化工原理(上册)习题解答(第三版_谭天恩主编)部分答案

2-1在图2-12所示的离心泵特性曲线图上，任选一个流量，读出其相应的压头与功率，核算其效率是否与图中所示的一致。解：取任一点，如Q=30L*sM或108mA3^'A-1查图2-12知H=,n=7-4kw,n=77%检验效率：n=QHpg/N=108**1000*=结果与读图相符2-2用内径为200mm、长50m的管路输送液体（密度与水相同），升高10m。管路上全部管件的当量长度为27m，摩擦系数可取为•作用于上下游液面的压力相同。试列出管路特性方程，其中，流量Q以mT*hA-1计，压头H以m计。附图中的实线与虚线分别为IS250-200-315型和IS250-200-315A型离心泵的特性曲线。试求,若在本题中的管路上分布安装这两个泵时的流量、所需的轴功率及效率。解：（1）管路特性方程T：°F吕+活、：lf7TH==二式中，Q以mT*hA-1计，H以m计。（2）将管路特性曲线描绘在图上，与两泵的H-Q曲线相交，由交点可读出以下数值:型号Q/mA3*hA-1H/mN/kwnIS250-200-31567885%IS250-200-315A627383%2-3如图所示的循环管路系统，管内径均为30mm,管路摩擦系数入=,吸入管路和压出管路总长为10m（包括所有局部阻力的当量长度在内）。阀门全开时候，泵入口处真空表的读为40kpa，泵出口处压力表旳示数为。泵的特性曲线方程可用H=22-BQT表示，其中，H以m计，Q以mT*hA-1计，B为待定常数。试求：（1）阀门全开时候泵的输水量和扬程：（2）现需将流量减小到阀门全开时候的90%，采用切削叶轮直径的方法，则绷得有效功率为多少kw也轮直径应切削为原来的百分之几解:对泵进、出口列机械能守恒方程，有H=（#‘+人）/伦=*10八3+40*10八3）/1000*=（a）对整个循环系统做机械能衡算（从面1-1经泵再回到面1-1）；h=BQA2=8入1/nA2dA2g*（Q/3600）A2=*10A-2QA2式中，Q以mT*hA-1计。将H=h=带入到上得，Q=A3*hA-1将Q、H带入到泵的特性方程，得B=（22-H）/QA2=*10A-3⑵Q'=90%Q=A3*h-1代入公式（a）得，'=有效功率N=h'Q'憐=1038KW叶轮直径应切削的百分率因管路特性曲线方程h=BQA2为过原点的曲线，再根据教材中式（2-16）可以证明，此种情况下的管路特性曲线与叶轮切割前、后泵的特性曲线的两个交点，即为新、旧工作点满足式（2-16），即Q'/Q=D'/D=2-4用离心泵输送65°C的水，分别提出了附图所示的三种安装方式（图中安装高度与压出高度所标注数字的单位都是mm）三种安装方式的管路总长（包括管件的当两长度）可是为相同。试讨论，（1）这三种安装方式是否都能将水送到高位槽若能送到，其流量是否相等（2）这三种安装方式，泵所需要的功率是否相等解：（1）查附录七知65C水的饱和蒸汽压力为、=查附录五知65C水的密度P=*mA-3「•/pg-丄/pg_（工】I-”）=（工】i-”）<8m图a的安装高度为-2m,图b的为1m,图c的为8m,因此，图c的安装方式肯定不行，而图a、b的安装方式有可能降水送到高位槽。图a、b所示的管路状况相同，故管路特性曲线相同，又泵相同，故工作点相同，即流量相同。（2）泵所需的功率是否相同因a、b所示情况的工作点相同，即Q、H相同，又泵相同，故n相同，此外，P相同,故所需功率N=QHPg/n相同。2-6将密度为1500kg*mT的硝酸送入反应釜，最大流量为6m^3*h^-1,升举高度为8m。斧内压力为300kpa。是在下面的内腐蚀泵性能表中选定一个型号，并估计泵的轴功率。小:■-ro.：o1：.'解:h=，：'-根据h=,Q=6*mA3*hA-1选表中IH40-32-160型泵，最高效率为36%。