化工原理课后习题答案

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1、第一章 流体流动1.解：由 绝对压强 =大气压强 真空度 得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7103Pa -13.3103Pa=8.54103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3103 Pa2.分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P油螺解：P螺 =ghA = 9609.81(9.6-0.8)3.140.762= 150.307103 N螺 = 39.031033.140.0142n P油螺 得 n 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 3.分析：根据静力学基本原则，对于右边的管压差计，aa为等压面，对于左边的压差计，bb为另一等压面，分别列出两个

2、等压面处的静力学基本方程求解。解：设空气的密度为g，其他数据如图所示 aa处 PA +ggh1 =水gR3 +水银R2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：PA = 1.01039.810.05 + 13.61039.810.05= 7.16103 Pa b-b处 PB +ggh3 = PA +ggh2 +水银gR1 PB = 13.61039.810.4 + 7.16103 =6.05103Pa 4.分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中11和44为等压面，22和33为等压面，且11和22的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解解：设插入油层

3、气管的管口距油面高h 在11与22截面之间P1= P2+水银gR P1 = P4 ，P2 = P3且P3=煤油gh ， P4 =水g（H-h）+煤油g（h + h）联立这几个方程得到水银gR =水g（H-h）+煤油g（h + h）-煤油gh 即水银gR =水gH +煤油gh -水gh 带入数据 得到:= 0.418 5 分析：首先选取合适的截面用以连接两个管，本题应选取如图所示的11截面，再选取等压面，最后根据静力学基本原理列出方程，求解解：设11截面处的压强为1 . 对左边的管取-等压面， 由静力学基本方程 0 +水g(h5-h4) = 1 +水银g(h3-h4) 代入数据0 + 1.010

4、39.81(3-1.4)= 1 + 13.61039.81(2.5-1.4)对右边的管取-等压面，由静力学基本方程1 +水g(h3-h2) =水银g(h1-h2) + 代入数据:1 + 1.01039.812.5-1.2= 13.61039.812.3-1.2 + 99.3103解着两个方程 得:0= 3.64105Pa 6. 分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解解：由静力学基本原则，选取11为等压面，对于管左边 表 +油g(h1+R) = 1 对于管右边 2 =水gR +油gh2, 表 =水gR +油gh2 -油g(h1+R)

5、=水gR -油gR +油g（h2-h1） 当表= 0时，扩大室液面平齐 即（D/2）2（h2-h1）=（d/2）2R, h2-h1 = 3 mm 表= 2.57102Pa7.解：空气的体积流量 S = uA = 9/40.02 2 121 = 0.342 m3/s 质量流量 ws =S=S (MP)/(RT)= 0.34229(98.7+196)/8.315323=1.09/s 换算成标准状况 V1P1/V2P2 =T1/T2S2= P1T2/P2T1S1 = (294.7273)/(101323) 0.342= 0.843 m3/s8.分析：此题涉及的是流体动力学，有关流体动力学主要是能量恒

6、算问题，一般运用的是柏努力方程式。运用柏努力方程式解题的关键是找准截面和基准面，对于本题来说，合适的截面是高位槽11,和出管口 22,如图所示，选取地面为基准面。解：设水在水管中的流速为u ，在如图所示的11, ，22,处列柏努力方程Z1 + 0 + 1/= Z2+ 22 + 2/ + f（Z1 - Z2）g = u2/2 + 6.5u2 代入数据(8-2)9.81 = 7u2 , u = 2.9m/s换算成体积流量: VS = uA= 2.9 /4 0.12 3600= 82 m3/h 9. 分析:根据水流过A、B两截面的体积流量相同和此两截面处的伯努利方程列等式求解解：设水流经两截面处的流

7、速分别为uA、 uB uAAA = uBAB uB = （AA/AB ）uA = （33/47）22.5 = 1.23m/s,在两截面处列柏努力方程Z1 + 122 + 1/ = Z2+ 222 + 2/ + f Z1= Z2 （1-2）/ = f+（12-22）2 g（h1-h 2）= 1.5 + (1.232-2.52)/2 h1-h 2 = 0.0882 m = 88.2 mm 即 两玻璃管的水面差为88.2mm 10. 分析：考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理，从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管，在两段分别列柏努力方程。解：总

