17 化工原理_陈敏恒_第三版_课后习题答案.pptx

第1页：流体流动习题解析

解题思路:1.已知:pa=101.3kPa,ρ=1000kg/m3,ρi=13600kg/m3, R=120mm, H=1.2m。

求:PA(绝)(Pa),PA(表)(Pa)解题思路:以1-2-3为等压面,

列静力学方程:PA=P1+ρg(H-R)P1=P2=P3P3=Pa+ρiRg∴PA=Pa+ρiRg+ρ(H-R)gPA(表)=PA(绝)-pa2.已知:R=130mm,h=20cm,D=2m,ρ=980kg/m3,ρi=13600kg/m3。

管道中空气缓慢流动。

求:贮槽内液体的储存量W。

解题思路:(1)管道内空气缓慢鼓泡u=0,可用静力学原理求解。

(2)空气的ρ很小,忽略空气柱的影响。

Hρg=RρigW=1πD2·(H+h)ρ1

4

3.已知:T=20℃(苯),ρ=880kg/m3,H=9m,d=500mm,h=600mm。

求:(1)人孔盖受力F(N)

(2)槽底压强P(Pa)解题思路:(1)由于人孔盖对中心水平线有对称性,且静压强随深度作线性变化,所以可以孔盖中心处的压强对全面积求积得F。

第2页：流体流动习题解析

1F=P·A=ρg(H-h)·4πd2

(2)P=ρgH4.已知:HS=500mm,ρ油=780kg/m3,ρ水=1000kg/m3求:H(m)。

解题思路:假定:由于液体流动速度缓慢,可作静力学处理,HSρ油g=Hρgρ·ρ油S∴H=H5.已知:ρi=13600kg/m3,

ρ=1000kg/m3,h1=1.2m,h2=0.3m,h3=1.3m,h4=0.25m。

求:ΔPAB(Pa)解题思路:PA-PC=(h1-h2)(ρi–ρ)gPC-PB=(h3-h4)(ρi–ρ)g∴PA-PB=(h1-h2+h3-h4)(ρi–ρ)g又ZA=ZB∴ΔPAB=ΔPAB6.已知:D=9m,m=10t求:P,Δh。

2

第3页：流体流动习题解析

解题思路:设大气压为P0,由题设条件知可用静力学求解。

π402D(P−P)=mg02+PDmgπ4P=P=P0+Δh·ρg7.已知:P(真)=82kPa,Pa=100kPa求:P(绝),

H解题思路:P(绝)=Pa-P(真)P(绝)+ρgH=Pa8.已知:ρA=ρB=ρ,指示剂密度为ρi求:(1)R与H之关系

(2)PA与PB之关系

第4页：流体流动：大气压与海拔高度h之间的关系

解题思路:(1)由静力学可知:PA-PB=R(ρi–ρ)g=H(ρi–ρ)g(2)∵ρi>ρ∴PA-PB=H(ρi–ρ)g>0即PA>PBPA+ZAρg>PB+ZBρgPA>PB+(ZB-ZA)ρg>PB9.已知:如图所示:d2求证:PB=Pa−hg(ρ2−ρ1)−hgρ1D2解题思路:作1-1等压面,由静力学方程得Pa+hρ1g=PB+Δhρ1g+hρ2g(1)∵Δh·πD2=h·πd244d2∴Δh=h·代入

(1)式D2d2得Pa+hρ1g=PB+h·D2ρ1g+hρ2g1

0.已知:dp=ρ(Xdx+Ydy+Zdz),Ph=0=Pa,T=const,大气为理想气体。

求:大气压与海拔高度h之间的关系。

解:大气层仅考虑重力,所以X=0,Y=0,Z=-g,dz=dh∴dp=-ρgdh又理想气体ρ=pMRT其中M为气体平均分子量,

R为气体通用常数。

4

第5页：流体流动习题解析

1

1.已知:钢管φ114×4.5mmP=2MPa(绝),T=20℃,空气流量qV0=6300m3/h(标准状态),求:u、qm、

G解题思路:(1)Pqv=nRT01TPV1V0∴q=q×T1×P01πd2qV1∴u=4

(2)ρ=pMRT∴G=u·ρ22.4290

(3)ρ=qm=ρ0·qV0

1

2.已知:qV=60m3/h,dA=100mm,dB=200mm,hAB=0.2m,ρi=1630kg/m3,ρ=1000kg/m3,

求:(1)指示剂哪侧高,R=?(2)扩大管道改为水平放置,压差计的读数有何变化?解题思路:(1)取A、

B两个管截面列柏努利方程5u2u2ρ2ρ2PP得A+A=B+B222ABABBAρ∴P=P−P=(u−u)ΔPBA=Rg(ρi-ρ)

(2)若改为水平放置后,由于uA、uB不变,则ΔPBA也不变,由ΔPBA=Rg(ρi-ρ)R值也不变,即压差计指示的是总势能差。

1

3.已知:d=200mm,R=25mm,ρi=1000kg/m3,ρ=1.2kg/m3。

第6页：流体流动习题解析

求:qV(m3/h)解题思路:列1-2两截面伯努利方程PPu2u21+gz1+1=2+gz2+2ρ2ρ222a22P1=Pa,z1=z2,

u1=0ρ∴P−P=u(忽略空气柱)224由U形压差计,Pa-P2=Rg(ρi-ρ)1V2∴q=u·πd1

4.已知:H=0.8m,h=0.6m,D=0.6m,d=10mm,CO=0.62,求:液面下降0.5m所需的时间。

解题思路:列1-2截面伯努利方程,小孔中心处为基准面PPu2u21+gz1+1=2+gz2+2ρ2ρ2P1=P2=Pa,z2=0,

z1=H-h=0.8-0.6=0.2m,u1=0∴u2=2g(H−h)小孔实际流速u0=C0u2∵液面下降0.5m<h=0.6m∴液体下降过程中小孔流速不变

第7页：流体流动习题解析

04πd2×uπD2×0.5∴τ=4

1

5.已知:qv=3.77×10-3m3/s,d=40mm,D=80mm,R=170mm,

ρ=1000kg/m3求:Hf(J/N)解题思路:列1-2截面的柏努利方程f12u2u21+1=2+2+hPPρ2ρ2P2-P1=Rg(ρ-ρi)2212f12+(u−u)ρ2∴h=P1−P21=hfgHf1

6.已知:30℃(水),d1=20mm,d2=36mm。

不计hf,求:Pmin位置,是否汽化?解题思路:查30℃水,

PV从1截面到2截面列柏努利方程7PPu2u21+gz1+1=2+gz2+2ρ2ρ2P1=P2=Pa,u1=0,取z2=0

第8页：流体流动：u1,u2表达式

∴u2=2gz1再从1截面到任一截面(在1-2之间)列柏努利方程,

则:PPu2u2a+gz1+1=x+gzx+x2ρ2ρu1=0ρ2Pu2x∴P=[(gz+a)−(zg+x)]ρx1minx1xu2=PP∵(gz+a)为定值,当zg+x为最大时,Pρ2

1

7.已知:ρ,(P1-P2),A1,A2,,hf不计求:u1,

u2表达式解题思路:由1至2截面列柏努利方程u2u2PPPu2A21+1=2+2=2+11ρ2ρ2ρ∴2A2−12A2P−Pu2A212=11ρ22122(P1−P2)ρ(A−A)12得u=A2821Au=A1u1

8.已知:P2=Pa,qv=0.025m3/s,d1=80mm,d2=40mm,P1(表)=0.8MPa,

ρ=1000kg/m3求:水流对喷嘴的作用力(N)

第9页：流体流动：1u22U形压差计读数R

解题思路:设F为喷嘴对控制体的作用力,则由动量守恒得P1A1-F-P2A2=qvρ(u2-u1)2P=1.013×105(N/m2)1P=0.8×106+1.013×105=9.013×105(N/m2)∴F=P1A1-P2A2-qvρ(u2-u1)

1

9.已知:流体突然扩大,有阻力损失2u2A2A2求证:hf=1−1·1解题思路:假定Fn=P1(A2-A1),

忽略管壁摩擦阻力定态流动下有动量守恒方程:221122n2211PA−PA+F=ρAu−ρAu代入Fn=P1(A2-A1)及质量守恒方程ρu1A1=ρu2A2整理得P2-P1=ρu2(u1-u2)取1-1截面至2-2截面列柏努利方程:f12u2u2PP1+gz+1=2+gz+2+hρ2ρ2∵z1=z2,代入得:2922u2−u2(u−u)2P−Pu2−u2hf=12+12=u(u−u)+12=12ρ2

2

1

2

0.已知:dj=0.04m,uj=20m/s,us=0.5m/s,D=0.1m,截面1各点P1相同,截面2处速度分布均匀,忽略1,

2间管壁对流体的摩擦力求:(1)u2

(2)U形压差计读数R

第10页：流体流动：粘性力Fdy

解题思路:(1)qv2=qvs+qvj(质量守恒)422vssjπq=u·(D−d)2j4vjjπq=u·d2A=qV22∴u(2)由1截面至2截面列动量守恒方程,则(P1−P2)A=qv2ρu2−qvjρuj−qvsρusP2−P1=R(ρi−ρ)g∴R=P2−P1(ρi−ρ)g2

1.已知:u=0.8m/s,D=100mm,d=99.96mm,L=120mm,μ=100mPa·S(润滑油),

流动为层流求:粘性力Fdy解题思路:层流∴τ=μdu隙缝δ=(D-d)/2=(100-99.96)/2=0.02mm∵δ<<d,

即剪切力变化极小,τ=const∵du=τ=const,即速度分布可视作线性。

dyμ10

第11页：流体流动：运动粘度ν提示:毛细管两端b

dyΔy0−δdu=Δu=0−u得F=τ·A=μdu·πdLdy2

2.已知:qvab=3.5ml,d0=1mm,τab=80s,求:运动粘度ν提示:毛细管两端b和c的静压强都是1atm,

a与b间的液柱静压及毛细管表面张力的影响忽略不计。

解题思路:设毛细管中为层流,则qu=VabτA从b截面到c截面列柏努利方程:∵Pb=Pc=Pa忽略液柱∴Zbg=Zcg+hfbcd2Zd2ρg=32μuZbc=32uνZbc32u2∴ν=gdν验Re=ud1711maxRr2

3.已知:湍流时u/u=1−

第12页：流体流动习题解析

求:(1)u/umax的值;

(2)动能校正系数;

Au·2πrdrA解题思路:u=AudAR0=77RRRxxx∴u=max=2u/(1+1)(1+2)7110max=2u0R()(1−)d()()·(R−x)(−dx)R=2umaxx17R2max积分变换x=R-r,dr=-dxR0Rru(1−)17·2πrdr0RAπRu·2πrdr1=2037max33u1xRA()·2π(R−x)(−dx)u3AuπR2RudA=()·α=1

2

4.已知:粘度μ,密度ρ,液膜厚δ,平壁宽度B,高度为H,均速层流流动B3μqρgδ3求证:v=证明:取一高为H,宽为B,

厚为y的控制体在垂直方向上均速运动∴(yBH)ρg-τBH=0τ=yρgdy层流流动,τ=−μdudy12∴yρg=−μdu

第13页：流体流动：1P真2qv增加,P真如何变化

duuyydy=−ρg0μδδqv=AudA=0uBdy2

5.已知:H=3m,d=50mm,ε=0.2mm,l=8m, 90°弯头一只,底阀一只,qv=20m3/h,T=20℃求:(1)P(真)

(2)qv增加,P(真)如何变化?解题思路:(1)列1-2截面柏努利方程f12u2u2PP1+gz+1=2+gz+2+hρ2ρ242P1=Pa,z1=0,z2=H=3m,u1=0u2πd22a2fP(真)=P−P=(Hg+2+h)ρqVu=2dlu2hf=(λ+∑ζ)2Re=duρμε/d=0.250查莫迪图得λ13

第14页：流体流动习题解析

并查得底阀ζ=10,90°弯头ζ=0.75,∑ζ=10.75u2

(2)由P(真)=(gH+2+hf)ρ2当qV↑u↑hf↑∴P(真)↑2

6.已知:d1=50mm,l1=80m,90°弯头5个,d2=40mm,l2=20m,1/2开启闸阀,T=20℃(水),

qv=3×10-3m3/s求:Z解题思路:列1-2截面柏努利方程f1212u2u2PP1+gz+=2+gz+2+hρ2ρ22P1=P2=Pa,z2=0,z1=Z,u=0u2∴Zg=2+hf122d114qV1πu=221du=u(d1)220℃水,μ=1mPa·S选ε=0.2mmμ=d1u1ρ1Reμ=d2u2ρ2Re40501421ε/d=0.2,ε/d=0.2查莫迪图得λ,λ12查得:90°弯头,ζ=0.75,闸阀1/2开,ζ=4.5突然缩小ζ1=0.5ζ2=0.18lu222g2212g11u2lu22d∑21d∑1+(λ+ζ)+ζ)∴Z=2+(λ2g

