下降为o.Wh-1,则管壁对水的对流传热系数又为多少？
徽由题意可得，定性温度心号竺25。
查附表得水的物性参数为
2=60.89x10—2"•加t丄"，“=902.75x10"Pg$,Pr=6.22
（l）u==1.77m•5_,
3600x^x（0.02）2
Re=如=0.02x1.77x1（^0=3.9x10°>10000（湍流）
p902.75X10-6
X0.760,刃=0.4（被加热）
*0.02
M/=0.023Re°8Pr04=O.O23x（3.9xlO4）08x6.2204=224.96
MZ=0・O23Re°8Pr04=O.O23x（7842.7）03x6.2204=62.34
=62.34x60.89x10-2=]897.聊”2才
0.02
%=a；f=1897.9x0.94=1784.1"•加亠.厂】
9.试计算：
（1）120°C的饱和水蒸气冷凝为120°C的水时所放出的热量。
（2）120°C的饱和水蒸气冷凝为60°C的水时所放出的热量。
（3）常压下，空气由20°C升温至80°C时所吸收的热量。
解：
质量流量w均取lkg/s
⑴当Z=120°C,y=2205kJ/kg
Q=wy=1x2205=2205伙0）
（2）120°C蒸汽T60°C水
F=90°C,C;,=4.208x10s
0=w%2o+wC；（120-60）=2205xl03+lx4.208xl03x60=2457.48伙W）⑶空气20°CT80°
r=50°C,C/?
=1.005xl03
Q=wCp（80-20）=lxl.005xl03x60=60.3伙0）
10.在列管式换热器中用水冷却油。
己知换热管的直径为©19x2mm,管壁的导热系数九=45水在管内流动，对流传热系数（Xi=3500W・m"cr油在管间流动，对流传热系数
Oo=250W・m"c"；水侧的污垢热阻Rsi=2.5xl0-4m2-T-W1,油侧的污垢热阻Rso=1.8x10'W-°C.Wlo试计算：
（1）以管外表而为基准的总传热系数。
⑵因污垢热阻而使总传热系数下降的百分数。
=0.0049
心=203.74
⑵污垢前丄=丄+?
纟+丄纟=0.0044k（t2dme4k：
=226.68
=10.12%12.苯在逆流换热器内流动，流量为2000kgh-1,温度由70°C下降至30°Co已知换热器的传热面积为6n?
热损失可忽略不计；总传热系数为300\¥曲2弋"；冷却介质为20°C的水，定压比热为4.18kJ・kg・°C"。
试计算:
（1）冷却水的出口温度；
（2）冷却水的消耗量，以m3h4表示。
解：
（1）2=叫5（T}-T2）=wcCpc（t2-t}）=kS\tm
Q二（2000/3600）x1.79x103x（70—30）二3.98xl0\2Hoc~kS~300x61800'
70°Ct30°C
t?
t20°C
70-t210°C
=22.11
A/j—（70—/9）—1060—
（Az.（70—匚t70—/?
In—LInIn
Ar21010
t2=2&6°C
⑵Q=Wf）cx4.178x（28.6一20）
Wpc=3984kg
13.在逆流换热器内，用20°C的水将流量为4500kgh-1的液体Eh80°C冷却至30°C。
已知换热管由直径为025x2.5mm的钢管组成；液体走壳程，对流传热系数为1700W定压比
热为1・9kJ・kg・°C",密度为850kgm-3；水走管程,对流传热系数为850W・m込「c"。
若水的出口温度不超过50°C,换热器的热损失及污垢热阻均可忽略不计，试计算换热器的传热面积。
解：
Q=（Tr-T2）=koSoMm
若2取45W•加’°C"
=2」2x10」
10.00250.02510.025
+X+X
1700450.02258500.02
k（）=471.6
（80-50）-（30-20）,80-50
In
30-20
兰凹xl・9xl0'x（80—30）-她=—=13w
第八章精馅
2.解：
本题中，正戊烷为易发组分，以A表示，正己烷为难挥发组分，以B表示。
（1）。
=冬
Pb
159.16
54.04
=2.945
P・Pb°
O
Pa-Pb
1013-54,04
159.16-54.04
=0.450
xB=0.55
或者儿=
159.16x0.45
2.945x0.45
1+1.945x0.45
101.3
=0.707
=0.707
儿=0.293
3.解：
（1）止戊烷用A表示止己烷为B表示
进料液的平均摩尔质量M=^x.Mi=0.4x72+0.6x86=80.4kg/kmol
进料量f=型2=62.19kmol/h
80.4
己矢口xD=0.98xF=0.4
.Dxna/4nrAFxPv\0.97x62.19x0.4»7/7
由v\=—乞=97%得D=—口==24.62kmol/h
Fxfxd0.98
由F=D+W得W=F-D=62.19-24.62=37.57kmol/h⑵根据Fxf=Dxd+%’得
Fl_DXd_62.19x0.4—24.62x0.98=°Q2
37.57
W•5•解:
原题改为y=0.5x4-0.15
⑴由精锚段操作线方程尸0・75x+0.2075可知
-^—=0.75解得R=3
R+1
⑵由操作线方程可得玉-=0.2075将R=3代入
R+1
得“=0.83
⑶由进料方程y=0.5x+1.5得
⑷由进料方程可知一仝-=0.15将q=—1代入得心=0.3
9-1
6.解：
⑴进料的平均摩尔质量~M=XxiMi=0.4x72+0.6x86=SOAkg/kmol
进料量F=^=62.19kmoVh
己知Xq=0.98xw=0.03xr=0.4
根据
Fxf=Dxd+Wxw
F=D+W
得[62.19x0.4=0.98D+0.03W
◎[62」9=D+W
解得：
D=24.22kmol/h
W=37.97kmol/h
（2）
精纟留段操作线方程
斜率为0.714,截距为0.28
（3）塔内第二块塔板上升熬气组成
（4）
已知:
yI=xD=0.98
由操作线方程得:
y2=0.714x7+0.28=0.714x0.942+0.28=0.953
（5）提镉段操作线方程已知L=RD=2.92x24.22=70.72kmol/h
F=62.19kmol/h
W=37.97kmol/h心=0.03泡点进料q=l
提憾段操作线方程：
r_L+qF,W儿+'~L+qF-WX，n~L+qF-WXw
37.97
7°.72+62.19二X0.03
70.72+62.19-37.97w70.72+62.19-37.97=1.4叮—0.012
斜率为1.4,截距为-0.012
（6）精锚段内上升蒸气及下降液体的流量
r=f7?
+l；D=3.5x24.22=84.77kmol/h
L=RD=2.5x24.22=60.55kmol/h
（7）提饰段内上升蒸气及卜-降液体的流量
L‘=L+qF=60.55+62.19=122.74kmol/h
=84.77kmol/h
8.解:
最小回流比R斷=汇山泡点进料：
x=xF=0.4
__ax^——=2・'x0.4二0625l+（a-1）%1+1.5x0.4
n0.96-0.6250.335.r
‘如0.625-0.40.225
第十一章干燥
1•解：
（1）已知101.3kPa,40°C吋,水的饱和蒸气压ps=7.377^
“萱許“622x而空船需"0092畑水汽他绝干气
（2）vH=（0.772+1.244/7丿x273+'
=（0.772+1.244x0.0092jx273+40=o.898w3/£g绝干气
73
八、i+H1+0.0092/3
（3）pw===1.124kg/m
2hV/y0.898
（4）気=1.01+1.88/7=1.01+1.88x0.0092=1.027AJ/饱・°C
（5）IH=<1.01+1.88/7力+2491H
=<1.01+
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