8、能量损失hf=hf+，1hf，2 u1=u2=u=2u2+10u=12u在截面与真空表处取截面作方程： z0g+u02/2+P0/=z1g+u2/2+P1/+hf，1（ P0-P1）/= z1g+u2/2 +hf，1 u=2m/s ws=uA=7.9kg/s 在真空表与排水管-喷头连接处取截面 z1g+u2/2+P1/+We=z2g+u2/2+P2/+hf，2 We= z2g+u2/2+P2/+hf，2（ z1g+u2/2+P1/）=12.59.81+（98.07+24.66）/998.210+102=285.97J/kg Ne= Wews=285.977.9=2.26kw11.分析：看似一个

9、普通的解柏努力方程的题，分析槽内无液体补充，则管内流速并不是一个定值而是一个关于液面高度的函数，抓住槽内和管内的体积流量相等列出一个微分方程，积分求解。解：在槽面处和出口管处取截面1-1，2-2列柏努力方程:h1g=u2/2+hf =u2/2+20u2 u=(0.48h)1/2=0.7h1/2 槽面下降dh，管内流出uA2dt的液体 Adh=uA2dt=0.7h1/2A2dt dt=A1dh/（A20.7h1/2） 对上式积分：t=1.h12. 分析：本题是一个循环系统，盐水由A经两个换热器被冷却后又回到A继续被冷却，很明显可以在A-换热器-B和B-A两段列柏努利方程求解。解：（1）由A到B截

10、面处作柏努利方程: 0+uA/2+PA/1=ZBg+uB2+PB+9.81 管径相同得uA=uB （PA-PB）/=ZBg+9.81由B到A段，在截面处作柏努力方程B ZBg+uB2+PB/+We=0+uA+PA/+49 We=（PA-PB）/- ZBg+49=98.1+49=147.1J/kg WS=VS=36/36001100=11kg/s Ne= WeWS=147.111=1618.1w 泵的抽功率N= Ne /76%=2311.57W=2.31kw（2）由第一个方程得（PA-PB）/=ZBg+9.81得 :PB=PA-（ZBg+9.81）=6.2104Pa13. 解：对上下两槽取截面列

11、柏努力方程:0+0+P1/=Zg+0+P2/+f =107.9110+3498u 在压强管的B，C处去取截面，由流体静力学方程得 PB+g（x+R1）=Pc +g（hBC+x）+水银R1g PB+11009.81（0.045+x）=Pc +11009.81（5+x）+13.6109.810.045PB-PC=5.95104Pa 在B，C处取截面列柏努力方程:0+uB/2+PB/=Zg+uc2/2+PC/+f，BC管径不变，ub=u c PB-PC=（Zg+f，BC）=1100（1.18u2+59.81）=5.95104Pau=4.27m/s 压缩槽内表压P1=1.23105Pa（2）在B，D处

12、取截面作柏努力方程:0+u2/2+PB/= Zg+0+0+f，BC+f，CDPB=（79.81+1.18u2+u2-0.5u2）1100=8.35104Pa PB-gh=水银R2g R2=609.7mm14 .解：查20，70的醋酸的密度= 1049Kg/m3,粘度 = 2.6mPas 用SI单位计算：d=1.510-2m,u=WS/(A)=0.9m/s Re=du/=(1.510-20.91049)/(2.6103)=5.45103用物理单位计算：=1.049g/cm, u=WS/(A)=90cm/s,d=1.5cm=2.610-3PaS=2.610-3kg/(sm)=2.610-2g/sc

13、m-1Re=du/=(1.5901.049)/(2.610-2)=5.45103 4000 此流体属于湍流型15. 解：（1）先计算A，B两处的流速：uA=ws/sA=295m/s，uB= ws/sB在A，B截面处作柏努力方程：zAg+uA2/2+PA/=zBg+uB2/2+PB/+hf1kg水流经A，B的能量损失：hf= （uA2-uB2）/2+（PA- PB）/=（uA2-uB2）/2+gR/=4.41J/kg （2）.压强降与能量损失之间满足：hf=P/ P=hf=4.411016. 解：（1）Re=du/=（1410-31850）/（810-3）=1.4910 2000滞流 （2）由于