第15页：流体流动：压缩空气P表MPa

2

7.已知:qv=0.10m3/min,无缝钢管Φ38×3mm,H=10m,l=20m,一个闸阀(全开),8个标准90°弯头,

ρ=1830kg/m3,μ=12mPa·S求:压缩空气P(表)(MPa)解题思路:列1-2截面柏努利方程f1212u2u2PP1+gz+1=2+gz+2+hρ2ρ2P1(表)=P1-pa=P1-P2,z1=0,z2=H,u1=02dd2u2u2h=(λ+ζ)2f1−2ll∴P(表)=ρgH+2ρ(λ+ζ+l)

2

8.已知:μ=30mPa·S,ρ=900kg/m3,d=40mm,l=50m,l=20m,阀全关12P1(表)=0.09MPa,

P2(表)=0.045MPa,阀打开至1/4开度,le=30m求:(1)qv(2)阀打开时P1,

P2如何变化?解题思路:(1)取阀的高度Z=0阀关闭时流体静止,由静力学方程可知PA=Pa+P1(表)PB=Pa+P2(表)阀1/4开度时,

列A-B截面柏努利方程

第16页：流体流动习题解析

fA+A=B+B+Ρhu2u2ρ2ρ2PPuA=uB=0u2Ρhf=λd·2Ρlρud设管内为层流,则,

λ=64μ得PA=PB+32μΡl·uρρd2ρ32μΡl∴u=PA−PBd2验Re=ρudμ(2)阀打开u↑u22ρρd由A=1+(λ1+ζ)PPlPA不变,∴P1变小u2u2+2=B+λ2·2ρρd2PPl由2dl2∵l且包括突然扩大损失λ>1

2

9.已知:T=20℃(苯),H=5m,P1=P2=Pa,Ф32×3mm,ε=0.05mm,

l=100m求:qV解题思路:列两槽液面间柏努利方程2d2PPlu2u2u21+gz1+1=2+gz2+2+λ·ρ2ρP1=P2=Pa,

u1=u2=0,z1=H,z2=0ε/d=0.05=0.0021626假设流动已进入阻力平方区,查莫迪图λ=0.023d2lu2∴gH=λ·

第17页：流体流动习题解析

λl2gHd∴u=T=20℃,苯ρ=880kg/m3,μ=0.67mPa·SRe=ρudμ查莫迪图λ与假设λ有差距,

重新计算u=λl2gHd3

0.已知:d=2m,ε/d=0.0004,ρ烟气=0.67kg/m3,μ=0.026mPa·S,qv=80000m3/h,

ρair=1.15kg/m3,P1(真)=0.2kPa求:H解题思路:列烟囱底部(1截面)与顶部(2截面)柏努利方程Pu2u2P+gz1+1=2+gz2+2+Ρhf1−2烟2ρ烟21ρ烟囱d1=d2,∴u1=u2z1=0,z2=HP1=Pa-P1(真)P2=Pa-ρairgHHu2Ρhf1−2=λ·d·2qvu=1πd24Re=ρudμε/d=0.0004,查表得λ17

第18页：流体流动习题解析

∴1-2截面间柏努利方程为u2d2H·1=air+gH+λ−P(真)−ρgHρ烟ρ烟烟囱得以排气的必要条件是ρ烟<ρ外,若ρ烟≮ρ外时,

P1≮0,即无法起到抽吸作用。

H增加,P1降低(即真空度增加),抽吸量增加。

3

1.已知:A=3m2,h=2m,H0=4m,l=10m,λ=0.022,

φ32×3mm求:τΔH=1m=?解题思路:列1-1和2-2截面间柏努利方程u2u2PP1+gz1+1=2+gz2+2+Ρhf1−2ρ2ρ2P1=P2,z1=0,z2=-H,u1=0d2lu2Ρhf=λ·ld2gu2H=(1+λ)对水槽作质量衡算:−dH·A=u·1πd2·dτ4

3

2.已知:qv=2.5×10-3m3/s,P(表)=0.2MPa,H=6m,ρ=1100kg/m3,Ф40×3mm,L=50m,

λ=0.024求:He(J/N)18

第19页：流体流动习题解析

解题思路:列两槽面间柏努利方程lPPu2u2u21+z1+1+He=2+z2+2+λ·2gρg2gd2gρgP1=Pa,

P2-Pa=0.2MPa,Z2-Z1=6m,u1=u2=0

3

3.已知:ZAA’=6m,dBC=600mm,lBC=3000m,dCD=dCE=250mm,lCD=lCE=2500mm,λ=0.04,

忽略局部阻力求:qV解题思路:由连续性方程qV=qVBC=qVCD+qVCE222u1d1=u2d2+u3d3∵hf2=hf3u2u2lld32d2=d3∴λ2·2=λ3·3d22l2=l3,u2=u3222d因而u=u1(d1)2由A、A’两截面列柏努利方程219111422221211112u2u241)u]4dd1dlu+(2gdd2gd2gλl=[ll=λ1·1+λ2·2ZAA'vd·uq=π3

4.已知:lAB=6m,d1=41mm,lBC=15m,lBD=24m,d2=d3=25m,λ=0.03求:(1)qV1、qV2、qV3

(2) D阀关闭,qV3’

第20页：流体流动：1ζB=ζC=0.17时,qV

22解题思路:(1)从B点至两管口列柏努利方程u2u2hf2+2=hf3+3llu2u2d22d32即:(λ2+1)2=(λ3+1)3由连续性方程:qV1=qV2+qV3222u1d1=u2d2+u3d3由槽内液面至C阀出口处截面列柏努利方程:llu2u2u2Hg=λ1·1+λ3·3+3d12d322

(2)D阀关闭时:连续性方程:qV1’=qV3’1133u'·d2=u'·d2,

由槽内液面至C阀出口处截面列柏努利方程:llu2u2u2Hg=λ1·1+λ3·3+3d12d3

2

2

3

5.已知:dB=dC=20mm,lB=2m,lC=4m,λ=0.028求:(1)ζB=ζC=0.17时,qVB/qVC(2)H增加,

ζB=ζC=24时,q’VB/q’VC(3)均布条件

第21页：流体流动习题解析

22解题思路:(1)由汇点0至两管口截面列柏努利方程:u2u2hfB+B=hfC+Cllu2dC2u2dB2∴(λB+ζB+1)B=(λC+ζC+1)CdB=dCBBCddu∴B=CuC+ζ+1λlB+ζ+1λlC+ζ+1+ζ+1BBC∴VB=B=CqVCdλlBdλlCuCqu(2)ζ=24时∴qVBqVCqVB与qVC的比值与H的变化无关。

(3)计算说明流体均布是以能量损失为条件的。

3

6.已知:qm=5000kg/h,L=100km,d=300mm,P2=0.15MPa(绝压),T=20℃,λ=0.016,

ρ=0.85kg/m3(标准状态)。

求:P1解题思路:对等温流动110011=1.28×10511TP12931.013×1052dP22P1ν1PP2−P2lG2ln1+21+λG2=0××·0=ρρTP0.85273Pν==·P1G=qmA.试差求得P1(绝)

3

7.已知:d=300mm,M=60,T=40℃,P=101.3kN/m2,μ=0.02mPa·S,用毕托管测流速,Rmax=30mmH2O,

21

第22页：流体流动习题解析

求:u解题思路:ρ=22.4P0TM×P×T0由毕托管流速计算式ρ2gRmax(ρi−ρ)ρ2gR(ρi−ρ)u=max∴u=μ=ρumaxdmaxReemaxuumaxmaxu查~R图,得u3

8.已知:孔板流量计测流量d=5cm,d0=25mm,R=220mmHg,ρ=1050kg/m3,

μ=0.6mpa·s求:qV解题思路:面积比m=(d0)2=(25)2=0.25d50设Red>Red极限=8×104由图1-54,

查得C0=0.625ρ2gR(ρi−ρ)00∴u=Cu=mu0μ=ρudd验证:Re3

9.已知:转子流量计qvair=400~4000l/h,ρf=2670kg/m3,

求:qvco上限2解:由转子流量计cof22qvair2ρ(ρ−ρair)−ρco)2qvco=ρair(ρf2∵ρ气<<ρf∴ρf-ρco=ρf,ρf-ρair=ρf2

第23页：流体流动习题解析

2232∴qvco2=MCOMairqvairρcoρair=

第24页：流体流动：1管路方程2qv=30m3/h

解题思路:1.已知:ΔZ=10m,P2(表)=0.06MPa,无缝钢管Φ57×3.5mm,L=50m,ρ=1200kg/m3,

μ=2mpa·S,ε=0.3mm求:(1)管路方程

(2)qv=30m3/h时的He,Pe解题思路:(1)∵在阻力平方区∴λ=f(ε/d)ε/d,

查图得λ管路特性方程22veqH=Δz+P(表)+8λlρggπ2d5

(2)qv=30m3/h时,22veqH=Δz++8λlρggπ2d5P(表)Pe=He·qv·ρg2.已知:D=0.4m,H=0.2m,

n=1000r/min,ρ=1000kg/m3,求:(1)顶盖P=f(r)r=Ru2r=0r=02gρgr=RP(2)解题思路:离心力场中静力学方程为26

第25页：流体流动习题解析

=常数=C2ρω2r2P+ρgz−00ρω2r2−02∴C=P+ρgzr0=0由小孔处条件知P0(表)=0,z0=0,

∴C=0∴P=1ρω2r2−ρgz2z=z0=0,=常数=02ρω2r2

(2)∵P+ρgz−∴P=(P+ρgz)=2ρω2r2∴P=ω2r2=u2ρg2g2gr=Ru2r=0r=0∴ρg=2gr=RP3.已知:qv=71m3/h,P1(真)=0.029MPa,P2(表)=0.31MPa,d1=d2,Δz12=0,ρ=1000kg/m3,P轴=10.4kW求:He,η解题思路:(1)由泵吸入端(截面)至泵出口端(2截面)列机械能衡算式PP2u2u21+22gρg2gρg得1+z+1+He=2+z∵高度差不计,且d1=d2,u1=u2,∴He=P2−P1=P2(表)+P(1真)ρgρgP轴27=Heqvρg(2)η=PeP轴

4.已知:吸入管Φ70×3mm,LAB=15m,压出管Φ60×3mm,LCD=80m,λ=0.03,Δz=12m,

He=30-6×105qv2,求:qV,q‘v

第26页：流体流动：计算qv的框图

解题思路:(1)从江面至高位槽液面排机械能衡算式得管路特性方程122525vπdgπdgH=Δz+ΣHf=Δz+λ(8LAB)q2+8LCD

将管路方程与泵的特性方程联立,可得qV(2)江面下降3m,Δz=15,两方程重新联立

5.已知:ΔP/ρg,d,l,ε,μ,ρ,He=A-Bqv2求:计算qv

的框图解题思路:∵H=框图如下:v·vHe=A−Bq2d5π2g+λΔPL8q2ρg251)]28Lgπdg∴qv=[(A−ρ)/(B+λΔP

输入ΔP/ρg,d,l,ε,μ,ρ,A,B0dλ=[1.74−2lg2ε]−2gπdg8L)]2125∴qv=[(A−ρ)/(B+λΔPRe=4qvρμπd

否修正λ0Re>2000λ=64/Re18.7)Reλ=1.74−2lg(2ε+d1λ否|λ-λ0|<Φ28

第27页：流体流动习题解析

是输出qv600048003600240012000qvl/min2

6

2

8

3

1.5333434.5Hem6.已知:离心水泵的特性曲线数据如下:管路Δz=5m,L=360m,d=120mm,λ=0.02,

两槽敞口求:qv,Pe2vq8λLπ2d5gρg解题思路:对于管路:有H=ΔP+Δz+两槽敞口∴ΔP=0将数据列表:0.040.020流量qvm3/s333434.5泵Hem4

3.2114.65管路Hm作图求得交点:qv,He∴Pe=qvHeρg7.已知:泵特性方程He=20-2qv2(He-m,

qv-m3/min),单泵qv=1m3/min,两敞口容器z12=10m求:qv=1.5m3/min时,两泵串联还是并联。

解题思路:假定管路λ=const212vvz+Kq2ΔP则单泵时,管路H=+Kq=+ΔρgρgΔP两敞口容器:ΔP=0,

Δz12=10m∴He=10+Kqv2由qv=1m3/min求He由He求K现qv=1.5m3/min求管路所需压头算两泵并联,串联时流量

8.已知:n=1480r/min时,泵He=38.4-40.3qv2(He-m,qv-m3/min),ΔP/ρg=16.8m,

Φ76×4mm,L=1360m,λ=0.0329

第28页：流体流动：1输液量qv

求:(1)输液量qv;

(2)当n’=1700rpm时为qv’解题思路:(1)对于管路有(qv取m3/min)241f)2(qv)260d1πρgd2gH=ΔP+H=16.8+λL·1(H=He得qv=0.178m/min3

(2)n’=1700rpm根据比例定律Hen(),

qvnHe'=n'2qv'n'=()∴He'=(qv')2Heqv2'v2'v22'v2v2v2ev1700n'1480=50.7−40.3q=38.4×()−40.3q=38.4×()−40.3qnqq'∴H'=(38.4−40.3q)()与管路H’=16.8+645qv’2联立得qv’9.已知:[NPSH]r=3.5m, (Hf吸+u12/2g)=3J/N,Hg=3m,P0=90kPa,tH2O求:是否汽蚀?=20℃解题思路:查得20℃下水的饱和蒸汽压为2338.43Par30−pvρgρg[Hg]=p0−∑H−([NPSH)+0.5]f吸

第29页：流体流动：是否适宜,不适宜如何安装?

