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9.思考:
如何证明玻璃管内的液位与容器内液位等高?
流动基本概念
1.雷诺准数的表达式为________________。
当密度ρ=,粘度μ=3厘泊的某液体,在内径d=10mm,以流速在管中流动时,其雷诺准数等于__________,其流动类型为______.
2.某长方形截面的通风管道,其截面尺寸为40×
30mm,其当量直径de为______.
3.流体体积流量用_____来计算;
质量流量用_____来计算;
而流体流速用_____来计算。
4.牛顿粘性定律表达式为________,其粘性系数(粘度)的物理意义是____________________。
5.流体在园直管内流动,当Re≥4000时的流型称为___,其平均速度与最大流速的关系为______,而Re≤2000的流型称为___,其平均速度为______。
6.流体的粘度指______________________________________。
粘度值随温度变化而变化,对于液体,温度升高,粘度________;
对于气体,温度升高,粘度________。
7.稳定流动的定义是___________________。
8.某液体在套管环隙内流动,大管规格为φ56×
3mm,小管规格为φ30×
液体粘度为-2-3-1则该液体在套管环隙内流动的Re=_________。
密度为1000kg?
m1m?
s,1mN?
s?
m流速为,9.流体在园管内流动时,由于流体具有粘性,使得___________处速度为零,管的________处速度最大。
-1,?
s其体积流量为,管内径d=100mm,测得其中的质量流量为10.圆管中有常温下的水流动___________.平均流速为__________.
11.流体沿壁面流动时,我们把速度梯度显着存在的区域称为_____________。
衡算
高位槽和反应釜均与采用虹吸管从高位槽向反应釜中加料。
1.
-1若料液在管的速度流动。
大气相通。
要求物料在管内以m·
s-1试求高位槽的液面应比虹吸管内流动时的能量损失为J·
N,的出口高出多少米才能满足加料要求?
如附图所示,从高位槽向2.
定,高位槽和塔内的压力均为塔内进料,高位槽中液位恒φ的钢管,要求送液量为大气压。
送液管为45×
h。
设(不包括出口能量损失),试,
料液在管内的压头损失为
问高位槽的液位要高出进料口多少米?
管某厂利用喷射泵输送氨。
如附图所示,3.4,密度为kg/h中稀氨水的质量流量为1×
103。
管道的,入口处的表压为1000kg/m147kPa,喷嘴,喷嘴出口处内径为13mm内径为53mm能量损失可忽略不计,试求喷嘴出口处的压力。
阻力
使现装设一高位糟,1.要求向精馏塔中以均匀的流速进料,得料液自动流入精馏塔中,如附图所示。
若高位槽的液面保-2,塔的进料量需)(表压持的高度不变,塔内操作压力为·
cm-13,则高位槽的液面应该高出塔的进-料口多·
h维持在50m-3Pa·
s,密度少米才能达到要求?
若已知料液的粘度为×
10-3的钢管,其,连接管的尺寸为φ108mm×
4mm为900kg·
m90°
180°
的回弯头、截止阀及长度为h+m,管道上的管件有
的弯头各一个。
4的Pa2.用离心泵把水从贮槽送至附图所示表压强为×
10水洗塔中,贮槽液面恒定,其上方为常压。
泵入口比贮槽液。
在某输面高2m,贮槽液面与输送管出口端垂直距离为20m,管内的摩擦系数为。
送量下,泵对每kg水作的功为J/kg包括管件及入及100m(泵的吸入和压出管路总长分别为10m口的当量长度,但不包括出口的当量长度),管子直径为φ108×
4mm。
若在泵出口处装一压强表,测压处与泵入口间的位差和摩擦阻力均可略去不计,试求压强表读数。
-33的稀盐酸用真3.某工厂将密度为×
10kg·
m
,空抽吸装置输送到上一层楼,提升高度h=3m3把2min,要求1m当地大气压,储槽有效容积由低位槽57mm×
耐酸钢管,它装满。
输送管用高位槽到真=1m到高位槽的阻力损失∑H液柱,f=10kPap。
求:
Δ空泵的压强降f);
(1)高位槽所需的真空度真空度p(2.