14、滞流行流体流速沿管径按抛物线分布，令管径和流速满足 y2 = -2p（u-um） 当=0时 ,y2 = r2 = 2pum p = r2/2 = d2/8当=平均=0.5max= 0.5m/s时, y2= - 2p（0.5-1）= d2/8=0.125 d2 即 与管轴的距离 r=4.9510-3m(3)在147103和127.5103两压强面处列伯努利方程:u 12/2 + PA/ + Z1g = u 22/2 + PB/+ Z2g + f u 1= u 2, Z1= Z2 PA/= PB/+f损失能量f=（PA- PB）/=（147103-127.5103）/850 =22.94滞流摩擦系

15、数与雷若准数之间满足=64/ Re 又 f=（/d）0.5 u 2 =14.95m输送管为水平管，管长即为管子的当量长度 即：管长为14.95m17.解：平均速度u = V/A =0R ur2rdr/（R2）=0R umax（y/R）1/72rdr/（R2）= 2umax/R15/7 0R（R r）1/7rdr= 0.82umax u/ umax=0.82 18. 解：管径减少后流量不变 u1A1=u2A2而r1=r2 A1=4A2u2=4u由能量损失计算公式f=（/d）（1/2u2）得f，1=（/d）（1/2u12）, f，2=（/d）（1/2u22）=（/d） 8（u1）2=16f，1 h

16、f2= 16 hf119. 解：烟囱的水力半径 r= A/= (11.2)/2(1+1.2)=0.273m当量直径 de= 4r=1.109m 流体流经烟囱损失的能量:f=（/ de）u2/2=0.05(30/1.109)u2/2=0.687 u2 空气的密度 空气= PM/RT = 1.21Kg/m3 烟囱的上表面压强 (表压) P上=-空气gh = 1.219.8130=-355.02 Pa烟囱的下表面压强 (表压) P下=-49 Pa 烟囱内的平均压强 P= (P上+ P下)/2 + P0= 101128 Pa由= PM/RT 可以得到烟囱气体的密度= （3010-3101128）/（8

17、.314673）= 0.5422 Kg/m3在烟囱上下表面列伯努利方程:P上/= P下/+ Zg+f流体流速 u = 19.76 m/s 质量流量 s= uA= 19.7611.20.5422 = 4.63104 Kg/h20. 解： 流体的质量流速 s= 2104/3600 = 5.56 kg/s 流速 u=s/(A)=1.43m/s 雷偌准数Re=du/= 165199 4000查本书附图1-29得 5个标准弯头的当量长度: 52.1=10.5m 2个全开阀的当量长度: 20.45 = 0.9m局部阻力当量长度 e=10.5 + 0.9 = 11.4m假定 1/1/2=2lg(d /) +

18、1.14 = 2lg(68/0.3+ 1.14 = 0.029 检验 d/(Re1/2) = 0.008 0.005 符合假定即=0.029全流程阻力损失 =(+ e)/d u2/2 +u2/2= 30.863 J/Kg 在反应槽和高位槽液面列伯努利方程得:P1/+ We = Zg + P2/+ We = Zg + (P1- P2)/+= 159.81 + 26.7103/1073 + 30.863= 202.9 J/Kg有效功率 Ne = Wes = 202.95.56 = 1.128103 轴功率 N = Ne/=1.128103/0.7 = 1.61103kw= 1.61KW 21. 解

19、：查表得该气体的有关物性常数=1.093 ,=1.9610-5Pas气体流速 u = 3600/(36004/0.252) = 20.38 m/s质量流量 s= uAs = 20.384/0.2521.093=1.093 Kg/s流体流动的雷偌准数 Re = du/= 2.84105 为湍流型所得当量长度之和 总=+e=50m 取0.15时 /d = 0.15/250= 0.0006 查表得=0.0189 所有能量损失包括出口,入口和管道能量损失 即:= 0.5u2/2 + 1u2/2 + (0.018950/0.25) u2/2=1100.66在1-12-2两截面处列伯努利方程:u2/2 +