1

0.已知:P0(真)=67kPa,Pv=P0(绝),Hg=-3.5m,ρ=986kg/m3,[NPSH]r=3.7m求:是否适宜,

不适宜如何安装?解题思路:由0-1列柏努利方程Hf0-1=0.87m,f0−1ρgr−[(NPSH)+0.5]−ΡHg]=Po−Pv∴[H1

1.已知:z12=16m,P2(表)=0.03MPa,qm=40吨/时,

∑Hf=4.1J/N求:选水泵的型号解题思路:以两液面1至2列柏努利方程ffρgρgH=ΔP+∑H=Δz+ΔP+∑Hρvq=qm,

查教材图2-23,选型

1

2.已知:n=60次/min,D=200mm,d=30mm,S=300mm,

qv=0.018m3/s求:ηv解题思路:qvT=ZVs·n=Z(2F−f)·s·n6060z=1,

F=πD2/4=0.785×0.22=0.0314m2,f=πd2/4=0.785×0.032=7.065×10-4m2S=0.3,

n=60vT=qvvq∴η1

3.已知:ρ=0.75kg/m3,qv=12700m3/h,pT=1.18kPa,风机qv0=12700m3/h,

pT0=1.57kPa求:此风机可用否?解题思路:pT∝ρ,且出厂规定ρ0=1.2kg/m3,TO31T0ρ∴[p]=ρp

第30页：流体流动：实验值E将此实验值与文献值E=

解题思路:1.已知:c=2.875×10-2mol/l溶液,P=101.3kPa, t=30℃,ρm=996kg/m3。

求:实验值E将此实验值与文献值E=188.5MPa作比较。

解题思路:查30℃时水的饱和蒸汽压,PS=4242.24Pa。

长期通入CO2后,Pe=P-PS=101.3-4.24=97.1kPa对于稀溶液Mm=MS=18mmeρ/McP=Ex=E·∴E=Pe·ρmc·Mm2.已知:y1=0.3,P1=1MPa(表),P2=20kPa,,t=25℃,吸收塔底部达饱和。

求:1kg水在膨胀槽中放出CO2的量G。

解题思路:查25℃,CO2-H2O系统,E=1.66×102MPa设当地大气压为0.1013MPaP1=1+0.1013=1.1013MPaP2=20×103×10-6+0.1013=0.1213MPaeP=E·xE∴x=P·yE=P1·y1x1E80=P2·y2x2

第31页：吸收：1P=101.3kPa绝mg/m3

CO2对稀溶液,其比质量分率X=M·MH2Ox181∴X=44×x12∴X=44×x218G=X1-X2

3.已知:t=20℃,用N2逆流吸收溶解于水中的O2,y1=0.001塔底达平衡。

cmin求:(1)P=101.3kPa(绝)mg/m3水cmin(2)P=40kPa(绝)mg/m3水解题思路:查=20℃,

O2--H2O系统,E=4.062×106kPaSρ(1)H=EMSPe1=P1·y1Pe=cH=Pe1H1∴ccmin=c1×MO×1062

(2)同理Pe2=P2·y1H=Pe22∴c4.已知:P=101.3kPa,用水逆流吸收Cl2,y1=0.01,

x1=0.8×10-5求:(1)t=20℃,(xe-x),(y-ye)

(2)t=40℃,(xe-x),(y-ye)解题思路:(1)查t=20℃,Cl2-H2O系统,

E=0.537×102MPam=EPm81=yxeye=mx液相推动力(xe-x)气相推动力(y-ye)

(2)查40℃,Cl2-H2O系统,E=0.8×102MPa

第32页：吸收：若P2=202kPa求推动力的增加

m=EPm=yxeye=mx液相推动力(xe-x)气相推动力(y-ye)

5.已知:P1=101kPa,y=50x,x1=2×10-4,y1=0.025。

求:若P2=202kPa求推动力的增加比值。

解题思路:ye1=m1x1e1myx=算(y-ye)1,(xe-x)1P2=202kPa,

m2=50/2=25ye2=m2xxe2=y/m2算(y-ye)2,(xe-x)2(y−ye)2(y−ye)1(xe−x)2(xe−x)

1

6.已知:h=2mm,δ=0.2mm,t=20℃,PA2=1.33kPa,

P=101.3kPa求:τ解题思路:查20℃时D=0.252×10-4m2/s,

ρ水=998kg/m3饱和蒸汽压PA1=2.338kPaPB1=P-PA1PB2=P-PA2lnB2PB1BmP=PB2−PB1PPPBm对恒定的静止空气层厚度有:182BmA1A2AA·PMDN=·RTδP(P−P)Nτ=ρ·h

第33页：吸收习题解析

得:τ=ρRTδh·1·PBmMD(PA1−PA2)P7.已知:t=30℃,PA2=0,P=101.3kPa,z=1cm,

H=4cm求:τ解题思路:查30℃,D=0.268cm2/s,ρ=995.7kg/m3饱和蒸汽压,

PA1=4.24kPaPB1=101.3-4.24=97.06kPaPB2=101.3kPalnB2PB1BmP=PB2−PB1,

PBmPPBmBmAAPPP·A1N=MA1A2·(P−P)·=DPDRTδPRTδN·dτ=ρ·dh,

δ=0.01+h∴τ=ρRTPBm(0.01H+1H2)MDPA1P2

8.已知:G=16kmol/h·m2,P=101.3kPa,kya=64.6kmol/h·m3,kLa=16.6kmol/h·m3,

PA=4.62CA, (PA: kPa, cA:kmol/m3)求:(1)Kya,

HOG(2)液相阻力分率解题思路:(1)由亨利定律P=Ex=Hc=HcM·xy=mx00HMDPA1PBm·(0.01+h)dhρRTPτ=∴dτM83MM=0.0456c/P=4.62c∴m=Hc101.3kXa=kLacM

第34页：吸收习题解析

∴m=0.0456cMkxa16.6cM=+11mKyakyakxa得KyaKaGyOGH=(2)液相阻力占总阻力之百分数为m/kxa1/kya9.已知:y=0.05,x=0.01,kx=8×10-4kmol/s·m2,ky=5×10-4kmol/s·m2,P=101.3kPa时y=2x,求:(1)NA(kmol/s·m2)

(2)P’=162kPa,NA’Kykxky解题思路:(1)1=m+1m+1yK=1kxkyye=mxNA=Ky(y−ye)

(2)P’=162kPam'=P·mP'又根据经验式Sh=0.023Re0.83Sc0.33m3dμρD得k=0.023D·(dG)0.33(μ)0.33(kmol/s·m2(kmol))气体ρ∝P,D∝1,c=n=P·yPVRTP84PRTy∴k∝1而k=k即ky与P无关∵P↑m↓∴(y-ye)↑

第35页：吸收习题解析

↑1m+1kxkyy由K=NA传质速率增加了NA'−NAKykxky1

0.已知:1=m+1OGOLA求证:N=1NKykxky解题思路:1=m+1Kyakxakya1m1=+同理可得111Kxakxamkya=+即Kxa=mKyaH=HOG·NOG=HOL·NOL1

1.已知:Δy1=y1-y1e,Δy2=y2-y2eOLOLyxOGmGL=·G=H·=1HL/GAKaKa/mL得H=21−ΔyLmG1lnΔy1OG求证:N=解题思路:由物料衡算得2285Lx=x+G(y−y)低浓度吸收ye=mx

第36页：吸收习题解析

221222ln112y12y1−mxLLy2−mx2+mGy(1−mG)y1−mGLLy2(1−mG)y+(mGy−mx)dyLmGy−mx2−(y−y2)=1dyyLdye2y=mx+mG(y−y)yyey−yOGN==L代入L(x1−x2)=G(y1−y2)=()Gmin1L=βLGy1

2.已知:x2=0逆流,η=y1−y2求:NOG=f(η,

β)x−x=y/m−0=m·η=GL解题思路:()1e21y1−y2y1−y2minLGL=β()=βmηGmin==1−N=11221=mmAL/Gβηmβηln[(1−1)y1−mx2+1]Ay−mxA1AOGy1−mx2=y1=1y2−mx2y21−η1

3.画操作线与平衡线解题思路:对于流程a和流程b,均有(L)=(L)GAGB86

第37页：吸收习题解析

G1

4.画操作线与平衡线解题思路:对于该流程G()=0.5()L上L下

1

5.已知:G=0.014kmol/s·m2,y1=0.02,η=0.95,x2=0.0004,Kya=0.052kmol/s·m3,

y=1.2x求:(1)x1

(2)Δym(3)H1.5()GminL=LGy1解题思路:(1)η=y1−y2y2=y1(1−η)21e21y1−y2−x=y/m−xLy1−y2()min=GxLG∴L=1.5()Gmin根据物料衡算G(y1−y2)=L(x1−x2)121287L∴x=x+G(y−y)

(2)Δy1=y1−mx1

第38页：吸收：1η=0.9,H2η=0.99,H

Δy2=y2−mx2ln1Δy2Δy=Δy1−Δy2mΔymOG(3)NΔy=y1−y2KaGyOGH=H=HOG·NOG1

6.已知:x2=0, L=1.3Lmin, HOG=0.8m求:(1)η=0.9,H(2)η=0.99,H(3)比较

(1)

(2)的L解题思路:(1)(L)=1.3(L)GGmin==mηy/m11e2Ly1−y2y1−y2()min=Gx−x=mmAL/G1.3mη∴1=1+mG]1−1LmGL1−ηLln[(1−mG)OGN=H=NOG·HOG(2)η’=0.991=1A'1.3η11−11A'A'1−η'A'ln[(1−1)+1]OGN'=H’=NOG’·HOG(3)比较

(1)

(2)可知,当回收率提高,则吸收剂用量为原来的1.3×0.9×m881.3×0.99×m=1.1(倍)由L/G=1.3mη可知,

吸收剂用量与回收率η成正比。

第39页：吸收习题解析

1

7.已知:x1=2.5×10-5,在101.3kPa,25℃下解吸,y=545x,L’=5000kg/m2·h,

y2=0求:(1)达x2=0.1×10-5,Gmin(2)G=0.40kmol//m2·h,H=∞时,x2=?,并画出操作线。

M18解题思路:(1)L=L'=5000=278kmol/m2·h−31=1.76×10(2.5×10−5−0.1×10−5)min=12=12=y−ymx−0545×2.5×10−5x−xx−xGL1e2G−32minG=()min×L=1.76×10×278=0.489kmol/m·hL(2)L/G=278/0.4=695>m=545此时塔高不受限制,则可在塔顶达到汽液平衡则y1=mx1物料衡算:G(y1-y2)=L(x1-x2)2112Lx=x−G(y−y)

1

8.已知:x2=0,η总=0.91,LA=LB=1.43Lmin, HOGA=HOGB=1.2m求:HA,

HB解题思路:=mηx−xy1−y2L()minG1e2=(L)=(L)=1.43(L)=1.43mηGAGBGmin89

第40页：吸收习题解析

2=η=y1−y2=y2−y3y1yABη=η1121yyyy总又η=y1−y3=1−y3=1−y3·y2LL=1−(1−ηA)(1−ηB)=1−(1−η)2η总=0.91,代入得ηA=ηB=η()=()=1.43mη=mGAGB说明操作线与平衡线斜率相等,即推动力处处相等。

mOGΔy=y1−y2Ny1−y2=η,OGA由N=32y2−mx21−ηy−mx1−ηy2−y3=ηN=OGB∴NOGA=NOGB∴HA=HOGA·NOGAHB=HOGB·NOGB1

9.已知:x1=0.05,η=0.97,y’2=0,G=1.3Gmin,HOG=0.3,y=2.8x,求:H解题思路:变量如图所示,

2η=x1−x2=1−x2,得xx1x1L=y'1e−y'2=mx1x1−x2x1−x2GminL=LG1.3Gmin90

第41页：吸收：1HOG,Kya2w回收丙酮量/小

根据物料衡算G(y1−y2)=L(x1−x2)1212G∴y'=y'+L(x−x)Δy1=mx1−y'1Δy2=mx2−y'2ln1Δy2Δy=Δy1−Δy2mΔymOGΔy=y'1−y'2NH=HOG·NOG2

0.已知:H=5m,D=1m,x2=0,qV=2250m3/h,y1=0.05, y2=0.0026,x1=60g

丙酮/kg

水,P=101.3kPa,T=25℃,y=2x

求:(1)HOG,Kya(2)w(回收丙酮量/小时)丙酮=0.018360/58+1000/1860/581解:(1)M=58,

x=22.4TqV·T0G'=G=G'A1A1−122Ay−mxAln[(1−1)y1−mx2+1]OGN=物料衡算:G(y1-y2)=L(x1-x2)L=y1−y2Gx11=mAL/G

得NOGOG91OGNHH=

第42页：吸收习题解析

KaGyOGH=OGyHGKa=(2)w=G’(y1-y2)