(2)真空泵的实际真空度;
4Pa,求最大提升高度z(∑H变化不计)。
(3)若该真空泵最大真空度为×
10f2输送设备
用离心泵将贮槽中的料液输送到蒸发器内,敞口贮槽内1.-3,蒸发器上部液面维持恒定。
已知料液的密度为1200kg·
m,蒸发器进料口高)200mmHg(真空度的蒸发室内操作压力为mm×
4mm,送ф68m,输送管道的直径为于贮槽内的液面15
-1-13不设溶液流经全部管路的能量损失为·
N·
h(。
20m液量为试求泵的功率。
60%,包括出口的能量损失),若泵的效率为
某化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液(密度为2.3如附图所示。
1100kg/m经喷嘴喷出,)输送至吸收塔顶,,出s泵的入口管为φ108×
4mm的钢管,管中的流速为的钢管。
贮液池中碱液的深度为,池φ76×
3mm口管为碱液流经所有管。
底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m(不包括喷嘴),在喷嘴入口处的压kg路的能量损失为力为(表压)。
设泵的效率为60%,试求泵所需的功率。
-13H'
e=米水柱,转速,扬程某工段领到一台离心泵,泵的铭牌上标着:
流量3.qv=20m·
h,泵的流量和扬程均符合要求,若已知管路的全Hs=n=2900转/分,允许吸上真空高度毫米汞柱,试计算:
部阻力为米水柱,当时当地大气压为736输送
(1)20℃水时泵的安装高度为多少?
(2)输送90℃水时泵的安装高度为多少?
H,现将该泵安装在海拔高度为=4.选用某台离心泵,从样本上查得其允许吸上真空高度sH,泵入口1mHO(500m处在海拔500m处大气压强O)=mH,已知吸入管的压头损失为2a2O处动压头为mH,夏季平均水温为40℃,问该泵安装在离水面5m高处是否合适?
2第三章一、填空题,
1.传导传热的傅立叶定律为_____________其各项表示为______________和_________。
____,_____,、热量传递的方式主要有三种2.:
________、___________________.
_____________________稳定热传导是指不随时间而改变。
3.的传热过程。
________热传递的主要方式,对流传热是指________导热是4.
5.由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈大,则该壁面的热阻就愈________,其两侧的温度差愈______。
6.某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃,而环境温-1-1,此时单位面积的热损失为·
K度为20℃,采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=·
m_______。
(注:
大型容器可视为平壁)
7.在包有二层相同厚度保温材料的圆形管道上,应该将______________材料包在内层,其原因是______________,______________。
8.厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知δ>
δ>
δ;
导热系数312λ<
λ<
λ。
在稳定传热过程中,各层的热阻R____R____R;
各层导热速率322113Φ___Φ___Φ。
(填>
<
或=)3219.一包有石棉泥保温层的蒸汽管道,当石棉泥受潮后,其保温效果应______,主要原因是_______________。
10.在多层平壁稳定热传导中,通过各层的传热速率__。
11.有两种不同的固体材料,它们的导热系数第一种λ>
>
第二种λ,若作为换热器材料,21应选用____种;
当作为保温材料时,应选用____种。
12.多层平壁导热的总热阻等于___________。
13.水垢的热阻较大的原理,主要是___________。
14.牛顿冷却定律的表达式为_________,给热系数(或对流传热系数)α的单位是_______。
15.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为20℃和40℃,此时传热平均温度差△t=_________.
16.在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近________流体的温度,总传热系数K接近______流体的对流给热系数.
17.强化传热的方法之一是提高K值.而要提高K值,则应提高对流传热系数____________________.