20、 P1/+ We = Zg + u2/2 + P2/ + We = Zg + (P2- P1)/+而1-12-2两截面处的压强差 P2- P1= P2-水gh = 1.96103- 1039.8131103= 1665.7 Pa We = 2820.83 W/Kg 泵的有效功率 Ne = Wes= 3083.2W = 3.08 KW22.解: 根据流体静力学基本方程, 设槽面到管道的高度为x 水g(h+x)=水银gR , 103(1.5+x) = 13.61030.6 x = 6.6m 部分开启时截面处的压强 P1=水银gR -水gh = 39.63103Pa 在槽面处和1-1截面处列伯努利方

21、程:Zg + 0 + 0 = 0 + u2/2 + P1/ + 而= (+e)/d + u2/2= 2.125 u2 6.69.81 = u2/2 + 39.63 + 2.125 u2 u = 3.09/s 体积流量s= uA= 3.09/4(0.1)23600 = 87.41m3/h 闸阀全开时 取2-2,3-3截面列伯努利方程:Zg = u2/2 + 0.5u2/2 + 0.025(15 +/d)u2/2 u = 3.47m/s 取1-13-3截面列伯努利方程:P1/ = u2/2 + 0.025(15+/d)u2/2 P1 = 3.7104Pa 23. 解:查表得10时的水的密度= 99

22、9.7Kg/m3 = 130.7710-5 Pas u = Vs/A = 10.8510-3/d2 f = 69.81 = 58.86J/Kgf=(/d) u2/2 =150 u2/d 假设为滞流= 64/Re = 64/du Hfgf d1.510-3 检验得Re = 7051.22 2000 不符合假设 为湍流 假设Re = 9.7104 即 du/= 9.7104 d =8.3410-2m 则/d = 0.0006 查表得= 0.021 要使fHfg 成立则 150 u2/d58.86 d1.8210-2m 24. 解： 在两槽面处取截面列伯努利方程:u2/2 + Zg + P1/= u

23、2/2 + P2/+ fP1= P2 Zg = f=(/d) u2/2 1.59.81=(50/8210-3)u2/2 假设流体流动为滞流,则摩擦阻力系数 =64/Re=64/du 联立两式得到u =1.2m/s 核算Re = du/=1920 2000 假设成立油的体积流量s=uA=1.2/4(82103)23600=22.8m3/h 调节阀门后的体积流量 s= 22.8(1-20)=18.24 m3/h 调节阀门后的速度 u=0.96m/s 同理由上述两式 1.59.81=(/8210-3)0.962/2=64/Re=64/du 可以得到 = 62.8m 阀门的当量长度e=-50 =12.

24、8m25. 分析：并联两管路的能量损失相等，且各等于管路 总的能量损失,各个管路的能量损失由两部分组成，一是气体在支管内流动产生的，而另一部分是气体通过填料层所产生的，即f=(e/d) u2/2f填 而且并联管路气体总流量为个支路之和,即 Vs= Vs1+Vs2 解：两阀全开时，两塔的通气量由本书附图查得d=200mm时阀线的当量长度 e=150m f1=(1e1/d) u12/2 + 5 u12=0.02(50+150)/0.2 u12/2 + 5 u12 f2=(2e2/d) u22/2 + 4 u12= 0.02(50+150)/0.2 u22/2 + 4 u12 f1=f2 u12/

25、u22=11.75/12.75 即 u1= 0.96u2 又Vs= Vs1+Vs2 = u1A1+ u2A2 , A1 = A2 =(0.2)2/4=0.01 = (0.96u2+ u2) 0.01= 0.3 u2=4.875m/s u1A=4.68 m/s 即两塔的通气量分别为Vs1=0.147 m3/s, Vs12=0.153 m3/s 总的能量损失 f=f1=f2=0.02155/0.2 u12/2 + 5 u12= 12.5 u12= 279.25 J/Kg26. 解：（1）离心泵的有效压头 总管流速u = Vs/A 而A = 3600/4(117)210- 3u = 2.3m/s在原

26、水槽处与压强计管口处去截面列伯努利方程:Z0g + We = u2/2 + P0/+f 总管流动阻力不计f=0 We = u2/2 + P0/-Z0g=176.38J/Kg 有效压头He = We/g = 17.98m 两支管的压头损失,在贮水槽和表面分别列伯努利方程Z0g + We = Z1g + P1/+f1 Z0g + We = Z2g + P2/+f2 得到两支管的能量损失分别为:f1= Z0g + We(Z1g + P1/) = 29.81 + 176.38(169.81 + 0)=39.04J/Kgf2=Z0g + We - (Z2g + P2/)=29.81 + 176.38(8