2

1.已知:H=2.7m,P=101.3kPa,x2=0,G=0.03kmol/m2·s,L=0.018kmol/m2·s,y1=0.02,

Kya=0.1kmol/m3·s,E=60kPa求:y2解题思路:m=E/PL/G=0.018/0.03=0.6=m即操作线与平衡线平行,

此时:Δym=Δy1=Δy2=y2-mx2=y2GyKa0.1=0.03=0.3mOGH=Δymy2=2.7=90.3=y1−y2=y1−y2NH=HOG·NOGOGOG∴N得y2

2

2.已知:x2=0.0002,L/G=3,y1=0.01,η=0.90,y=2x,

x2’=0.00035求:(1)η’(2)x1’解题思路:(1)y2=y1(1-η)1=mAL/G1A1−122Ay−mxAln[(1−1)y1−mx2+1]OGN=当x2上升时,由于H不变,HOG不变∴NOG=H/HOG也不变,得112y2',η'=yy−y'(2)物料衡算:G(y1−y2')=L(x1'−x2')292112L∴x'=G(y−y')+x'

第43页：吸收习题解析

2

3.已知:P=101.3kPa,t=15℃,y1=0.0145,x2=0.2,ye=1.05×10-4,y2=0.000322,

Kya∝G0.8,L>>G

求:G’=2G

时,y2’edy=lny1−yeyOG

解题思路:y=常数,N=y12y−yey2−yeG0.8yOG

当流率增加一倍时,H=GG∝G0.2Ka∝HOG'=HOG×20.2∵塔高不变,

则H=HOG·NOG=HOG’·NOG’OG93OGOGH'N'=HOG·N得y2'

第44页：吸收习题解析

解题思路:1.已知:λ1=1.3W/m.K,λ2=0.18W/m.K,λ3=0.93W/m.K,T1=1100℃,t2=900℃,

t4=50℃,δ3=12cm,q=1200W/m2,接触热阻可忽略。

求:δ1,δ2解题思路:q=λΔtqq111δt1−t2∴δ=λΔt1=λ32Δt32δ3δ又q=λΔt2=λδ3λ3δ2λ2即q=t2−t3=t3−t4δ2+δ3t2−t4q=λ2λ3即δ2=t2−t4−δ3λ2qλ3得δ2

2.已知:δ2=(1/3)δ,t2=300℃,t3=50℃求:t150

第45页：吸收习题解析

解题思路:q=λt1−t3=λt2−t3δδ232123δ∴t=(t−t)δ+t3.已知:G=0.048kg/m2·S,t2=110℃,

r=2000kJ/kg,垢层δ=2mm,λ=0.65W/m2·K。

求:t1解题思路:q=G·rq=λΔt=λt1−t2δδ12λ∴t=qδ+t4.已知:外径Ф150mm,

λ=0.103+0.000198t(t:℃),蒸汽管外壁温度t0=180℃,保温层外壁温度t1=50℃,冷凝量G=1×10-4kg/m·s。

求:保温层厚度δ解题思路:Q=G·r查180℃水,

r=2019kJ/kg∴Q/L对于圆筒壁Q=2πLλ(t1−t2)r2lnr1r1=d/2=75mmr2=r1+δ=(75+δ)mm保温层平均温度tm=(t0+t1)/2=(180+50)/2=115℃∴λ=0.103+0.000198tm=0.103+0.000198×115=0.126W/m·KQ/L51r22πλ(t1−t2)∴ln=r1∴得δ5.已知:D=120mm,气体δg=0.1mm,λg=0.030W/m·K,t1=200℃,t2=80℃,

第46页：传热习题解析

Q=40W。

λ'−λ求:λA解题思路:q=Qλλgδ+2·δgq=t1−t2=t1−t2δ/λ'gδgδδ∴λ'=λ+2λδ/λ'λg−2δgλ'−λ=λ'−1=δ/λ−1=δ/λ−δ/λ'=qλλδ/λ'δ/λ'δ/λ'=t1−t2∴λ'−λλ6.已知:通过中空球壁导热的热流量Q。

δ/λAmΔtQ=Am=A1A2(A1,A2为球壁的内、外表面积)求证:52

第47页：传热习题解析

解题思路:定态Q=const=q=λdtdr

一维:4πr2Q∴Q11tr2r2dr=λt2dt4πr21)=λΔt12Q11得−=λ(t−t4πrr4πλΔt(r×r)Δt·4πr2·4πr2ΔtAAQ=21=12=12r2−r1δ/λδ/λ7.已知:d0=25mm,δ1=δ2=25mm,λ2/λ1=5,热损Q,λ1与λ2互换,Δt

不变,热损Q’。

求:Q’/QQ=2πλLΔt

解题思路:圆筒壁1d2lnd1lnd1+1lnd2λ1d0λ2d12πLΔt∴Q=1lnd1+1lnd2λ2d0λ1d12πLΔtQ'=1lnd1+1lnd253∴Q'=λ1d0λ2d1Q1lnd1+1lnd2λ2d0λ1d1显然λ较小的材料放内层热损较小。

第48页：传热习题解析

8.已知:L=3m,d=53mm,G=172kg/s·m2,苯被加热,μ=0.49mPa·S,λ=0.14W/m·K,

Cp=1.8kJ/kg·℃。

求:α解题思路:Pr=Cpμμμ,λ,dRe=ρud=GdL∵苯被加热∴可用Nu=0.023Re0.8Pr0.4公式

0.80.4λα=0.023RePrd9.已知:常压下空气T1=200℃,T2=120℃,qm=3kg/s,空气外壳体中平行于管束流动,

D=260mm,n=38,小管Ф25×2.5mm,

求:α解题思路:空气平均温度tm=(t1+t2)/2=(200+120)/2=160℃查常压160℃空气ρ=0.815kg/m3,

μ=2.45×10-5Pa·S,Pr=0.682≈0.7,

λ=0.0364W/m·K.D+ndD2−nd2=πD+nπdπde==224×(πD−nd)444AsG=qmARe=ρud=deGμμ∵空气被冷却∴α=0.023λRe0.8Pr0.3de1

0.已知:水平蒸汽管加热外部重油,d=60mm,tm=20℃,tw=120℃,70℃重油:ρ=900kg/m3,

Cp=1.88kJ/(kg.℃),λ=0.174W/(m.℃),ν=2×10-3m2/s,

β=3×10-4l/℃求:qW/m2解题思路:属大容积自然对流μ2βgΔtρ2l3Gr=∵水平放置,

特性尺寸l=dρν=μν254βgΔtd3∴Gr=

第49页：传热习题解析

λpCνρpPr=Cμ/λ=λGr·Pr查教材表6-3,A,bα=A(Gr·Pr)bdq=α(tw−tm)

1

1.已知:两水平放置圆管,d1=10d2,(Gr·Pr)2=109求:q1/q2解题思路:属自然对流,

α=Aλ/d(Gr·Pr)bμ2βgΔtρ2l3Gr=λCpμPr=大小两种管子,不同的只是特性尺寸l,

因水平放置l=d∴Gr·Pr∝d33d∴(Gr·Pr)1=(Gr·Pr)12d2查表6-3,两者均在3区域,A=0.135,

b=1/3q∝α∝1(GrPr)bd1∴q1=α1=d2(Gr·Pr)132212qαd(Gr·Pr)

1

2.已知:ts=100℃,tw=96℃,L=3m,d=0.03m求:(1)圆管竖放,w(kg/h)

(2)圆管水平放,w’(kg/h)解题思路:查100℃,水,r=2258kJ/kg,

tm=(ts+tw)/2=(100+96)/2=98℃查98℃,水,ρ=960kg/m3,μ=0.290mPa·S,

λ=0.682W/m·K(1)设凝液为层流,则竖放时1α=1.13ρ2gr·λ34μLΔtμrRe=4αLΔt验w=Q=απdLΔtrr(2)水平放,仍设层流55

第50页：传热：气体的真实温度Tg

1α'=0.64dL4αw∝αα∴w'=α'wL·μRe=4w'验

1

3.已知:热电偶测得T1=300℃,ε1=0.3,α=60W/m2·K,Tw=230℃,求:气体的真实温度Tg解题思路:与壁面相比,

热电偶面积很小。

g11T−w=α(T−T)4410100100QTq==εCA得Tg可见,提高α,降低ε,抽气提高tw,均可减少误差。

例如用遮热罩抽气式热电偶。

1

4.已知:Q=1kW,A=0.05m2,ε=0.9,α=10W/m2·K,T=20℃,求:炉外壁温度TW解题思路:定态时,发热量应等于辐射,

对流传热之和wWT4−+α(T−T)410100100QTA=εC上式试差得Tw2

1

5.已知:m=2.3kg,ε1=ε2=0.02,A=0.12m,t2=20℃,t1=99℃,塞子处热损不计。

求:水降1℃,τ解题思路:A1/A2=1,ψ12=1,拟定态处理。

辐射热1112+ε−1440100100εTTAC1−2Q=查99℃水,CpQ·τ=mCpΔt∴τ=mCpΔt56Q1

6.已知:T1=400℃,T2=150℃,ε1=0.65,ε2=0.90,两板间插入一平板,此平板A、B面黑度不同,当1→AB→2时,

T3=327℃当1→BA→2时,T3’=277℃

第51页：传热习题解析

求:εA、εB解题思路:A1/A2=1,φ12=φ21=1−11+1Q=ε1ε244A1C01−2100100TT当1→AB→2时,

012+1−1+1−11+1ε1εAε2εBC×10−8[T4−T4]34401−11+1ε1εAT−QC×10[T]A==−8

(1)当1→BA→2时,−1012+1−1+1−11+1ε1εBεAε2C×10−8[T4−T4]43201+1εAε2T'−T]QC×10[A==−84

(2)由

(1)

(2)式可见,两状况下Q/A相等1357T4−T4T'4−T4ε1εA得εA−11+1−11+1εε∴A2=32

第52页：传热习题解析

13T4−T4T4−T4ε1εA−11+1−11+1εε同理:2B=32得εA1

7.已知:TA>TB,无遮热板传热Q,n块遮热板传热Q’φ12=φ23=······=φ,

εA=εB=······=εQ'=1求证:Qn+1解题思路:=2(1−1)+1εφTT44CA−B0100100TT44CA−B0100100=A12φ(ε−1)+1Q=2(1−1)+1εφ58TT=······2(1−1)+1εφ44Cn−B0100100TT44CA−10100100'=AQ由加和性(等比定理)得

第53页：传热：1管壁热阻占总热阻的百分率2u水增

11(n+1)2ε−1+φ440100100TTCA−B=Q'A2

1

8.已知:内钢管Ф25×2.5mm,λ=45W/m·K,管内冷水湍流,α1=2000W/m·K,2环隙热气湍流,α2=50W/m·K,

不计垢层热阻。

求:(1)管壁热阻占总热阻的百分率

(2)u水增倍,K’(3)u气增倍,K’’1−1α12λd11dddK=2+2ln2+解题思路:(1)α1d11K总热阻2λd1管壁热阻d2lnd2得管壁热阻分率

(2)∵α∝u0.8∴α1’=20.8α1=20.8×2000=3.48×103W/m2·K求得K'增加K'−KK(3)∴α2’=20.8α2=20.8×50=87.1W/m2·K求得K''增加K''−KK由上可知,管壁热阻往往占分率很小,可忽略;

提高K值,强化传热,应在α小处着手。

1

9.已知:管子Ф68×4mm,λ=0.08W/m·K,t外=20℃,α1=5000W/m2·K,α2=10W/m2·K,

求:(1)每米管长冷凝量w;

(2)保温层外表面温度tw解题思路:(1)d1=0.068-2×0.004=0.06m,

d0=0.068md2=0.068+2×0.03=0.128m,

不计管壁热阻591−12λd0α1d1α21ddd∴K=2+2ln2+Q=K2A2(T−t外)=K2πd2L(T−t外)

第54页：传热：绝热层厚度δ

查0.2MPa(表)下,饱和蒸汽T=133.3℃,

r=2168.1kJ/kg∴QL=K2πd2(T−t外)w=QLrK2(T−t外)=α(2tw−t外)外外Kw+tα∴t=(T−t)

2

2

2

0.已知:球罐d1=1.2m,t1=-196℃,绝热材料λ=0.02W/m·K,tw=28℃,t气=32℃,α2=12W/m2·K。

求:绝热层厚度δ解题思路:大气向球罐传热Q=απd2(t−t)22气w保温层导热w1Q=λAmΔt=λπd1d2(t−t)δδ两Q相等,

得δ2

1.已知:列管式冷凝器,管子Ф28×2.5mm,λ=45W/m·℃,水在管内高度湍流流动α2,管外蒸汽冷凝α1,传热系数K以外表面为基准。

第二次第一次试验次数

1.0

2.01.0流速(m/s)110018601200传热系数K (W/m2·K)求:(1)第1次,α1,α2|u=2m/s;