18.平壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α、α以及间壁导热系数λ的关系为21_____________.当平壁厚4mm,导热系数为45(w.时,两侧给热系数分别为8000和600时,K=_____________________.总传热系数19.某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进、出口温度为80℃和50℃,冷流体的进出口温度为20℃和40℃,此时传热平均温度差△t=_______.m20.对流传热牛顿冷却定律为____,其各项表示为____、_____、____、_____和_____。
21.对流传热中的努塞特准数式是____,它反映了____________。
22.对流体传热中普兰德准数式为_______,它反映了___________。
23.间壁式换热器:
mCp(T-T)=mCp(t-t)=.△t等式成立的条件是__________、m21211221__________、___________。
24.在热交换过程中,当间壁两侧流体稳定变温传热时,两流体间的相互流向有:
___________。
25.沸腾传热中,保持________沸腾是比较理想的。
26.间壁传热的总传热速率方程为_______.某换热过程中,要求Φ=30kw,K=555,△t=25K,m则传热面积为______.
二、选择题
1.法定计量单位中,属于国际热量计算单位的是()。
A.kw;
B.kcal;
C.J
2.对流传热是由()因素产生的。
A.流体分子的热振动;
B.流体体内电子的移动;
C.流体质点的位移、扰动。
)中。
对流传热仅发生在(3.
流动的流体静止的流体C.A.固体B.
方式进行的。
)流体与固体壁面间的对流传热,当热量通过滞流内层时,主要是以(4.
热辐射对流传热C.A.热传导B.
,)液体的λ(),非金的λ(),一般来说:
5.物质的导热系数,金属的λ(
)。
气体的λ(D.较大B.最大C.较小A.最小)6.列管式换热器内,装设了两块横向折流挡板,则该换热器为(D.不确定双程C.三程A.单程B.
)是一种以电磁波传递热能的方式。
7.(C.辐射传导B.对流A.
()间壁传热时,各层的温度降与各相应层的热阻8.
没关系B.成反比C.A.成正比)。
)/δ,传热推动力是(在平壁导热中q=λA(t-t9.21;
C.δA.λ;
B.t-t21,80℃的硝基苯通过换热器冷却到40℃,冷却水初温为30℃,出口温度不超过1500将10.().35℃,硝基苯比热为,则换热器的热负荷为A.19800;
B.82800;
C.82800kw;
().tm的物理意义是Δtm中,Δ11.传热速率公式Φ=KA;
;
B.器壁两侧流体对数平均温度差A.器壁内外壁面的温度差器壁与流体的温度差。
流体进出口的温度差;
D.C.时,在单位时间内通过单位传热面积,是指当间壁两侧冷、热流体之间的温度为1K12.()由热流体传给冷流体的热能。
总传热系数导热系数;
B.对流传热系数;
C.A.
其平均温度差△t'
出口温度分别相同时的折、错流换热器,13.当冷热两流体无相变且进、t(都比纯逆流时的△)。
A.大B.小C.相同
14.蒸汽中不凝性气体的存在,会使它的对流传热系数α值()。
A.降低B.升高C.不变
15.两流体进行换热时,每一流体在换热器内的任一位置,任一时间的温度皆相等,这种传热称为()。
A.稳定变温传热B.恒温传热C.变温传热
16.蒸汽冷凝时,膜状冷凝的α()滴状冷凝的α。
A.等于B.大于C.小于
17.翅片管换热器的翅片应安装在()。
A.α小的一侧B.α大的一侧C.管内D.管外
三、判断题
1、付立叶定律适用于流体与壁面间的传热计算。
()
2、凡稳定的圆筒壁传热,热通量为常数。
3、换热器的导热管,应选用导热系数值大的材料。
4、换热器的平均传热温度差,是指热流体进出口的平均温度与冷流体进出口的平均温度的差值。
5、多层平面壁稳态热传导时,推动力是内壁面与外壁面间总的温度差;
总热阻是各层热阻的)倒数之和。
(.
