化工原理课后习题解答(8)

10. 已知空气的最大输送量为14500kg/h，在最大风量下输送系统所需的风压为1600Pa（以风机进口状态级计）。由于工艺条件的呀求。风机进口与温度为40℃，真空度为196Pa的设备相连。试选合适的离心通风机。当地大气压为93.3kPa。 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 ρ'= MP/RT = 1.04Kg/m3 将输送系统的风压HT'按HT = HT'ρ/ρ' HT = 1600×1.2/1.04 = 1850.72 m

输送的体积流量 Q = Qm/ρ= 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 11.15℃的空气直接由大气进入风机在通过内径为800mm的水平管道送到炉底，炉底表压为10kPa。空气输送量为20000m/h（进口状态计），管长为100m（包括局部阻力当量长度），管壁绝对粗糙度可取为0.3mm。现库存一台离心通风机，其性能如下所示。核算此风机是否合用？当地大气压为101.33kPa。

转速， 风压，Pa 风量，m3/h r/min 1450 12650 21800 解：输送系统的风压 HT'= （Z2–Z1）ρg + P2– P1 + （u22-u12）/2 + ρΣhf

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∵水平管道输送 ，∴Z2–Z1= 0 ，（u2-u1）/2 = 0

空气的流动速度u = Q/A = 20000/（π/4 ·0.82×3600） = 11.06m/s

查本书附图可得 15℃空气的粘度μ= 1.79×10-3Pa·s ，密度ρ= 1.226 Kg/m3 Re = duρ/μ= 0.8×1.226×11.06/1.79×10-3 = 6059.1

ε/d = 0.3/800 = 0.000375

根据Re-ε/d图可以得到其相对粗糙度λ=0.0365 ∴Σhf =λ?(ι+ Σιe)/d ? u2/2

=0.0365×100/0.8 ×11.062/2 =279.1

输送系统风压HT'= P2– P1 + ρΣhf

= 10.8×103 + 1.226×279.1 = 11142.12Pa < 12650Pa 且 Q = 20000〈 21800 ∴此风机合用

12. 某单级双缸双动空气压缩机，活塞直径为300mm，冲程为200mm，每分钟往复480次。压缩机的吸气压强为9.807×104Pa，排气压强为34.32×104Pa。试计算该压缩机的排气量和轴功率。假设汽缸的余隙系数为8%，排气系数为容积系数的85%，绝热总效率为0.7。空气的绝热指数为1.4。

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 ×π/4 ×0.32×0.2×480 = 27.13 m3/min

压缩机容积系数λ0= 1-ε[(P2/P1)1/r-1]

= 1- 0.08[（34.32/9.80）1/1.4-1] =0.8843

λd=0.85λ0 = 0.7516 ∴排气量Vmin=λd?Vmin'= 20.39m3/min

实际压缩功率 Na= P1 Vmin·к/（к-1）[(P2/P1)κ/(κ-1) –1] = 50.19 Kw

该压缩机的轴功率 N = Na/ηa =50.19/0.7 = 71.7Kw

13. 用三级压缩把20℃的空气从98.07×103kPa压缩到62.8×105Pa。设中间冷却器能把送到最后一级的空气冷却到20℃，各级压缩比相同。试求： （1）.在各级的活塞冲程及往复次数相同情况下，各级汽缸直径比。（2）三级压缩消耗的理论功（按绝热过程考虑。空气绝热指数为1.4，并以1kg计）。 分析：多级压缩机的工作原理：每一级排出口处的压强多时上一级的四倍，因此每一级空气的流量为上一次的0.25倍 解：⑴各级的活塞冲程及往复次数相同

压缩机总的压缩 比 χ= （P2/P1）1/3 = 4 V1 ：V2 ：V3 = A1 ：A2 ：A3 = 16 ：4 ：1

⑵20℃时1Kg空气的体积V1 = mRT/MP = 1×8.315×293/(29×98.07) =0.8566 m3

根据W = P1V1 ·iκ/（κ-1）·[(P2/P1)(к-1)/iк-1]

=98.07×10×0.8566×3×1.4/0.4 ×（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， 截留面， 筛筛孔尺截留面，g mm g 号 寸,mm 10 1.651 0 65 0.208 60.0 14 20 28 35 48 1.168 0.833 0.589 0.417 0.295 20.0 40.0 80.0 130 110 100 0.147 150 0.104 200 0.074 270 0.053 30.0 15.0 10.0 5.0 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 = 0.252 d7 = 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/GΣGi/d 得到1/GΣGi/d = 1/500 （20/1.4095 + 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/m3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ρ= 1.205 Kg/m3 ， 粘度μ=1.81×10-5 Pa·s

要使颗粒服从斯托克斯公式 ，必须满足Re 〈 1 即

Re = dutρ/μ〈 1 ， 而 ut = d2（ρs- ρ）g/18μ 由此可以得到 d3〈 18 u2/（ρs- ρ）ρg

∴最大颗粒直径dmin = [18 u2/（ρs- ρ）ρg]1/3

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= [18×（1.81×10-5）/（2650-1.205）×9.81×1.205]1/3

= 0.573×10-4m = 57.3μm …… 此处隐藏：1178字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……