(2)第2次,K值变化原因。

解题思路:(1)设K1,0为u=1m/s的K,K2,0为u=2m/s的Kα12λd2α2d21=1d1+d1lnd1+(1)K1,

0+d1lnd1+α12λd2α2'd21=1d1K2,02α=20.8α=1.74α222,021,

00.81α∝u0.8uuα'=且)601.741(1−11d0∴d1α2d1α2α2'−=d0(1−1)=K1,0K2,0

第55页：传热：Qmax和钢球厚度δ

得α2α2'=3.05×103W/m2·K代入

(1)式得α1

(2)由于使用一段时间之后,壁面生成垢层,使K值下降垢层热阻R=+R11K1,0'K1,0

2

2.已知:中空钢球容器,d1=0.34m,t1=38℃,T=100℃,λ=45W/m·℃,α=500W/m2·℃,

求:Qmax和钢球厚度δ解题思路:对于所传热量有δ+1·1ΔtQ=Δt=RλAmαA其中,Δt=100-38=62℃,δ=r-r1,

Am=4πrr11+4λπrrα·4πr2r−r11∴R=当R最小时必有Qmax23当−2=0时dr4πλrαrdR=11αmax得r=2λ,δ=r-r1,Q2

3.已知:A=16.5m2,qm2=2.5kg/s,t1=20℃,t2=30℃,T=80℃,t2’=26℃,

求:垢层R解题思路:新的冷凝器212定性温度t=1(t+t)查水的cpln1T−t2T−tt2−t1Q=qm2cp2(t2−t1)=KAΔtm=KA∴K=qm2cp2lnT−t1AT−t2

(1)26112结垢之后,t=1(t+t),Cp几乎不变

第56页：传热习题解析

∴由

(1)式得K'若不计温度变化2℃引起的水的物性变化对水一侧的α的影响,不计由于蒸汽冷凝量变化对蒸汽一侧α影响对总阻力的影响,

则K'KK'K1=1+R,R=1−1

2

4.已知:管子Ф25×2.5mm,苯在管内,t1=20℃,t2=55℃,qm2=15T/h,u2=0.5m/s,

Cp2=1.76kJ/kg·℃,ρ2=858kg/m3,管外蒸汽T=130℃,K=700W/m2·K。

求:n,L解题思路:qm2=15T/h=4.17kg/s222222π4d·uρ∴n=πq=n·d·u·ρ4qm2m2Q=qm2cp2(t2−t1)=KAΔtm=K·nπd0·L·Δtm(1)ln1T−tt2−t1T−t2由

(1)式得L2

5.已知:管内气体qm2=90kg/h,t1=38℃,t2=138℃,d=53mm,D=78mm,δ=2.5mm,tW=150℃,

μ=0.027mPa·S,Pr=1求:LmΔt=mmlnw1lnw1tw−t2tw−t2t−tt−t=(tw−t1)−(tw−t2)=t2−t1解题思路:Q=αAΔt,ΔtQ=qm2cp2(t2−t1)∴A=πdL=qm2cP2(t2−t1)=qm2cP2lntw−t1αΔtmαtw−t2

(1)μπdμ4Re=dG=qm2

0.8

0.4

0.80.4RePrdPrcPμλα=0.023RePr=0.023d代入

(1)式得L=qm2cP2lntw−t1πdαtw−t262

第57页：传热习题解析

2

6.已知:A1=A2=A,K1=K2=450W/m2·℃,cP1=2.1kJ/kg·℃,T1=138℃,T2=93℃,t1=25℃,

t2=50℃,t3=65℃,qm2=2.5kg/s,qm6=0.62kg/s,求:qm5,

A解题思路:(1)水的定性温度213t=1(t+t)下cP2qm4=qm2-qm6=2.5-0.62=1.88kg/s作总的热量衡算有qm5cP1(T1-T2)=qm2cP2(t2-t1)+qm4cP2(t3-t2)P2P112=qm2(t2−t1)+qm4(t3−t2)cm5c(T−T)∴q(2)由质量衡算qm5=qm1+qm3=4.0由热量衡算qm2cP2(t2-t1)=qm1cP1(T1-T3)qm4cP2(t3-t2)=qm3cP1(T1-T4)

(1)

(2)

(3)ln12T3−t1m1T−t=(T1−t2)−(T3−t1)Δtln13T4−t2m2T−t=(T1−t3)−(T4−t2)Δt(4)Δtm2Q2/K2A2Q2联立

(1)

(2)

(3)

(4)可解得T3,T4,qm1,qm3,∴Q1=qm2cP2(t1−t2)=KAΔtm1得AΔtm1=Q1/K1A1=Q1

2

7.已知:qm1=1.5kg/s,r=395kJ/kg,T=60℃,管束n根Ф25×2.5mm,管内河水t1=25℃,不计管外冷凝、管壁、

垢层热阻,NP=1求:(1)qm2

(2)n,L(u=1m/s)

(3)n不变,NP’=2,qm1’解题思路:(1)从Δtm>10℃及防止水中盐类析出为原则,选t2t=(t1+t2)/263

第58页：传热习题解析

查附录得ρ,cP2,λ,μ,Pr由热量衡算得qm1r=qm2CP2(t2-t1)P221c(t−t)qm1·rm2q=(2)取水在管内流速为1m/s左右,则qm20.785d2ρun=取nqm20.785d2nG=ρu=μRe=dG0.40.8λα=0.023RePrd由题意知K≈αT−t2m2p221lnT−t1t2−t1由传热速率式:qC(t−t)=KAm2P2T−t12T−tKA=expqC得

(1)即A=qm2Cp2lnT−t1KT−t2nπdAL=验L/d>30~40

(3)改为双管程,流速变化,K也变化PK=α∝u0.8∝N0.8∴K'=α0.8K=1.74KKNPK'N'0.8∴=P由

(1)式得T−t264qm2CP21.74KAT−t1.74=exp=1qm2CP21=expT−tK'AT−t2'得t2’∵qm1r=qm2CP2(t2-t1)

第59页：传热：水蒸汽量qm

t2−t1∴q'm1=t2'−t1qm1

2

8.已知:A=20m2,T=100℃,t1=40℃,qm2=0.917kg/s,cP2=4000J/kg·℃,

K=125W/m2·℃求:水蒸汽量qm解题思路:查100℃水蒸汽,

r=2258kJ/kgln1m=qrm2p221T−t2T−tt2−t1Q=qC(t−t)=KAm2P2=exp−qCT−t2∴1T−tKA,得t2r=qm2CP2(t2−t1)qm2

9.已知:内管Ф19×3mm,L=2m,逆流,qm1=270kg/h,T1=100℃,cP1=1.88kJ/kg·℃,

qm2=360kg/h,t1=10℃,K2=374W/m2·℃求:T2、t2解题思路:水的定性温度未知,

选取水的比热CP2=4.18kJ/kg·℃R1−exp[NTU1(1−R1)]1−exp[NTU1(1−R1)]1解法1:由热效率公式ε==qm1cP1=270×1.88=0.337qm2cP2360×4.18R1m1P1=K2A21qcNTU111T1−T2=εT−t得得T2qm1cP1(T1−T2)=qm2cP2(t2−t1)1212(T−T)+tqcqcm2P2m1P1∴t=解法2:由热量衡算Q=qm1cP1(T1−T2)=qm2cP2(t2−t1)∴T1−T2=(qmcP)2t2−t1(qmcP)165

第60页：传热：1t2’2保持t2’=100℃的措

ln12T2−t1T−t(T1−t2)−(T2−t1)由速率方程式Q=qm1cp1(T1−T2)=K2A2)mP221m1P112m1P1−T=qc1−(qc1−TT−tqc∴lnT1−t2=K2A2t2−t1K2A2(qmcP)1t2−t1T2−t1由T1−T2,T1−t2,而得出T2,t2212查t=1(t+t)下的水cP,偏差不大,计算有效。

3

0.已知:饱和水蒸汽,T=110℃,t1=30℃,t2=100℃,q’=1.5q,

m2m2求:(1)t2’(2)保持t2’=100℃的措施m2p221ln1T−t2T−tt2−t1解题思路:(1)由传热速率式Q=qc(t−t)=KAm2P2KA=expqcT−t12T−t得

(1)m2P2T−t12T−t'=expq'cK'A∵饱和水蒸汽冷凝的热阻,

管壁热阻可忽略2m2∴K=α∝q0.8q'∴K'=m2·K=1.50.8·Kqm2

0.80.922=exp0.922=1∴1=expT−t2KAT−tT−t1.50.8KA1.5qm2cP2qm2cP2T−t2'得t2’(2)可以采用提高饱和水蒸汽的压强,即提高T的方法来维持t2’=100℃不变P2'qm2cK'Aexp66m2P2=expq'c2∴T'−tT'−t1K'A得T’,查对应蒸汽压强P。

第61页：传热习题解析

3

1.已知:A=0.4m2,油在管内T1=75℃,T2=65℃,冷却水在环隙,t1=30℃,t2=45℃,α2=4000W/m2·℃,

d=25mm,λ1=0.56W/m·℃,μ=1.8mPa·S,cP=2070J/kg·℃,管壁热阻可忽略求:qm1,

max解题思路:当T2达到规定的65℃时,qm1即为最大,实际操作中若再加大qm1,则T2将达不到要求∴qm1,

max×cP1(T1−T2)=KAΔtmqm1,max与K关系

(1)Re=dG=4qm1,maxμπdμλPr=CPμ0.80.31λα=0.023RePr含qm1d12m1,

maxq0.8+Kαα1=11含1代入

(1)式试差解得qm1,max3

2.已知:T1=100℃,t1=40℃,并流时T2=80℃,t2=60℃,求:逆流操作T2’,

t2’qm2cP2T1−T2解题思路:并流时qm1cP1=t2−t11122ln11T2−t2m1p112而qc(T−T)=KAT−t)−(T−t)(T−t116712(T1−t1)−(T2−t2)qm1cP1T−tT−t(T−T)ln=22KAm2p21qcT−T'2qm1cpt'2−t逆流时∵1=1∴Δt1=T1-t2’=T2’-t1=Δt2∴Δtm=Δt1=T1-t2’=Δt2=T2’-t1∵qm1cP1(T1-T2’)=KAΔtm=KA(T2’-t1)

(1)

第62页：传热习题解析

qcKA21(T'−t)m1P112∴T−T'=得T2’,代入

(1)式得t2’3

3.已知:Ka=Kb,Aa=Ab,qm2a=qm2b,T1=150℃,T2=40℃,t1=30℃,t2=90℃求:T,ta,

tb解题思路:运用消元法(1−qm1cP1)qm1cP1qm2cP2lnT1−t2=KAT2−t1(1−qm1cP1)qm1cP1qm2acP2KAT−t1对A:lnT1−ta=qm1cP1qm2bcP1T2−t1T−tKAqc对B:lnb=(1−m1P1)T−t1T2−t1∴T1−ta=T−tb(1)热量衡算:对A(qmcP)2aT1−T(qmcP)1=ta−t1对B(qmcP)2bT−T2(qmcP)1=tb−t1∴ta−30=tb−30150−TT−40由冷流体交汇点热量衡算得

(2)2682abt=1(t+t)=90℃(3)联立

(1)

(2)

(3)式可得T,ta,tb,

第63页：传热习题解析

3

4.已知:带搅拌夹套加热釜,T=120℃蒸汽,t1=25℃,τ1时t2=110℃,τ’=2τ1时釜内温度均匀,K、

A为常数求:t2’解题思路:由速率式Q=KA(T-t)dt热量衡算式,Q=GcPdτQKAT−t得dτ=GcPdt=GcP·dtτ=0,

t=t1,τ=τ时,τ=tKAT−t积分得τ=GcPlnT−t1lnT−t1ln1T−t2T−tT−t2'τ'∴τ=2=得t'2

3

5.已知:G=6000kg,cP1=4.6kJ/kg·℃,T1=100℃,T2=60℃,t1=20℃,qm2=1500kg/h,A=6m2,

K=230W/m2·℃,Q损=0,cP2=4.18kJ/kg·℃,槽内液体温度均一。

求:τm2p221ln1T−t2T−tt2−t1解题思路:由速率式qc(t−t)=KA(1)衡算式qc(t−t)=−GcdTP1dτm2p221

(2)由

(1)式得t=T(1−em2P2m2P2qc−KA1qc−KA2代入

(2)式后得)+te69τ0dτ=−m2P2)]1T−t1T2dTTm2P2qc[(1−exp(−GcP1qcKA

第64页：传热：1单壳程,四管程的Δtm2双壳程

T2−t2lnT1−t1m2P2GcP1)]qc[1−exp(−qcm2P2KAτ=3

6.已知:t1=20℃,t2=50℃,T1=100℃,T2=60℃,求:(1)单壳程,四管程的Δtm(2)双壳程,

四管程的Δtm’解题思路:Δtm=ψΔtm逆ln12T−t=(T1−t2)−(T2−t1)Δtm逆T2−t1R=T1−T2t2−t1P=t2−t1T1−t11单壳程,四管程,查ψ=f(R,P)图,(教材图6-57a)ψΔtm=ψΔtm逆2双壳程,四管程,查ψ=f(R,P)图,(教材图6-57b)ψΔtm=ψΔtm逆

