(完整)化工原理计算试题

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离心泵的计算

1计算题 j01b10029

如图所示，水通过倾斜变径管段(A-B）, D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0。3m试求：（1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2）A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置,而流量不变，U形水银压差计读数

及A、B两点压差有何变化?

计算题 j01b10029 (题分:20)

(1）u A=（2/60)/［（p/4)×(0。10)2]=4。244 m/s，

u B=4。244×（1/2。4）2=0.7368 m/s

p A/r＋u A2/2= gh＋p B/r＋u B2/2＋S h f

∵ p A/r－（gh＋p B/r)=(r i－r)gR/r

∴p A－p B=(r i－r）gR＋rgh

=（13.6-1）×103×9.81×0.020+103×9.81×0。3

=5415 Pa

（2) S h f=(p A/r－gh－p B/r）＋u A2/2－u B2/2

=（r i－r）gR/r＋u A2/2－u B2/2

=（13。6－1）×9。81×0。020＋（4.244)2/2－（0。7368）2/2

=11.2 J/kg

即 D p f=rSh f=103×11。2=11。2×103 Pa

换成mmHg: SH f=D p f/（r Hg×g)= 11。2×103/(13。6×103×9.81)

=0.0839 mHg=83。9 mmHg

（3) p A/r＋u A2/2=p B/r＋u B2/2＋S h f

∵u A、u B、Sh f均不变,故（r i－r)gR’/r之值不变

即R’不变, R’=R=20 mm

水平放置时p A- p B = （13.6-1)′103′9.81′0。020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。

2计算题 j02b20067 （20分)

如图所示的输水系统，输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2。5Kgf/cm2。试求：

(1）水泵的升扬高度；

（2) 若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW）;

（3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱）。

注:当地大气压为750mmHg 柱。

U=36/3600/(0。785×0。0762)≈2.2 m/s

（1) 在2-2与3-3截面列B。eq。 5分

Z2+p/ρg+U22/2g+He =Z3+P3/ρg+U32/2g+Hf 2-3

∵U2=U3不计Hf 2—3

∴He =(Z3—Z2)+（P3+P2）/ρg

=0。2 + （2.5+0。525）/（103×9.81)×9。81×104

=30。5mH2O柱

在1—1与4-4列B。eq。

He =ΔZ 1-4+Hf 1—4+Hf 3-4

∴ ΔZ 1-4=He —（Hf 1—4+Hf 3-4)=30。5—（0.2+0.5）=29.8m ∴升扬高度为29。8m

(2） Pa =Heq v ρg/η=30.5×0。01×103

×9.81/0.7=4。27 KW 3分 （3) 在1-1与2—2列B 。eq,得 5分 0=Z 2+（—P)/ρg+U 22/2g+Hf 1 —P=Z 2ρg -U 22ρ/2-Hf 1 -ρg

=-（4.8×103×9.8+2.2 /2×103+0.2×103×9。81)

=-515×102N/M 2=515×102/（0。981×105

）×735.6=386mmHg （表) -P 2=真空度 ∴吸入管路上真空表读数为386mmHg 柱=0。525at

3．j01c20113

用离心泵将原油从油库沿管内径为0。15m 、长2公里(包括局部阻力的当量长度)的水平管送往炼油厂。输油量为40m 3/h 。油泵的总效率为0.65，求泵的轴功率。某天，该油泵突然发生故障,于是开动一台备用泵，其压头仅为原来泵的 80％,问此 泵能输送原油多少m 3/h 。输送条件下, 原油的密度为890kg/m3， 粘度为0.4Pa s 。设油库和炼油贮罐均为常压.