27、9.81 + 101.33103/998.2)=16.0 J/Kg压头损失 Hf1 = f1/g = 3.98 m Hf2= f2/g = 1.63m27.算： 解：泵的轴功率分别把主管和旁管的体积流量换算成流速主管流速 u = V/A = 14/3600(/4)(60)210-6= 1.38 m/s旁管流速 u1 = V1/A = 5/3600(/4)(27)210-6= 2.43 m/s先计算主管流体的雷偌准数:Re = du/= 1821.6 0.005假设成立即 D,C两点的流速 u1 = 1.776 m/s , u2 = 1.49 m/s BC段和BD的流量分别为 VS,BC = 3

28、210(/4)36001.776= 5.14 m3/s VS,BD = 2610(/4)36001.49= 2.58 m3/s 29. 解：查本书附表 20时甲苯的密度和粘度分别为= 867 Kg/m3,= 0.67510-3假设Re = 8.67104 当A0/A1 = (16.4/33) = 0.245时,查孔板流量计的C0与Re, A0/A1的关系得到C0= 0.63 体积流量 VS = C0A02gR(A-)/1/2= 0.63/416.4210-629.810.6(13.6-0.867)/0.8671/2=1.7510-3 m3/s流速 u = VS /A = 2.05 m/s核算雷

29、偌准数 Re = du/ = 8.67104 与假设基本相符 甲苯的质量流量 S = VS=1.7510-38673600= 5426 Kg/h第二章 流体输送机械1 . 解：取20时水的密度=998.2Kg/m 3 在泵出口和入口处列伯努利方程: u12/2g + P1/g + = u12/2g + P2/g +f + Z 泵进出口管径相同, u1 = u2 不计两测压口见管路流动阻力 f = 0 P1/g + = P2/g + Z, = (P2- P1)/g + Z =18.46 m 该泵的效率 =QHg/N = 2618.46998.29.8/(2.451033600)= 53.2. 2

30、. 解：输送的是清水 选用B型泵 ,查65时水的密度 = 980.5 Kg/m 3 在水池面和喷头处列伯努利方程:u12/2g + P1/g + = u12/2g + P2/g +f + Z取u1 = u2 = 0 则 = (P2- P1)/g +f + Z= 49103/980.59.8 + 6 + (1+4)= 15.1 m Q = 40 m 3/h 由图2-27得可以选用3B19A 2900 465时清水的饱和蒸汽压PV = 2.544104Pa 当地大气压 a =P/g = 101.33103 /998.29.81 = 10.35m查附表二十三 3B19A的泵的流量: 29.5 48.

31、6 m 3/h为保证离心泵能正常运转,选用最大输出量所对应的S 即S = 4.5m输送65水的真空度 S = S +(a-10)-( PV/9.81103 0.24)1000/=2.5m允许吸上高度Hg =S - u12/2g -f,0-1= 2.5 1 = 1.5m 即 安装高度应低于1.5m3解: 查附录二十三 65Y-60B型泵的特性参数如下:流量 Q = 19.8m3/s, 气蚀余量h=2.6 m 扬程H = 38 m 允许吸上高度 Hg = (P0- PV)/g - h-f,0-1= -0.74 m -1.2扬升高度 Z = H -f,0-2 = 384 = 34m如图在1-1,2-

32、2截面之间列方程:u12/2g + P1/g + = u22/2g + P2/g +f,1-2+ Z其中u12/2g = u22/2g = 0 管路所需要的压头:e=(P2 P1)/g +Z +f,1-2= 33.74m Z = 34 m游品流量Qm = 15 m3/s 2105假设成立 u1= u2(d2/ d1)2 = 1.23 m/s 允许气蚀余量 h = (P1- P2)/g + u12/2g P1 = Pa - P真空度 = 28.02 Kpa h = (28.02-2.3346)103/998.29.81= 2.7 m 允许吸上高度 Hg =(Pa- PV)/g -h-f离心泵离槽