3

7.已知:煤油走壳程被冷却,qm1=28700kg/h,T1=230℃,T2=120℃,cP=2.60kJ/kg·℃,ρ=710kg/m3,

μ=0.32mPa·S,λ=0.13W/(m·K),D=560mm,70根Ф25×2.5钢管,L=6m,t=32mm,三角形排列,

挡板切除25%,B=300mm求:煤油的给热系数α解题思路:当Re>2000,

25%圆缺挡板μ0.14Nu=0.36Re0.55Pr1/3μwA'=BD(1−d0)tA'ρ=qm10∴u020243πd2ed=π4(t−d)2Re=deu0ρμ70

第65页：传热：1L2qm2,t1,L不变,管子变

λPr=cPμ=0.95wμ0.14煤油被冷却∴μRe0.55Pr13μ0.14∴α=0.36μwλde3

8.已知:单壳程双管程,管外饱和蒸汽T=120℃,干空气管内u2=12m/s,Ф38×2.5mm,n=200,t1=26℃,t2=86℃,

求:(1)L(2)qm2,t1,L不变,管子变为Ф54×2mm,n’=80%n,

t2’解题思路:t=1(26+86)=56℃2查56℃干空气,cP=1.0kJ/kg·℃,ρ=1.07kg/m3,

λ=0.0286W/m·K,μ=1.99×10-5Pa·S,Pr=0.697

(1)q=n×πd2×ρ·um224Q=qm2cP2(t2−t1)Re=duρμ0.40.82λ∴α=0.023RePrd∵管外蒸汽冷凝,

α1>>α2,K=α2Q=KAΔtmln1mT−tt2−t1Δt=T−t2A=n·πdLK·nπdΔtmQ∴L=1nd2

(2)∵qm2不变∴u∝K'711u0.8K=α2∝∝d0.2n0.8d1.8=n0.8d1.8Kn'd'∴

第66页：传热习题解析

A'=n'd'Andm2P221ln1T−t2T−tt2−t1qc(t−t)=KAm2P22∴T−tT−t1KA=expqc0.685T−t2=10.566×1.21×KAT−t=expqm2cP2qm2cP2K'A'T−t∴1=expT−t2'得t2’3

9.已知:乙醇蒸汽qm1=3000kg/h,t1=30℃,t2=40℃,T=78℃,r1=925kJ/kg,α1=1660W/m2·℃,

试设计一列管式换热器,设计内容:(1)NP,NT,L(2)管子排列

(3)壳体内径解题思路:热负荷Q=qm1r1由于乙醇无腐蚀性可走壳程,水走管程212水的定性温度t=1(t+t)查水的cP2,ρ,λ,μ,

PrP221c(t−t)m2Qq=选用Ф25×2.5mm的钢管,选水的流速,

u=1m/sN4Pq=NT·πd2·u·ρm2NT=PNπd2uρ4qm2取72PPTNN,N,得NT可采用三角形排列,如右图所示,

等边六角形层数为a则交点数n0=1+6(1+2+⋯⋯a)=1+3(a+a2)现取a为6层则n0=1+3×(6+36)=127除去中间双管的隔板位置13个交点。

即可安置127-13=114根管子。

第67页：传热习题解析

取管中心间距t=32mm(取t=1.25d0后圆整得)外壳内径D

的计算:取外层管中心与壳壁的最小距离为38mm(取1.5d0后圆整得)∴D=2a×t+2×0.038管子长度计算:qm2πd2·NT·ρu=4NPμRe=ρud0.40.82λα=0.023RePrd

考虑水的垢层热阻,查教材表6-6,取R2(取河水)考虑乙醇蒸汽垢层热阻,查得R1101221+1)dαdKα∴1=+R+(R

得K(以内表面为基准)ln1T−tt2−t1T−t2Q=KAΔtm=KNTπdLΔtmmΔt=K·NTπd·ΔtmQL=实计73计AA

故实=1.2,∴L=1.2L

第68页：传热习题解析

解题思路:1.已知:P=101.3kPa,苯(A)—甲苯(B)溶液1211logP0=6.031−A(P°—kPa,

t—℃)t+220.81345t+219.5logP0=6.080−Bt1=108℃,t2=81℃求:(1)α1,α2

(2)αm,x~y表解题思路:(1)t1=108℃时AP0=222.8kPaAlogP0=6.031−=2.348,

1211BP0=94.0kPaB108+220.81345=1.973,

108+219.5logP0=6.080−1BP0P0=A∴αt2=81℃时AP0=104.33kPaA=2.01881+220.8logP0=6.031−1211BP0=40.19kPaB=1.60481+219.5logP0=6.080−13452BP0P0=A∴α2

(2)α=1(α+α)m121+(α−1)xαx由y=计算

2.已知:乙苯(A)—苯乙烯(B)溶液理想物系,P=8kPa,yA=0.595AlogP0=6.08240−1424.225(P°—kPa,

t—℃)B94209.43+t213.206+t1445.58logP0=6.08232−求:(1)t(2)xA解题思路:(1)ABP0PP0−P0P−P0yA=A·B

第69页：传热习题解析

ABA设:温度t,计算P0,P0,y直至yA符合ABP0−P0P−P0=BA(2)x3.已知:乙苯(A)—苯乙烯(B),P=13.6kPa,

xA=0.144。

求:(1)t(2)yAABA解题思路:(1)设液体温度t,计算P0,P0,x直至xA符合

(2)yP0x=AAPA4.已知:P=303.9kPa,丁烷(A)—戊烷(B),yF(A)=0.8,ABt=40℃下,

P0=373.3kPa,P0=117.1kPa,求:n液/n汽解题思路:冷凝至40℃后:ABP0−P0P−P0=BAxAAAxPP0y=取总物料为1摩尔计:n液xA+n汽yA=0.8液汽n+n=1.0n汽0.8−xAn液=yA−0.8得

5.已知:P=101.3kPa下作简单精馏W1=100kmol,x1=0.40, x2=0.30,α=3.0求:(1)W汽,

y(2)改为平衡蒸馏,W汽,y195解题思路:(1)lnW1=[lnx1+αln1−x2]W2α−1x21−x1得W2∴W汽=W1−W2

第70页：传热习题解析

12(x−x)12W21W−Wy=x+1+(α−1)x2

(2)y=αx2212由物料衡算(W1−W汽)x2+W汽y=w1x1y−xx−xW=W·汽

1

6.已知:xf=0.24,q=1,xD=0.95, xw=0.03求:(1)D/FLV(2)R=2时,,VLLV(3)R=4时,,

VL解题思路:(1)物料衡算D+W=FDwfDx+Wx=FxD+W=F0.95D+0.03W=0.24F解得D/F(2)=V(R+1)DR+1L=RDR∵q=1,L=L+qF=RD+FV=V−(1−q)F=(R+1)D∴L=R+F/DV得VL(3)(R+1)L=RVR+1R+196L=R+F/DV

第71页：精馏习题解析

D+W=FfDwDx+Wx=Fx

得VL7.已知:苯—甲苯系统:xf=0.3,tf=40℃,F=kmol/h,P=101.3kPa,xD=0.95,xw=0.03,

R=3求:V

解题思路:查苯—甲苯相平衡,得xf=0.3时,ts=98.6℃,2fS

由t=1(t+t)查得:CP

苯=148kJ/kmol·℃,r

苯=33300kJ/kmol,CP=CP

苯·xf+CP

甲苯(·1−xf)CP

甲苯=175kJ/kmol·℃r

甲苯=39200kJ/kmolr=r

苯xf+r

甲苯(1−xf)sfq=1+CP(t−t)r

物料衡算:0.95D+0.03W=0.3×10D+W=10得DV=(R+1)DV=V−(1−q)F8.已知:xf=0.1,q=0,

F=10kmol/h,xD=0.9,xw=0.05,塔釜加料求:(1)V(2)R,L/V97

第72页：精馏：1V221塔中段操作线fFx总

fDw+Wx=Fx解题思路:(1)物料衡算:DxD+W=F得D,V=F(2)V=(R+1)D,R=V−1D=L=RDRV(R+1)DR+1

9.已知:R1=R2=3,q1=q2=1,饱和液体回流。

xf=0.6, xD=0.9,xB=0.3,xT=0.5,F=100kmol/h,η总=0.9求:(1)V2

(2)1塔中段操作线fFx总解题思路:(1)η=DxD,得D对1塔作物料恒算:F+T=D+BfTDBFx+Tx=Dx+Bx得T,B对2塔,

V2=(R2+1)TV2=V2−(1−q2)B=V2

(2)取1塔中段第n块板至塔顶作物料衡算。

Fxf+V'yn+1=DxD+L'xnV'98+DxD−Fxfyn=L'xV'n+1

第73页：精馏：xD=y0时,两种情况下的操作线方

∴V'=V=(R1+1)Dq1=1L'=L+qF1

0.已知:塔顶产品组成:全凝器时为xD,分凝器时为y0,求:xD=y0时,两种情况下的操作线方程。

解题思路:由精馏段一截面与塔顶(包括分凝器在内)作物料衡算。

Vy=Lx+Dy0,若回流比为R0R1VVR+1R+1则y=Lx+Dy=x+yDR1R+1R+1对于全凝器时,

精馏段操作线y=x+x可知:当选用的回流比一致,且xD=y0时两种情况的操作线完全一致。

在y~x图上重合,分凝器相当于一块理论板。

1

1.已知:冷回流R’=L0/D,塔内实际回流R=L/D。

试证:(1)R=R'[r+cp(TS−T)]r(2)操作线方程形式不变x+99R+1R+1y=RxDnn+1解题思路:(1)对塔顶第一块板作能量衡算L0i0+V2I2=L1i+V1I1忽略V1与V2的温度变化,则I1=I2=I。

第74页：精馏：逐板计算法得NT,加料位置

又:对该板作物料衡算。

V2+L0=L1+V1将此两式代入能量衡算式,整理可得:I−iL=L00I−i1若以0℃为焓的基准,则I=CPTS+r,i=TSCP,,

i0=TCP(2)若对精馏段任一截面与塔顶作物料衡算:Vy=Lx+DxDV=L+DR=L/Dx+VVR+1R+1∴y=Lx+Dx=RxDD1

2.已知:xf=0.5,xD=0.96,xw=0.05,q=1,R=1.2Rmin,α=2.5求:逐板计算法得NT,加料位置。

解题思路:∴q=1,∴xq=xf=0.5qαxqq1+(α−1)xy=minRRminx−xmin+1Dq=xD−yq,

得R∴R=1.2Rmin精馏段操作线方程:x+R+1R+1y=n+1RxDn提馏段操作线方程:VVm−Wxwy=Lxm+1q=1∴V'=V=(R+1)DL'=L+qF=RD+qF由全塔物料衡算:F=D+WfDwFx=Dx+Wx⇑F=D+W0.5F=0.96D+0.05WD=0.495F100W=0.505,F

第75页：精馏：1V,η2图解法NTFxfxD−x

wmmx(R+1)·D/FW/F(R+1)D/FVV=R·D/F+qx−Wxwy=Lxm+1−2.5−1.5yy即x=1+1.5x2.5x平衡方程:y=自塔顶往下计算:y1=xD=0.96=0.90611=2.5−1.5y2.5−1.5×0.96y10.96x=y2=0.58×0.906+0.403=0.928计算,当第m块板时,x<xq=0.5,为加料板计算,当第N块理论板x<xw=0.05所以,全塔需理论板为N块(包括釜)

1

3.已知:F=15kmol/h,xf=0.35,xD=0.95,xw=0.04,q=1,R=1.5,

间接蒸汽加热分离甲醇—水溶液求:(1)V,η(2)图解法NTFxf(xD−xw)xf−xw)·xD解题思路:(1)η=DxD=(xfxD−xw−xwD=F·xf∵q=1.0,∴塔釜蒸发量V=V=(R+1)D(2)按教材附录的平衡数据作出甲醇—水溶液的平衡曲线。

精馏段操作线截距=0.95=0.38R+11.5+1xD作图得NT(包括釜),加料板位置为第m块理论板。

1

4.已知:数据同上题,改用直接饱和蒸汽加热,xD,xW,R不变求:(1)S,η(2)作图计NT解题思路:(1)∵xD、

xW不变S=V=(R+1)D-(1-q)F=(R+1)D∴S+F=D+W101fDwFx=Dx+Wx

第76页：精馏：捷算法NT

得D,WS=V=(R+1)DFxfη=DxD回收率

(2)改用直接蒸汽加热后精馏段操作线方程没变S+L=V+Ww提馏段Lx=Vy+WxwSS得y=Wx−WxS=VL=W显然x=xw时,

y=0作图可得NT块(包括釜)。

加料板位置为第m块理论板。

1

5.已知:xD=0.98,xf=0.60,xw=0.05,R=1.5Rmin,α=2.47,q=1求:捷算法NT解题思路:∴q=1,

∴xq=xf=0.6qαxqq1+(α−1)xy=R+1minmin,算R−Rmin得R,

R=1.5RRmin+1RminxD−xq=xD−yqN+1查吉利兰图得N−Nminlogαlog[()(1−xw)]1−xDxwmin由芬斯克方程可得:N=xD∴可得N(包括塔釜)