答案:该题条件下，油泵所耗功率完全用于克服管路阻力。

⑴A=(π/4)（0.15）2=0.0177m 2 u=40/(3600×0.0177）=0.63m/s

Re=duρ/μ=0.15×0。63×890/0。4=210(层流） λ=64/Re=64/210=0。304 H f =λ（l/d)(u 2/2g)=0.304×(2000/0.15）×[0。632/（2×9.81）］=82。1m Ws=40×890/3600=9。9kg/s ∴N=82.1×9.81×9。9/（1000×0.65)=12.3kw ⑵H′=0。8H f =65.7m △P f =65。7×9。81×890=5。736×105N/m 对于层流△P f =32lμu/d

∴u=△P f d /(32lμ）=5.736×105×0。15/ (32×2000×0.4）=0。504m/s V=3600×0。504×0。0177=32。1m 3/h 4．j01a150616

如图，离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸入管路为φ108×4mm ，长2m 的钢管.泵压出管路为φ76×3mm ，长30m 的钢管, 压出管路上装有标准阀一只,闸阀一只， 90℃弯 头4 只。在压出管路上还装有孔板流量计,孔板孔径为40mm ，孔流系数C=0.62，水银差压计读数R=456mm 。吸收塔喷咀处压力为0。5kgf/cm 2（表压),碱液密度ρ=1100kg/m 3，泵的效率η=0.6，直管阻力系数λ=0。02(吸入、压出管道取近ξ标准阀=6，ξ闸阀=0.17，ξ孔板=8，试求泵所需功率。

Ｖ=(π/4)×0.042×0.62[2g×0。456×(13600—1100)/1100]0。5=0.00785m 3

/s u 1=0。00785/[(π/4)×0。12]=1m/s u 0=1×（0。1/0.07)2=2.04m/s

Σhf =（0。02×2/0.1+0。5）×12/2g+（0。02×30/0。07+4×0.75+6+0.17+8)×2.042/2g=5。51m He=5.51+（20-1。5)+0.5×104/1100+2.042/2g=28.77m N=28。77×0。00785×1100/（102×0。6）=4.084kw

5.j02b100556

用泵将贮槽１中的石油送至高位槽２中，两槽液面恒定不变,且其液面差为１５ｍ。管子规格为φ８９×４．５ｍｍ，管路总长为２００ｍ（包括局部阻力的当量长度内。）要求流量为２１ｍ3/h .已知石油密度为９２０Kg/m 3，粘度为０．５N 。S/m 2.试计算：

(1)由于阻力引起的压降； （2）泵的有效功率;

55

水

空气

4 4

3 3 1 1

2 2

P a

（3)整理并写出管路特性曲线方程（注明式中变量的单位）

答案：（1）ΔＰ＝λ（ｌ／ｄ)（ρＵ2／２）

Ｕ＝21／(3600×0。785×０．０８2)＝１．１６m/s

Ｒe ＝0。080×1.16×920/0。5＝１７０．８层流

λ＝６４／Ｒe ＝0.374

ΔＰ＝0.374×（200/0。08）×920×１．１６2／2 ＝5.79×１０5N/m2

∑ｈf ＝5。8×１０5／920＝629.9 J/Kg

（2）Ｎe ＝ＱＨＰ／1000

Ｈ＝ｇΔＺ＋∑ｈf ＝9.81×15+629。9=777 J/Kg

(3)Ｎe ＝21×920×777／（3600×1000）＝4。17 KW

在层流范围内

L＝ΔZ+∑ｈf/g

=ΔZ+64/（duρ/μ）×（∑1/d）（1/2g）(Q2/（0。785d2)2）

=15+1.104×104Q Q为m3/s

6．j02b15064 6 欲用离心泵在两敞口容器间输液,该水泵铭牌标有:流量３９．６ｍ3/h，扬程15m,轴

功率２.０２Kw，效率８０%，配用２．８KW电机,转数１４００r/min。今欲在以下情况使用是否可以？如

不可时采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）

(１)输送比重为１．８的溶液，流量为３８ｍ3/h，扬程３０ｍ。

（２）输送比重为０．８的油类，流量为４０ｍ3/h，扬程３０ｍ。

（３）输送比重为０．９的清液,流量为３０ｍ3/h，扬程１５ｍ。

答案：（１）电动机功率不够

Ｎ＝38/3600×15×1800/(102×0。8)＝３．５KW 换大电机

（２）扬程不够

Ｈ／Ｈ′＝（ｎ／ｎ′ ）2

１５／３０＝(１４００／ｎ′ )2ｎ′ ＝１９８０

增加ｎ＝１９８０转／分。检查功率:

Ｎ／Ｎ′ ＝(ｎ／ｎ′ ）3

２．０２／Ｎ′ ＝（１４００／１９８０)3Ｎ′ ＝５．７２ KW

换一电机功率为５．７２KW,ｎ＝１９８０转／分.