泵的轴功率N=Qh催/n=2071W2-7有下列输送任务，是分别提出适合的泵类型向空气压缩机的气缸中注入润滑油；输送浓番茄汁至装罐机；输送带有结晶饱和盐溶液至过滤机；将水从水池送到冷却塔顶（塔高30m，水流量5000mA3*hA-1）;将洗衣粉浆液送到喷雾干燥器的喷头中（喷雾器内压力10MPa，流量5mT*hA-1）；配合ph控制器，将碱液按控制流量加入参与化学反应的物流中。解：①齿轮泵或螺杆泵。理由：流量小，粘度较大；离心泵（开式或半开式叶轮）理由：含固体物。压力不大时用离心泵，压力大时用隔膜泵。理由：含固体物。双吸离心泵。理由：流量很大，而扬晨不算太大。柱塞式往复泵或螺杆泵。理由：出口处压力大，但流量较小。计量泵。理由：流量需定量控制。2-9习题2-8中的喷雾干燥器每小时要排出16000mT湿空气。现有一台通风机可用，它在转速n=1000r*minA-1时的操作性能如下所示。问刺痛风机是否能满足需要如不使用，有无办法改造到能用序号全压/mmH?O风量mT*hA-1轴功率/kw序号全压/mmHg。风量/mA3*hA-1轴功率/kw1981120058816600297120006811800039513900774193009215300解：由本题已知条件及习题2-8知H-222mmll-0,Q=16000mA3*hA-1。表中列出的最高全风压仅为98mmll-O,远小于所需值。但若将转速提高，有可能达到要求。根据教材中式2-14，为使表中序号1的全风压达到222mm〔卜0,转速n'应满足n'/n=—讥=故n'=*1000=1505r*minA-1在此转速下，序号1的流量变为Q'=11200*=16860mA3*hA-1可以满足需要（稍增大阻力，如关小阀门，可使流量减小至16860mT*hA-1）。说明：本题的风机在风量比序号1的风量还小的条件下运行，效率较低（低于82%）。如需长期运行，为节能，当选一风压、风量在序号为中间值的风机；如查产品目录，风机在2240r*minA-1下共给出8个序号的值，其中序号5的风压为248mm〔卜0,风量为15800mA3*hA-1较为适用（因风压高于管路所需，运行时风量将较15800mA3*hA-1大，而可满足要求，其全压效率约90%）。2-10往复压缩机的活塞将278k、（绝）的空气抽入气缸，压缩到324kpa（绝）后排出。试求活塞队每千克空气所做的功。若将1kg空气在一密闭的筒内用活塞字（绝）压缩到324kpa（绝），所需功是多少两种情况下均按绝热压缩机算。解：在气缸中压缩、排出时：根据理想气体状态方程得压缩前体积；打=T/I，*1/M*=A3*kgA-1压缩功讥：；=丨.Jj|=Y/（Y-1）*宀「［（『卞屮（（Y-1）/Y）-1］=*10A5J在密闭筒中压缩时：小：■=］；」.=!/（Y-1）*卜“［（U）a（（y-1）/y）-1］=叫:/Y=*10MKj13-5求某湿物料由含水率30%（湿基，下同）干燥到20%所逐走的水分丹1与继续从20%到10%逐走的水分⑴■■之比7''"。解：以1000kg绝干料为准，从山-=30%干燥到讥、=20%所逐走的水分为'"=100*（30/70-20^80）=从讥、=20%继续干燥至上-10%所逐走的水分为'八亠100*（20/80-10/90）=故'n/d、=13-6某干燥器每日（24h）处理盐类结晶10t，从初水分干燥至（均为湿基）。热空气的温度为107°C，相对湿度'：=，干燥器中的空气绝热增湿，离开干燥器的温度为65°C，试求每小时出去的水分（kg）、空气用量（kg干空气）以及每天的产品量（kg）。解：（1）每小时出去的水分，应用公式13-19a，有W=10000/24*（10-1）/（100-1）=*hA-1（2）据二=，t=107C，查图13-3得H1=*kgM，沿绝热冷却线与t=65C等温线相交，得H-=*kgA-1，贝yL=w/(l卜」*)=2100kg*hA-1(3)每天产品量'；7-；--W*24=9090kg*dA-1