1

6.已知:xf=0.42,q=1,xw=0.02,α=2.5,塔顶不回流,求:(1)xD=0.6时,NT(2)NT不限,

xDmax解题思路:(1)该塔为一无回流回收塔,其操作线即为提馏段操作线w102y=Lx−WxVV且∵q=1,R=0

第77页：精馏习题解析

∴L=F,V=DwDDy=Fx−Wx由全塔物料衡算D=xF−xWFFxD−xWW=1−D111+(α−1)xFαx1y=逐板计算:y1=xD=0.6=0.37511=2.5−1.5y2.5−1.5×0.6y10.6x=y2=1.45×0.375-0.009=0.535,x2=0.315依次反复计算,至xN≤xw=0.02

(2)在设计条件下,若板数不限则NT=∞时,塔顶产物可达xDmaxfαxfDmax1+(α−1)xx=1

7.已知:xD=0.9,xD1=0.7,xf=0.4,xw=0.1,q=1.05,液相。

求:NTR=2,α=2.4,D/D1=2,D1为解题思路:第一段操作线方程:V1y=L1x+DxD11103x+R+1R+1RxDVVy=L1x+Dx=D第二段操作线方程:

第78页：精馏习题解析

V2y=L2x+DxD+D1xD1y=L2x+DxD+D1xD1V2V2∵D1为液相,

∴V2=V1=(R+1)DL2=L1-D1∴y=R−D1/Dx+xD+D1/D·xD1R+1R+1第三段操作线方程:V3y+F·xf=L3x+DxD+D1xD1y=L3x+DxD+D1xD1−FxfV3V3∵q=1.05∴L3=L2+qF=2D-D1+1.05FV3=V2-(1-q)F=3D+0.05F作全塔物料衡算:F=D+D1+W1D/D=2Fx=Dx+Dx+WxwfD1D1得D1/F,D/F,操作线方程∴q线方程:y=x−q−1q−1xfq联立得交点1104==0.7892.4−1.4y2.4−1.4×0.9y10.9由塔顶y1=xD=0.9,x1=y2=0.667×0.789+0.3=0.826依次计算x2<xD1=0.7换第二段操作线计算,至x9<x=0.411换第三段操作线计算,至xN<x=0.1得NT(包括釜)。

1

8.已知:xD=0.98,xs=0.56,xf=0.35,xw=0.02,α=2.4,S=0.2F,qf=qs=1求:(1)η(2)Rmin

第79页：精馏习题解析

解题思路:(1)作全塔物料衡算:S+F=D+WS·x+F·x=Dx+WxsfDwS=0.2F∴解得D/FSxs+FxfDxDη=两段加料,

全塔有三段操作线,如图示。

在最小回流比下,可能出现的有A点或B点成为挟点。

(i)当A点挟紧时,qf=1∴xA=xf=0.35AαxAA1+(α−1)xy=L''=yA−xwV''xA−xw∵qs=1∴L’’=L’+F=L+S+F=RD+1.2FV’’=V’=V=(R+1)D∴RminD+1.2F=yA−xw(Rmin+1)DxA−xw105

第80页：精馏习题解析

得RminA(ii)当B点挟紧时,qs=1xB=xS=0.56BαxBB1+(α−1)xy==xD−yBRminRmin+1xD−xB得RminB比较RminA与RminB,取大者第09章05讲:mGL1−mGln1

9.逆流吸收,物系相平衡服从y=mx,证明NT=LNOG解题思路:如(a)图所示的吸收过程,

由式(8-84)可得1−LmG1+mG]Ly−mxLOGN=进出ln[(1−mG)y进−mx进

(1)(a)(b)(c)按照理论板的概念,如图(b)所示。

y出=yN,x出=x1。

图(c)中画出了操作线与平衡线,以及梯级三角形。

ΔABC与ΔCDE为相似三角形。

线AB比线BC等于L/G,即操作线的斜率;

线CD比线BC等于m,即平衡线的斜率。

相似三角形的相似比就是线AB与线CD之比,等于L/mG=A。

这样,y进−mx进=(y进−y1)+(y1−y2)+(y2−y3)+...+(yN−1−yN)+(yN−mx进)106

第81页：精馏习题解析

AA11A2A3ANN

进=[1+1+++...+1](y−mx)AN11A2A3AN

进1=[1+1+++...+1](y−y)AAN−1=A1−1y−mxAN+1−1y出−mx

进A−1或进进=1+A2+A3+...+AN=2

0.已知:NT=5,xf=0.5,q=1,m=3(第三块加料),R=3,D/F=0.44,α=2.47求:xD,xWFxD−xw

解题思路:D=xf−xww=xf−xw+xDD/Fx

先设xw=0.194,则0.44Dx=0.5−0.194+0.194=0.889精馏段操作线方程:3x+=x+0.889=0.75x+0.222R+1R+13+13+1y=RxD

提馏段操作线方程:wy=Lx−WxVVV=V=(R+1)Dq=1∴L=L+qF=RD+F∴y=R+F/Dx−F/D−1x=3+1/0.44x−1/0.44−1×0.194=1.32x−0.06173+13+1平衡线方程:R+1R+1wyyx==α−(α−1)y2.47−1.47y

自塔顶逐板计算:y1=xD=0.889=0.764107y10.8891=2.47−1.47y2.47−1.47×0.889x=1y2=0.75×0.764+0.222=0.795由计算结果验证xw。

第82页：精馏习题解析

2

1.已知:将上题的加料板位置上移一块,即:m=2求:xD,

xw解题思路:先设xw=0.2070.44D∴x=0.5−0.207+0.207=0.873精馏段操作线方程:3x+=x+0.873=0.75x+0.218R+1R+13+13+1y=RxD提馏段操作线方程:=3+1/0.44x−1/0.44−1×0.207=1.32x−0.06593+13+1相平衡方程:y=R+F/Dx−F/D−1xR+1R+1w2.47−1.47yyx=自塔顶逐板计算,由计算结果验证xw。

2

2.已知:NT=3,xf=0.002,q=0,R=4,y=6.4x,塔釜进料求:xD、

xW+A]ln[(1−A)ln11KxKxAwDT解题思路:N=−yN+1−yN+11=KV=(R+1)KALRq=0,

塔釜进料∴yN+1=xf=0.002获得xD与xW的关系又有该塔仅有精馏段,其操作线方程y=xf=0.0002时,

x=xw∴0.002=0.8xw+0.2xD将上两式联立可解得xD,xw。

2

3.已知:N实=1,q=1,塔顶加入xf=0.2,η=80%,xD=0.28,α=2.5,R=0求:xw,

EmV108DRxD4xDR+1R+14+14+1y=x+=x+=0.8x+0.2x

第83页：精馏：1R=0.8,xD,xw2R=1.

Fxf

解题思路:η=DxD,可得D/F,W/F

全塔物料衡算F=D+WwfDFx=Dx+Wx

可得xW12y*−y=y1−y2EmV∵塔釜相当于一块理论板wαxw2w1+(α−1)x∴y=y=又y1=xD=0.28取塔顶与第一块塔板之间作控制体得衡算式Vy2+Fxf= Lx1+DxD

由恒摩尔流得F=L,D=VFD12f∴Dy+x−Dx=xFαx1111+(α−1)x∴y*=12y*−yy1−y2mV∴E=2

4.已知:xf=0.5,q=1,α=2,D/F=0.6,NT=∞求:(1)R=0.8,xD,xw(2)R=1.5,

绘操作线示意图解题思路:(1)NT=∞,设yq,xq

达相平衡,则R=Rmin=0.8∵q=1,∴xq=xf=0.5αxqq109q1+(α−1)x∴y=

第84页：精馏习题解析

Rmin+1xD−xqRmin

由=xD−yq,得xD1−x=验物料衡算FDFx−DxD

是否>0fw(2)仍为yq, xq

达平衡,则1.5=xD−0.6671.5+1xD−0.5∴xD=0.917验物料衡算1−0.61−Dx=Fx−DxD0.5−0.6×0.917==−0.05<0fF

原假设不成立,而显然在xw=0处相平衡wD0.6∴x=0x=Fxf=0.5=0.833wDR+1xD

精馏段操作线截距全塔操作线如图示。

110

第85页：精馏：第十块板默弗里湿板效率EMV

解题思路:1.已知:常压苯—甲苯系统,R=∞,x9=0.652,

x10=0.489求:第十块板默弗里湿板效率EMV解题思路:Ey*−yy*−ynn+11011=yn−yn+1=y10−y11MV全回流下,

表观操作线方程yn+1=xn∴y11=x10=0.489y10=x9=0.6531010y*=αx101+(α−1)x苯—甲苯系统α=2.4

8

2.已知:常压,甲醇—水系统,xf=0.4, xD=0.9,xw=0.05,

求:用O’connell关联图估计ET解题思路:由教材附录相平衡数据查得:t底=93℃t顶=67.8℃tm=(t底+t顶)/2=(93+67.8)/2=80.4℃再查t=80℃时,汽液共存y=0.650x=0.241y·1−x1−yx∴α=nt=80.4℃时,μ水=0.356mPa·s,μ甲=0.275mPa·sμL=∑xiμi=0.4×0.275+0.6×0.356=0.324mPa·si=1算αμL查O’connell关联图得ET3.已知:y进=0.02,,y出=2×10-5,Emv=0.5,m=0求:N实*解题思路:∵m=0∴yn=0nn+1n+1ynmvyy*−y=yn−yn+1=1−每板Emv)Ny=y(1−EN块板逐推得出进mv116ln(1−E)y进ln(y出)∴N=实

5.已知:R=∞,xD=8.05×10-3,xw=8.65×10-4,H=8m,α=1.10求:HETP解题思路:由芬斯克方程得

第86页：精馏习题解析

(包括釜)logαlog[xD·1−xw]1−xDxwminN=不包括釜NT=Nmin-1HNT117∴理论当量高度HETP=

第87页：精馏习题解析

解题思路:1.已知:xf=15%,F=30kg,S=60kg,单级萃取,在25℃下,

水(B)—醋酸(A)—乙醚(S)系统平衡数据如下表乙醚层水层乙醚醋酸水乙醚醋酸水

0.9

7

7

0

0.0

2

3

0.0

6

7

0

0.9

3

3

0.9

2

6

0.0

3

8

0.0

3

6

0.0

6

9

0.0

5

1

0.8

8

0.8

7

7

0.0

7

3

0.0

5

0

0.0

7

2

0.0

8

8

0.8

4

0.8

0

3

0.1

2

5

0.0

7

2

0.0

8

0

0.1

3

8

0.7

8

2

0.7

1

5

0.1

8

1

0.1

0

4

0.0

9

5

0.1

8

4

0.7

2

1

0.6

1

3

0.2

3

6

0.1

5

1

0.1

1

9

0.2

3

1

0.6

5

0.4

7

7

0.2

8

7

0.2

3

6

0.1

6

4

0.2790.557求:(1)E,R,x,y(2)kA,β解题思路:F30==1得图中M点FSMF+S30+603

(1)由MS=F=用内插法过M点作一条平衡联结线,得平衡时R、

E相由图中读得各组组成xA=0.06yA=0.046且量得RE=8.35cmRM=5.95cmRER=M−E根据杠杆定律E=MRMA120=yAAx(2)kAx0Ay0从图中读得

第88页：精馏习题解析

AAx0y01−x01−y0β=AA2.已知:如图示XfF=100kg,S=80kg求:(1)E,R,yA,xAAA(2)E0,R0,y0,

x0解题思路:量FS=4.6cm,∴FM=4.6×0.44=2.04cm得M点FSM100+80

(1)由FM=S==0.4480E=M·RM121用内插法过M点作一条平衡联结线得平衡时R、E相,从图中读得xA,

yAAAfFx=E0y0+R0x0RER=M−E00

(2)从图中读得xf=0.29, xA=0.16,yA=0.77F=E0+R0物料衡算式解得E0,R0

3.已知:F=100kg,t=25℃,xf=0.2,xA=0.1,

醋酸(A)—水(B)—乙醚系统平衡关系:AyA=1.356x1.201yS=1.618-0.6399e1.96yAAxS=0.067+1.43x2.273求:(1)R、E及组成

(2)S

第89页：精馏习题解析

解题思路:(1)xA=0.1A∴yA=1.356x1.201=1.356×0.11.201=0.0854SAy=1.618-0.6399e=1.618-0.6399e1.96y1.96×0.0854=0.862yB=1-yA-yS=1-0.0854-0.862=0.0526xS=0.067+1.430×0.12.273=0.0746xB=1-xA-xS=1-0.1-0.0746=0.825S+F=R+ESSAfAS=Rx+Ey由物料衡算式Fx=Rx+Ey联立解出R,E(2)S=E+R-F4.已知:丙酮(A)—氯仿(B)—水(S)系统,t=25℃,两级错流,xf=0.4,S=S'=1:1FR1求:xA2解题思路:作该系统相图连FS,取M1点使FM1=M1S(S=F),用内插法过M1点作一条平衡联结线,得E1,R1连R1S,取M2点使R1M2=M2S(S'=R1),用内插法过M2点作一条平衡联结线,得E2,R2读萃余相xA2122