(３）可以使用。通过关小出口阀调节至工作点.

7．j01c201218

如下图所示的输水系统，用泵将水池中的水输送到敞口高位槽，管道直径

均为φ83×3。5mm，泵的进、出管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安

装位置离贮水池的水面高度为4.8m，压力表安装位置离贮水池的水面高度为

5m。当输水量为36m3/h时,进水管道的全部阻力损失为1。96J/kg,出水管

道的全部阻力损失为4.9J/kg，压力表的读数为2。5kgf/cm2，泵的效率为

70％，试求：

⑴两液面的高度差H为多少m?

⑵泵所需的实际功率为多少K W？

⑶真空表的读数多少kgf/cm2?

解：

⑴取截面0-0， 1-1, 2-2, 3—3如图，在截面2—2和3-3间列柏努利方程以2—2为基准面(目的求H3) H2g+(p2/ρ）+（u22/2)=H3g +（p3/ρ）+（u32/2）+hf2—3

∵1［at］=9.807×104N/m2=1［kg/cm2] u=Q/A=（36/3600)［(π/4)0.0762]=2。21m/s

(2。5×9.807×104/103）+(2。212/2)=H3×9。81+4.9

245.2+2.44=9。81H3 +4.9 H3 =242。74/9.81=24.74［m］

∴H=H3+5=24。74+5=29。74［m］

⑵在0-0和3—3间列柏努利方程以0-0为基准面(求We）

H0g+（p0/ρ）+（u02/2）+We=H3g +(p3/ρ）+（u32/2）+hf0—3

We=H3g +hf0-3=29。74×9.81+(1。96+4。9）=298.62[J/kg］

Ms=Vsρ=（36/3600)×103=10[kJ/s] Ne=Ms·We= 10×298。62[W]

N实=Ne/η=2986。2/0.70=4267［W］=4。267［kW］

⑶在C—C和H间列柏氏方程以0—0为基准面

H0g +(p0/ρ)+（u02/2）=H1g+(p1/ρ)+（u12/2)+hf0-1

（pa–p1)/ρ=4.8×9.81+（2.212/2）+1.96=51。49m2/s2

=51。49×103/(9.807×104)［at]=0。525[kgf/cm2］

8．j02b20066

用一离心泵将20℃的水，由池中送至高位槽C.其流程如图a所示。已知泵的排出口压力表B读数为2.5at(表压），排出段管总长为180m（包括局部阻力的当量长度），系统的摩擦系数λ可取0.024。其它数据如图a所示。试求：

（1)系统输送的流量m3/h;

（2)若系统所用泵为3B33型离心泵，其特性曲线如图b所示。试求泵的工作点及克服系统阻力所耗的轴功率；

（3）如果泵的吸入底阀A轻微堵塞,则系统的流量、泵的扬程及出口压力表读数有何变化?若严重堵塞有何现象发生？试用图说明。

j02b20066

解：（1) q v=？m3/h 5分

在B-B及C—C面上列柏努利方程

U B2/2g + P B/ρg + Z B＝U C2/2g +0+Zc +∑Hf B-C U C =0

∑Hf =λ(l/d）U B2/2g（λ（l/d）—1)U B2/2g=25-18=7。0

U B2/2g =7/（λ(l/d）-1）=7/(0。024×180/0。1—1）=0.166

∴ U B=1.8m/s

q v=(π/4)d2U B=(π/4）×0。12×1。8=0。01417m3/s=51.0m3/h

（2) ⑴工作点：由q v查图b得工作点P（51,31） 10分

∴ H=31。0m η=70%

⑵Pf =？在0-0及C-C列方程：

0+H=Z C+∑Hf0-C∑Hf0—C=H-Z C

∑Hf =31—(18+0.5+1.5)=11。0

Pf =11×51×1000×9.81/(3600×0.7×103)=2.18 KW

（3) 略 5分

9．j01b15183

如图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径为100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀,阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的Ｕ形压差计，测压点与管路出口端之间距离为20m。