6、在相同条件下,采用逆流操作比采用并流操作,所需传热面积要小。
7、间壁一边流体稳定变温,而另边流体恒温时,其传热平均温度差的大小与流体的流向有关。
8、间壁式换热器内冷,热两流体的传热总热阻必定大于每一个分热阻,因此,总传热系数的数值必定小于其中任何一个对流体传热系数的值。
9、在稳定多层园简壁导热中,通过多层圆筒壁的传热速率Φ相等(),而且通过单位传热面积的传热速率Φ/A也相同()
四、简答题
1、在化工生产中,传热有哪些要求?
2、传导传热、对流传热和辐射传热,三者之间有何不同?
3、传热有哪几种方法?
各有何特点?
试就锅炉墙的传热分析其属哪些传热方式?
五、计算题
1.炉子平壁结构如下:
内层为厚120mm的耐火砖,外层为厚250mm的红砖,中间填以厚为50mm-1-1-1-1-1-1,·
K==w·
mw·
m·
K,已知各层的导热系数为λ的硅藻土,=w·
mλ·
K,λ312如果不用硅藻土,而又要不增大热损失,问红砖的厚度必须增加多少?
2.某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成,两层的厚度均为100mm,其导热系数分别为(m·
℃)及(m·
℃)。
待操作稳定后,测得炉膛的内表面温度为700℃,外表面温度为130℃。
为了减少燃烧炉的热损失,在普通砖外表面增加一层厚度为40mm、导热系数为(m·
℃)的保温材料。
操作稳定后,又测得炉内表面温度为740℃,外表面温度为90℃。
设两层砖的导热系数不变,试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几?
3.外径为50mm的不锈钢管,外包6mm厚的玻璃纤维保温层,其外再包20mm厚的石棉保温层,管外壁温为300?
C,保温层外壁温为35?
C,已知玻璃纤维和石棉的导热系数分别为(m?
K)和W/(m?
K),试求每米管长的热损失及玻璃纤维层和石棉层之间的界面温度。
4.某平面炉壁,由绝热砖Ⅰ和普通砖Ⅱ组成,已知绝热砖厚度b=200mm,导热系数λ11-1-1-1-1。
周围大气温度=50℃,普通砖导热系数λ=·
m=·
K·
Kt,普通砖外侧温度23-2-1,试问:
t=20℃。
炉壁外侧对大气的综合对流传热系数为20w·
m·
K
(1)单位面积炉外壁的热损失是多少?
(2)如果t=800℃,求t及b;
2125.在一内钢管为?
180?
10mm的套管换热器中,将流量为3500kg/h的某液态烃从100?
C冷却和40?
C。
环隙逆流走冷却水,其进出口温度分别为2380J/(kg?
K),其平均比热为60?
C到.
2?
K)和4174J/(kg?
K)。
内管内外侧对流传热系数分别为2000W/(m,平均比热为50?
C2?
K),钢的导热系数可取为3000W/(m45W/(m?
假定热损失和污垢热阻可以忽略。
试求:
1)冷却水用量;
2)基于内管外侧面积的总传热系数;
3)对数平均温差;
4)内管外侧传热面积。
-2的饱和水蒸汽现某厂准备选一台单壳程双管程的列管式换热器,用绝对压为200kN·
m6.
-1-1,由20℃加热到60℃,(汽化热L=·
kg)来加热某液体。
液体走管内,流量为80t·
h-1-1-2-1,设备的热损失可忽略4500w·
K。
若换热器的K液体的平均比热为4kJ·
kg=0-1?
(2)水蒸汽的消耗量kg·
h)要选用不计,饱和水蒸汽在饱和温度排出。
(1-2的饱和蒸汽温度℃。
多大的传热面积?
已知200kN·
m
-1的某气体在列管式换热器的管程通过,温度由150℃降至80℃;
壳程冷流量为2000kg·
h7.
却用软水,进口温度为15℃,出口温度为65℃,与气体作逆流流动。
两者均处于湍流。
已知气体侧的对流传热系数远小于冷却水侧的对流传热系数。
(1)冷却水用量;
(2)如进口水温上升为20℃,仍用原设备要达到相同的气体冷却程度,此时出口水温将为多少度?