第90页：精馏习题解析

解题思路:1.已知:F=100kg,w1=29.9%,结晶盐为Na2SO4·10H2O,t=20℃,w3=0.176,

W=2kg求:m解题思路:MNaSO·10HO=322242MNaSO=142242322w=142=0.4

4

1

2

6.7

1

2

3.8

9

1

7.0

7

1

1.599.13p/kPa5

2.7

6

5

1.9

6

4

7.2

0

4

3.6040.14x/mg/gFw1=mw2+(F−W−m)w3得m2.已知:F=100kg,w1=0.377,W=3.5kg,绝热蒸发,

结晶温度t3=20℃,结晶盐不含结晶水,w3=0.233,r结晶=68kJ/kg,Cp=2.9kJ/(kg·K),

r水=2446kJ/kg求:进料温度t1解题思路:绝热蒸发即Q=0,

无结晶水即w2=1物料衡算式Fw1=mw2+(F-W-m)w3得m热量衡算式Wr水=mr结晶+FCp(t1-t3)得t3.已知:BET法测比表面,-195℃不同N2分压下硅胶的N2平衡吸附量如下:p0=111.0kPaA0=15.4nm2求:a解:以BET方程求解。

00以对p/p作图,相应数值如下:p/p0x(1−p/p)

0.2

4

0

6

0.2

1

5

2

0.1

5

3

8

0.1

0

4

4

0.0

8

2

2

5

0.0

0

6

0

0

5

0.0

0

5

2

7

7

0.0

0

3

8

5

1

0.0026740.002233p/p0p/p0x(1−p/p0)125

第91页：吸附习题解析

作图得斜率B=0.02373截距A=2.284×10-4g/mgA+Bm

则x=1M

比表面a=N0A0xm4.已知:t=20℃,D=0.2m,L=0.6m,x=,(x—kg

丙酮/kg

活性炭,1+417c104cc—kg

丙酮/m3气)ρ=1.2kg/m3,c2=0,c1=0.01kg

丙酮/m3,ρB=600kg/m3,KfaB=10l/s,qv=30m3/h求:τB

解题思路:得c2=0x2=0104c111+417c1x=2(c−c)12122c−cx−x

操作线方程x=x+104−8340c20ccB=0.05c1=0.05×0.01=0.0005kg/m3cS=0.95c1=0.95×0.01=0.0095kg/m3ee104ce1+417cx==20C

得c−c=c−126c−=BCSCec−cofN=dcdc0.00950.000520c104−8340c

第92页：吸附习题解析

qvπD24u=0127(L−0.5L)1212B(c−c)u(x−x)ρL0=Hof·NofKauBfBofH=τ=

第93页：吸附：传热、传质方向用箭头表示

解题思路:1.已知:t=30℃,P=2kPa,与三种状态水接触,

10℃18℃30℃50℃水温θ气水气水气水气水传热方向气水气水气水气水传质方向求:传热、

传质方向(用箭头表示)解题思路:查水的饱和蒸汽压50℃Ps=12.3kPa18℃Ps=2.08kPa30℃Ps=4.25kPa10℃Ps=1.23kPa以Δt为传热条件,ΔPH2O为传质条件确定传热、传质方向

2.已知:P=101.3kPa,t1=25℃,tw1=20℃,θ=40℃,Z=∞逆流接触。

求:(1)大量空气,少量水,θ1

(2)大量水,少量空气,t2,H2解题思路:(1)大量空气处理少量水的极限温度θ1为空气的湿球温度θ1=tw1

(2)大量水处理少量空气的极限温度t2为水的温度t2=θ2=40℃,且湿度为HS查40℃下,

Ps=7.38kPaSPSSP−P∴H=H=0.6

2

2

3.已知:P=320kPa,t=30℃,tw=24℃,氢气—水系统,

α/kH=17.4KJ/Kg·℃求:H(kg水/kg干氢气)解题思路:查得24℃下,Ps=3.0kPa,

rW=2436.4KJ/KgHWWpWWk·rH=HMHP−pW2−α(t−tW)=MH2O·H4.已知:P=101.3kPa,

t1=30℃,tw1=28℃,t2=10℃,td2=10℃,求:(1)析出的水分W(kg水/kg干气)

(2)t3=30℃,求tw3解题思路:(1)查水的饱和蒸汽压28℃ps=3.82kPar=2434.8kJ/kg10℃ps=1.23kPaW129pWWP−pH=0.622

第94页：吸附习题解析

1w11−t)−1.09(tpSrSP−pH2=HS2=0.622∴W=H1−H2

(2)H3=H2=0.0076kg水/kg

干气设tw3=18℃,查得Pw3=2.08kPa,

rw3=2451kJ/kgWWH=H1.09130W33(H−H)3W3W3pW3W3H=0.622−rWt=tP−p验tw3

第95页：吸附习题解析

解题思路:1.已知:t1=27℃,td1=22℃,t2=80℃,求:φ1,

φ2解题思路:查水的饱和蒸汽压22℃2.668kPa27℃3.6kPa80℃47.38kPa1P=PdS1φ2PPdS2φ=1φ1−φ2φ变化:φ2.已知:t1=65℃,tw1=40℃,t2=25℃,P=101.3kPa求:W水,Q解题思路:查水的饱和蒸汽压40℃7.375kPa25℃3.168kParW=2401kJ/kgwpwwP−pH=0.6221w1−t)−1.09(t1wwrH=HS133pSP−pH=H=0.622S22W水=H1−H2I1=(1.01+1.88H1)t1+2500H1I2=(1.01+1.88H2)t2+2500H2Q=I1−I2

3.已知:P=100kPa求:用焓——湿度图填充下表。

解题思路:查焓

解题思路:查焓——湿度图露点℃水汽分压kPa热焓kJ/kg干空气相对湿度湿度kg水/kg干空气湿球温度℃干球温度℃

第96页：干燥习题解析

3

2.5

4.8

1

6

5

1

1.0

0.0

3

1

9

4

0

8

0

2

9

4.1

1

2

5

2

0

0.0

2

6

3

5

6

0

2

5

3.2

9

5

4

3

0.0

2

0

2

8

4

0

2

8

3.7

1

2

0

2

1

0.0

2

4

3

3

5

7

2

3

3.098250.0

1

9

6

3

0

5

0

4.已知:t1=80℃,H1=0.01kg水/kg干气,W水=0.1kg/S,θ=30℃,V干=10kg干气/S,

忽略热损失求:(1)ΔI(2)t2

(3)忽略ΔI,t2解题思路:(1)喷水后气体增加的焓即液体所带入的焓ΔI=W水cpθ/V干=0.1×4.18×30/10=1.25kJ/kg干气

(2)I1+ΔI=I22=(1.01+1.88H1)t1+2500(H1−H2)+ΔI2∴(1.01+1.88H1)t1+2500H1+ΔI=(1.01+1.88H2)t2+2500H21.01+1.88H10=0.01+0.1=0.02kg水/kg干气∴tV+WH2=H1干

(3)若忽略ΔI,则I1=I22=(1.01+1.88H1)t1+2500(H1−H2)21.01+1.88Ht5.已知:t1=30℃,

td1=20℃,V湿=1000m3/h,W=2.5kg/h,t3=60℃,P=101.3kPa求:(1)t2,H2

(2)φ3解题思路:(1)查水的饱和蒸汽压,20℃时Pd=2.338kPad134PdP−PH=0.6221−3−3υH1=(2.83×10+4.56×10H1)(t+273)

第97页：干燥：自由含水量,结合水量,非结合水量

干=V湿干VH=HVH−W水∴V12∵td2=t2S2pS22∴H=0.622P−p得pS2查对应的饱和温度t2

(2)查60℃,pS3=19.91kPaS33p=pS2∴φ6.已知:P=101.3kPa,t=25℃,φ=100%,

X1*=0.02kg水/kg干料φ=40%,X2*=0.007kg水/kg干料,X=0.25,空气25℃,φ=40%求:自由含水量,

结合水量,非结合水量解题思路:自由含水量=X-X2*结合水量=X1*非结合水量=X-X1*7.已知:N恒=1.1kg水/m2·h,

GC=1000kg,A=55m2,X1=0.15kg水/kg干料,X2=0.005kg水/kg干料,X*=0,

Xc=0.125kg水/kg干料,求:τ解题思路:∵X1>Xc>X2∴干燥过程分恒速阶段与降速阶段两部分∴τ=τ恒+τ降XAN1CCGC=[(X−X)+XlnXC]恒

2

8.已知:浅盘n=50只,盘底面积70×70cm,厚度h=0.02m,ρ湿=1600kg/m3,X1=0.5kg水/kg干料,

X2=0.005kg水/kg干料,X*=0,XC=0.3kg水/kg干料干燥条件:平行流过u=2m/s,t=77℃,φ=10%,

N降∝(X-X*)求:τ解题思路:以一只盘为基准进行计算G=A·h·ρ湿=0.7×0.7×0.02×1600=15.68kg11351+XGCG=查焓—湿图,t=77℃,φ=10%时,H

第98页：干燥习题解析

tw=38℃,rw=2411kJ/kg−3−3∴υH=(2.83×10+4.56×10H)(t+273)υH

湿空气的密度ρ=1+H

湿空气的质量流速G'=ρuα=0.0143(G')0.8wrN=α(t−t)恒wA=GC·X1−XCAN∴τ恒ANX

恒2降τ=GC·XClnXC∴τ=τ恒+τ降

9.已知:t0=20℃,H0=0.01kg/kg

干气,t1=120℃,t2=70℃,H2=0.05kg/kg

干气,θ1=30℃,w1=20%,θ2=50℃,w2=5%,cps=1.5kJ/(kg·℃),G2=53.5kg/h,Q

损=0求:(1)V

空2QP3QD1w11解题思路:(1)X=1−w2w221−wX=GC=G2(1−x2)W=GC(X1−X2)2120136WWV==H−HH−H空

第99页：干燥习题解析

(2)I1=(1.01+1.88H1)t1+2500H1I0=(1.01+1.88H0)t0+2500H0QP=V空(I1−I0)

(3)I2=(1.01+1.88H2)t2+2500H2i2=(cps+cpLΧ2)θ2i1=(cps+cpLΧ1)θ1QD=V空(I2−I1)+GC(i2−i1)

1

0.已知:P=100kPa,w1=0.5,w2=0.01,G=20kg/s,t0=25℃,H0=0.005kg水/kg干气,t2=50℃,

φ2=60%,理想干燥器求:(1)V(2)t1

(3)η1w11解题思路:(1)X=1−w2w221−wX=GC=G(1−x1)查焓—湿图,t2=50℃,φ2=60%时,

H2干21=GC(X1−X2)H−HV=V干(1+H1)

(2)∵理想干燥器∴I1=I2(1.01+1.88H1)t1+2500H1=(1.01+1.88H2)t2+2500H2V1=(1.01+1.88H2)t2+2500(H2−H1)11.01+1.88H∴tt1−t0137

(3)η=t1−t2

1

1.已知:P=100kPa,w1=0.20,w2=0.01,G=1.75kg/s,t0=20℃,tw0=16℃,φ2=70%,

第100页：干燥：1一次预热t1=120℃,V,η2

求:(1)一次预热t1=120℃,V,η(2)先预热至t1=120℃

达φ2=70%

后,再加热至t3=100℃,再达φ4=70%

后排出,求V,η1w11解题思路:(1)X=1−w2w221−wX=GC=G(1−x1)W

水=GC(X1−X2)∵理想干燥器∴由I—H

图查得:H0,H2,t2W水=V

干(H2−H0)020W

水H−H∴V=×(1+H)t1−t0

(2)t0η=t1−t2t1=120℃t2t3=120℃t4预热干燥加热干燥H0H1φ4=70%H2φ2=70%

有中间加热,理想干燥器由I—H

图得H4=0.0615kg水/kg

干气,t4=51℃040W

水(H−H)V=×(1+H)∴I1−I0=(1.01+1.88H0)(t1−t0)∴I3−I2=(1.01+1.88H2)(t3−t2)η=(I1−I2')+(I3−I4')(I1−I0)+(I3−I2)H0=H1H2=H3138

第101页：干燥习题解析

I2=(1.01+1.88H0)t2+2500H0∴I1−I2=(1.01+1.88H0)(t1−t2)I4=(1.01+1.88H2)t4+2500H2∴I3−I4=(1.01+1.88H2)(t3−t4)∴η=(1.01+1.88H0)(t1−t2)+(1.01+1.88H2)(t3−t4)(1.01+1.88H0)(t1−t0)+(1.01+1.88H2)(t3−t2)

1

2.已知:理想干燥器,V循=0.8V废,H0=0.0033kg水/kg干气,t0=16℃t2=67℃,H2=0.03kg水/kg干气,

G1=1500kg湿料/h,w1=0.47,w2=0.05求:V,

Q预1w11解题思路:X=1−w2w221−wX=GC=G(1−x1)21139=GC(X1−X2)H−HV干解法1:∵循环后,

空气用量不变时,Q予不变,η不变∴I0=(1.01+1.88H0)t0+2500H0I1=I2=(1.01+1.88H2)t2+2500H2∴Q予=V干(I2−I0)V=V干(1+H0)解法2:由混点作物料恒算得5Hm=H0+4H2得HmI1=I2∴(1.01+1.88Hm)t1+2500×Hm=(1.01+1.88H2)×t2+2500×H2得t1,算Q干