(1)当闸阀关闭时测得Ｒ=600mm，ｈ=1500mm；当闸阀部分开启时，测得Ｒ=400mm，

ｈ=1400mm，管路摩擦系数取0.02，入口处局部阻力系数取0。5,问每小时从管中流出水量为多少m3。

（2）当阀全开时(取闸阀全开Le/d=15，λ=0。018），测压点Ｂ处的静压强为若干N/m2（表压）。

j01b15183

解:（1)当闸阀全关时,根据静力学关系： (Z A +h ）ρg =RρHg g

得水槽液位高度:Z A =RρHg /ρ-h =0.6×13.6-1.5=6。66m (2) 闸阀部分开启时

列A-A 与B —B 截面伯努利方程式

Z A =u B 2

/2g +P B /ρg +∑h fAB

P B /ρg =（RρHg —hρ)/ρ=（0。4×1.36×104-1。4×1000)/1000=4。04m Z A -P B /ρg =u B 2/2g +（λ(L /d ）+ζ)u B 2/2g =(1+λ（L /d ）+ζ)u B 2/2g 6

。66—4。04=(1+0。02×15/0。1+0.5)u B 2/2g =4。5u B 2/2g

∴u B ==3.38 m/s V =(π/4）×d 2u ×3600=0.785×0.12×3.38×3600=95。5 m 3

/h (3)当闸阀全开时，列A —A 与C-C 截面伯努利方程: Z A =u c 2/2g +∑h fA —C =(1+λ（L +Le ）/d +ζ）u c 2/2g 6.66=（1+0。018（35/0。1+15)+0。5）u c 2/2g 解得u c =4。02m/s

由A-A 与B —B 截面间伯努利方程式得： Z A =u B 2/2g +P B /ρg +∑h fAB

=P B /ρg +（1+λ（L /d )+ζ)u B 2

/2g ∴P B /ρg =Z A —(1+λ（L /d )+ζ）u B 2/2g

=6.66—(1+0.018×15/0.1+0。5）×4。02 2/（2×9.81） =3。20 m

∴P B =3.20×1000×9.81=3。14×104N/m 2 10。 ［三]计算题（15分) j01b20095

某液体密度800kg/m 3

，粘度73cP ，在连接两容器间的光滑管中流动，管径300mm,总长为50m （包括局部当量长度）,两容器液面差为3。2m(如图示)。 求:⑴ 管内流量为多少?

⑵ 若在连接管口装一阀门，调节此阀的开度使流量减为原来的一半，阀的局部阻力系数是多少？按该管折算的当量长度又是多少？ 层流：λ=64/Re;湍流：λ=0。3164/Re 0。25 j01b20095

⑴在1-1面和2—2面之间，列柏式以2-2面为基准面：u 1≈u 2≈0 gz 1=Σhf 1-2 =λ(l/d)(u 2/2)

设流体流动符合柏拉修斯公式：λ=0。3164/Re 0.25

Re=duρ/μ ∴gz 1=(0.3164/Re 0。25）(l/d ）（u 2/2)=[0。3164/（ρ/μ) 0.25］(l/d 1.25)(u 1。75/2) ∴u 1。

75

=2gz 1/｛［0.3164/(ρ/μ) 0。25]×(l/d 1.25）｝

=2×9.81×3。2/｛［0.3164/（800/0.073） 0.25]（50/0.31。25）｝=9.01542 ∴u=3.513m/s 验证：Re=0.3×3。513×800/0.073=11550〉3000，假设正确

∴V=Su=(π/4)d 2u=（π/4)(0。3)2×3.513×3600=893。95(m 3

/hr)

⑵流量减半，即是流速减半 u=3。513/2=1.7565m/s Re=5775符合柏拉斯式条件 列1-1面至2-2之间的柏式：gz 1=[(0。3164/Re 0。25)（l/d ）+ζ]（u 2/2） ∴ζ=2gz 1/u 2-（0.3164/Re 0。25)(l/d ）

=2×9。81×3.2/1.75652-(0。3164/57750.25

)×(50/0.3)=14.3

又ζ（u 2/2）=λ(le /d)(u 2/2）=（0.3164/Re 0.25)(le /d)（u 2/2）

9.81/4.522.62

??