33、面道路很短可以看作f = 0 Hg =(Pa- PV)/g -h=(101.4 2.3346)103/(998.29.81) 2.7=7.42 m5. 解: 根据管路所需要压头e与液体流量Qe的关系: e= K + BQe2而 K =Z + P/g 且 吸入排出空间为常压设备, P = 0 K =Z = 4.8 B =(+e)/d 1/2g(60103A)2= (0.03355/0.068)/29.81(0.068260103/4)2=1.68310-4管道特性方程为:e= 4.8 + 1.68310-4Qe2 由下列数据绘出管道特性曲线 e-QeQe ,L/min 0 100 200 300

34、 400 500e,m 4.8 6.48 11.53 19.95 31.73 46.88绘出离心泵的特性曲线H-Q于同一坐标系中,如图所示: 两曲线的交点即为该泵在运转时的流量 泵的流量为400L/min若排出空间为密闭容器,则K =Z + P/g=4.8 + 129.5103/998.29.81= 1.802而B 的值保持不变管路的特性方程为e= 18.02 + 1.68310-4Qe2重新绘出管路的特性曲线和泵的特性曲线Qe ,L/min 0 100 200 300 400 500e,m 18.02 19.70 24.75 33.17 44.95 60.10可以得到泵的流量为310L/mi

35、n 6. 解:列出管路特性方程e= K + Hf, K=Z +P/g 贮水池和渠道均保持常压 P/g = 0 K=Z e=Z + 0.4106Q2 在输水之初Z = 2m e= 2 + 0.4106Q2联立H=18-0.6106Q2 ，解出此时的流量Q = 410-3m3/s, 将贮水槽的水全部抽出 Z = 9me= 9 + 0.4106Q2 , 再次联立H=18-0.6106Q2，解出此时的流量Q= 310-3m3/s 流量Q 随着水的不断抽出而不断变小 取Q 的平均值 Q平均= （Q + Q）/2 = 3.510-3m3/s把水抽完所需时间= V/ Q平均 = 55.6 h7. 解：串联

36、He = 2H, 10 + 1105Qe2 = 2(25-1106Q2) Qe= 0.43610-2m2/s并联 Q =Qe/2, 25-1106 Qe2= 10 + 1105( Qe/2)2 Qe = 0.38310-2m2/s总送水量 Qe= 2 Qe= 0.76510-2m2/s 并联组合输送量大8 . 解：三动泵理论平均流量:QT = 3ASnr = 3/4(0.07)20.02520=0.52m3/min 实际流量Q =QT =0.950.52 = 0.494 m3/min 泵的压头 H =P/g +u2/2g +Hf + Z 取u2/2g = 0=P/g +Hf + Z= 116.

37、38m 轴功率 N = HQ/102 = 13.05 Kw9.解：列出此往复泵输送的管路特性方程:e= K + BQe2 而 K=P/g +u2/2g + Z A，B槽上方均大气压 P/g = 0 ，u2/2g = 在输送开始时 ，h0= 10 m 输送完毕后 A池液面下降：25/12 = 2.01m B池液面上升： 25/4.15 = 6.1 m h = 10 + 2.01 + 6.1 = 18.11m B =(+e)/d 1/2g(3600A)2=0.157 输送开始时管路的特性方程 e= 10 + 0.157Qe2 输送完毕时管路的特性方程 e= 18.4 + 0.157Qe2 取平均压

38、头平均=(e+e)/2 =（10 + 0.157Qe2 + 8.4 + 0.157Qe2）/2，Qe=5 m3/s= 18 m 输送所需要的时间 = V/Q = 25/5 = 5h =18000 输送有效功率 Ne = HQg = 185/3600 12009.81 = 294.3 所需要的能量 W =Ne= 5.3106 J = 5300KJ 10. 解：输送洁净空气应选用4-72-11型通风机,40，真空度为196Pa时空气的密度= MP/RT = 1.04Kg/m3 将输送系统的风压HT按HT = HT/ ,HT = 16001.2/1.04 = 1850.72 m 输送的体积流量 Q

39、= Qm/= 14500/1.04 = 13942.31 m3/h 根据输送量和风压选择 4-72-11 No 6c型可以满足要求,其特性参数为:转速(r/min)风压(Pa)风量(m3/h) 效率() 功率（Kw） 2000 1941.8 14100 91 10.0 11. 解:送系统的风压:HT= （Z2Z1）g + P2 P1 + （u22-u12）/2 +hf 水平管道输送 ，Z2Z1= 0 ，（u22-u12）/2 = 0 空气的流动速度u = Q/A = 20000/（/4 0.823600）= 11.06m/s 查本书附图可得 15空气的粘度= 1.7910-3Pas ，密度=