冷却水用量为多少?
管壁热阻、污垢热阻和热损失均可忽略不计。
气体的-1-1-1-1,不计温度变化对比热的影响。
平均比热为·
kg·
K,水的比热为·
kg8.有一壁厚为10mm的钢制平壁容器,内盛80℃的恒温热水。
水对内壁面的对流传热系数为-2-1-1-1,厚度为50mm?
K的保温材料。
。
现在容器外表面复盖一层导热系数为?
m240w?
m?
K-1-1。
?
K保温层为10℃的空气所包围,外壁对空气的联合传热系数为10w?
m2-1-2;
?
m面积所损失的热量kJ?
h每小时从每
(1)m-1-1)钢材的导热系数为45w?
K
(2)容器内表面的温度T(9.在管长为1m的冷却器中,用水冷却油。
已知两流体作并流流动,油由420K冷却到370K,冷却水由285K加热到310K。
欲用加长冷却管的办法,使油出口温度降至350K。
若在两种情况下油、水的流量、物性、进口温度均不变,冷却器除管长外,其他尺寸也不变。
试求加长后的管长。
-1-1-1)由=·
kg(C·
K30℃加热·
s在一套管换热器中,用110℃的饱和水蒸汽将10.的甲苯p-1-1)。
已知水蒸汽的?
K45w?
mφ25×
的内管中流动(钢管的导热系数为到70℃。
甲苯在.
-1-1-2-2,甲苯侧,甲苯的对流给热系数为1100w·
m14000w·
K冷凝对流给热系数为
-12-2·
wm,试求所需要的管长。
的污垢热阻为×
10液体的精馏第六章
一、填空题**甲=(kpa),甲苯的饱和蒸气压P--=(kpa),1.在1个大气压.84℃时,苯的饱和蒸气压P苯BA=____.=_____.气相组成y=______.相对挥发α苯混合溶液达于平衡时,液相组成xAA=___________.其中一组平衡数据为x=,y=,此时平均相对挥发度为α2.某理想混合液,AA汽相线以上的区t-x-y图中,液相线与汽相线将图平面平分为三个区:
液相平衡的3.在汽-液相线之间的区域为________,液相线以下的区域称为_________,汽.域称为___________.组分的挥,则表示A组分比B4.在y-x图中,以A组份标绘的平衡曲线在对角线的左上方_____.A组分比B组分挥发度,发度______.平衡曲线若在对角线的右下方则表示_________,利用_____________、5.精馏过程,就是利用混合液的各组分具有不同的是精馏和普通蒸馏的本质区别。
将各组分得以分离的过程._________的方法-1,h则馏出y=+,且塔顶产品量为100kmol·
6.某连续精馏塔已知其精馏段操作线方程为液组成x=_________,塔顶上升蒸气量V=_______.
D7.某泡点进料的连续精馏塔,已知其精馏段操作线方程为y=+,提馏段操作线方程为y=则回流比R=_______,馏出液组成x_______,原料组成x=________.釜液组成x=_________.wDf8.某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为x=(摩尔分率).精馏段操作线方程为y=+.A该物系平均相对挥发度α=,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为
y=________.29.某二元理想溶液的连续精馏塔,提馏段操作线方程为:
y=系统的平均相对挥发度α=,当x=时(摩尔分率),此时从塔底数起的第二块理论板数(塔底可视为第一块理论板)下流W液体的组成为___________.
10.精馏塔的作用是。
当塔板中___________________时,该塔板称理论塔板。
11.精馏操作的依据是_________________。
实现精馏操作的必要条件包括___________和_____________。
12.精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为t,液相泡点温度为t。
塔底某理论板上汽相21露点温度为t,液相泡点温度为t。
试按温度大小顺序用>、=、<符号排列如下:
43_______。
13.试比较某精馏
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