40、1.226 Kg/m3 Re = du/= 0.81.22611.06/1.7910-3 = 6059.1 /d = 0.3/800 = 0.000375根据Re-/d图可以得到其相对粗糙度=0.0365 hf =(+e)/d u2/2=279.1 输送系统风压HT= P2 P1 +hf= 10.8103 + 1.226279.1= 11142.12Pa 12650Pa 且 Q = 20000 21800此风机合用12. 解：双缸双动压缩机吸气量Vmin =（4A-a）snr 活杆面积与活塞面积相比可以略去不计 吸收量Vmin =4Asnr = 4/40.320.2480= 27.13 m3/

41、min 压缩机容积系数0= 1-(P2/P1)1/r-1= 1- 0.08（34.32/9.80）1/1.4-1=0.8843 d=0.850 = 0.7516 排气量Vmin=dVmin= 20.39m3/min 实际压缩功率 Na= P1 Vmin/（-1）(P2/P1)/(-1) 1= 50.19 Kw 该压缩机的轴功率 N = Na/a =50.19/0.7 = 71.7Kw 13. 解：各级的活塞冲程及往复次数相同,压缩机总的压缩 比 = （P2/P1）1/3 = 4 V1：V2：V3= A1：A2：A3= 16：4：120时1Kg空气的体积V1 = mRT/MP = 18.3152

42、93/(2998.07)=0.8566 m3根据W = P1V1i/（-1）(P2/P1)(-1)/i-1=98.07100.856631.4/0.4（40.4/1.4-1） =428.7 KJ 第三章 机械分离和固体流态化 1.试样500g，作为筛分分析，所用筛号及筛孔尺寸见本题附表中第一，二列， 筛析后称取各号筛面的颗粒截留量于本题附表中第三列，试求颗粒群的平均直径。筛号筛孔尺寸，mm 截留面，g 筛号 筛孔尺寸,mm截留面，g 10 1.651 0 65 0.208 60.0 14 1.168 20.0 100 0.147 30.0 20 0.833 40.0 150 0.104 15.

43、0 28 0.589 80.0 200 0.074 10.0 35 0.417 130 270 0.053 5.0 48 0.295 110 共计500解：先计算筛分直径d1 =（d10+ d14）/2 = 1.4095， d2 =（d14 + d20）/2 = 1.084同理可以计算出 d3 = 0.711 ， d4 = 0.503 ， d5 = 0.356 ， d6 = 0.252d7 = 0.1775 ， d8 = 0.1225 ， d9 = 0.089 ， d10 = 0.0635根据颗粒平均比表面积直径公式 1/ da = 1/GGi/d 得到1/GGi/d = 1/500 （20/

44、1.4095 + 40/1.084 + 80/0.711 + 130/0.503 + 110/0.356 + 60/0.252 + 30/0.1775 + 15/0.1255 + 10/0.089 + 5/0.0635）= 2.899颗粒平均直径相当于平均比表面积直径， 即颗粒平均直径d = da = 1/2.899 = 0.345 2. 密度为2650kg/m的球型石英颗粒在20空气中自由沉降，计算服从斯托克斯公式的最大颗粒直径及服从牛顿公式的最小颗粒直径。解：（1）服从斯托克斯公式查有关数据手册得到 20时空气的密度= 1.205 Kg/m3， 粘度=1.8110-5Pas要使颗粒服从斯托

45、克斯公式 ，必须满足Re 1即Re = dut/ 1 ， 而 ut= d2（s-）g/18 由此可以得到 d3 18 u2/（s-）g最大颗粒直径dmin = 18 u2/（s-）g1/= 18（1.8110-5）2/（2650-1.205）9.811.2051/32 = 0.57310-4m= 57.3m要使颗粒服从牛顿公式 ，必须满足 10 3 Re 210 3即10 3 Re = dut/ 210 3 ，而ut= 1.74d（s-）g/由此可以得到 d3 1062/1.742（s-）g最小直径 dmin = 0.001512 m = 1512m3. 解：根据生产能力计算出沉降速度:ut

46、= Vs/b= 3600/40 m/h = 0.025m/s 假设气体流处在滞流区则可以按 ut= d2（s-）g/18进行计算 d2 = 18/（s-）g ut 可以得到 d = 0.17510-4 m核算Re = dut/ 1 ， 符合假设的滞流区能完全除去的颗粒的最小直径 d = 0.17510-4 m = 17.5m4. 解：假设沉降在滞流区 ，按ut= d2（s-）g/18计算其沉降速度 ut= (810-6)2(4000-0.5)9.8/(183.410-5)= 4110-4m/s 核算Re = dut/ 1 ， 符合假设的滞流区 把标准生产能力换算成47时的生产能力: Vs =

47、V (273 + 427)/273 = 5538.46m3/h 由Vs = blut（n-1）得 n = Vs / blut-1 = 5538.46/（4.11.84110-43600） - 1=50.814 1 = 49.8 取n = 50 层 ， 板间距 h = H/（n + 1）= 4.2/51= 0.0824m = 82.4 mm 5. 解：(1) 临界直径选用标准旋风分离器 Ne = 5 ，= 8.0,B = D/4，h = D/2 由Vs = bhui得 Bh = D/4D/2 = Vs /ui ui = 8 Vs /D2 根据dc = 9B/(Nesui )1/2 计算颗粒的临界

48、直径 dc = 93.6100.250.4/(3.145230013.889)1/2= 8.0410-6 m = 8.04m （2）分割粒径 根据 d50= 0.27D/ut（s-）1/2 计算颗粒的分割粒径 d50= 0.273.610-50.4/(13.8892300)1/2= 0.0057310-3m = 5.73m （3）压强降根据 P =ui2/2 计算压强降 P = 8.00.67413.8892/2 = 520 Pa6. 解：出口气体中每小时产生的灰尘量：0.710-35000 = 2.35 Kg 除尘效率 ：0= 21.5/（21.5 +3.5） = 0.86 = 86 计算出

49、每一小段范围捏颗粒的粒级效率P1= 21.54.4/（21.54.4 + 3.516）= 62.8P2= 21.511/（21.511 + 3.525）= 73.0P3= 21.526.6/（21.526.6 + 3.529）= 84.93P4= 86 P5= 94.26 P6= 97.2 P7= 94.85绘出粒级效率曲线如图所示7. 解：虚拟滤液体积由过滤方程式 V2 + 2VVe= KA2 过滤5min得滤液1L （110-3）2 + 210-3Ve= KA25 过滤10min得滤液1.6L, （1.610-3）2 + 21.610-3Ve= KA210 由式可以得到虚拟滤液体积:Ve=

50、 0.710-3 KA2= 0.396过滤15分钟假设过滤15分钟得滤液V,V2 + 2VVe= KA2,V2 + 20.710-3V= 50.396 V = 2.07310-3再过滤5min得滤液 V = 2.07310-3 - 1.610-3 = 0.47310-3 m3=0.473L8. 解： 过滤常数K ,qe及e根据q2 + 2qqe = K ，和q = V/A,带入表中的数据（2.27 / 93）2+ 2 qe2.27 / 93 = 50K （9.1 / 93）2 + 2 qe9.1/93 = 660K 由两式可得 qe = 3.8110-3, K = 1.0610-5 qe2=

51、Ke e=qe2/ K = 0.929 滤饼的压缩指数s同理在P = 343.4 Kpa时，由上式带入表中数据得 （2.27 / 93）2+ 2 qe2.27 / 93 = 17.1K （9.1 / 93）2 + 2 qe9.1/ 93 = 233K 得到 qe = 3.110-3 , K = 4.3710-5利用lgK = （1-s）lgP + lg2k，对压强差为103.0 Kpa和343.4 Kpa时的过滤常数K取对数差得 lg（K/K） =（1-s）lg（P/P） 1- s = 0.8532， 即 压缩指数s = 0.1468 过滤方程式在过滤压强差为196.2Kpa时, lg（K/K） =（1-s）lg（P/P）lg（1.564/K） = 0.8532 lg（103/196.2,得K= 2.7110-5 qe = （qe+ q