∴ζ=（0.3164/Re0。25)(le /d)

le =(dζ/0。3164）Re0.25=（0.3×14.3/0。3164）×57750.25=118.2(m）

传热过程计算

1 j04c2012614

有一套管换热器，由内管为φ54×2ｍｍ,套管为φ116×4ｍｍ的钢管组成。内管中苯自５０℃被加热至８０℃,流量为４０００kg/h。环隙中为２at(绝）的饱和水蒸汽冷凝。蒸汽冷凝传热系数为10000W/m2.℃。

已知：苯在５０～８０℃之间的物性数据平均值为：

ρ＝８８０kg/m, ＣP＝1。86.86kJ/kg。℃

λ＝０．１３４W/m.℃，μ＝０．３９cP

管内侧污垢热阻Ｒ1＝0.0004m2.℃/W

管壁及管外侧污垢热阻不计.

蒸汽温度与压强关系如下表所示

压强 at(绝） 1。0 2.0 3.0

温度℃ 99。1 120 133

试求:A)管壁对苯的对流传热系数；

B）套管的有效长度；

C）若加热蒸汽压力降为１at（绝),问苯出口温度有何变化？应为多少？

解: （1）Re=d1.G/μ=［0.05×4000/(3600×π/4×0.052)]/(0。39×10-3)

=7。2586×104

Ｐr =ＣPμ/λ=1。86×１０3×0.39×１０—3/0.134= 5.4

α1=0.023λ/ｄ（Ｒe ）0。8(Ｐr ）0.4

=（0.023×0。134/0.05)×(7。2586×１０4）0。8×5。40。4=936。4 W/m2.℃

(２）Ｑ＝4000/3600×1。86×１０3(80-50）=6。2×１０4 W

１／Ｋ1＝1/936。4 +1/10000+0.0004 ∴ Ｋ1＝637.8 W/m2.℃

Δｔm =（（120-50）—(120—80））／ｌｎ（120-50）/（120—80)=53。6℃

Ａ1＝Ｑ／（Ｋ1Δｔm）＝6.2×１０4/（637.8×53.6）= 1.814m2

ｌ＝Ａ1／（πｄ内)＝1。814/（π×0。05）=11。55 m

(３）Ｋ不变，Ａ不变,Ｔ变为99.1℃，苯的流量及比热均不变。

设出口温度为ｔ2′ ，在新条件下,传热速率方程变为

Q=GCp(t2′—t1)=KA△t m

4000/3600×1.86×１０3 (ｔ2′ -50）

=637.8×1。814（（99。1-50）—（99。1-ｔ2′ )）／ｌｎ（99。1—50）/(99.1—ｔ2′)

解得ｌｎ(99。1-50)/(99.1-ｔ2′ )=0。5598

∴ ｔ2′ = 71℃

2、j04b200891 （20分)

用一传热面积为3m2由φ25×2.5mm的管子组成的单程列管式换热器，用初温为10℃ 的水将机油由200℃ 冷却至100℃ ，水走管内, 油走管间。已知水和机油的质量流量分别为1000kg/h和1200kg/h, 其比热分别为4。18kJ/kg.K 和2.0kJ/kg.K；水侧和油侧的对流传热系数分别为2000W/m2。K 和250W/m2。K, 两流体呈逆流流动, 忽略管壁和污垢热阻。

A）计算说明该换热器是否合用？

B）夏天当水的初温达到30℃, 而油的流量及冷却程度不变时，该换热器是否合用? 如何解决？ (假设传热系数不变)

2. (20分)j04b2008910

解：（1） Q1=1200×2×(200-100）=240000KJ/h

Q2=Q1， t2=t1+Q1/（mρ2·Cp2）=10+24000/(1000×4。18)=67。4℃

△tm=(123.6-90）/ln(123.6/90)=110℃

1/K 1=1/α1+d1/（α2·d2）=1/250+25/(2000×20) K1=216.2W/m2K

A 1=Q1/（K△tm)=240000×103/(216。2×3600×110)=2.8m2<3m2故适用

（2） t1=30℃时

t2=30+240000/（1000×4。18）=87.4℃

△tm=(112.6-70)/ln(112.6/70）=89.6℃

A 1=240000×103/(3600×89。6×216。2）=3.45m2>3m2不适用

解决办法是调大水量, 使t2↓,△tm↑，并使α↑, K↑

3．j04c201288

在逆流操作的列管换热器中,把氢氧化钠溶液从70℃冷却到35℃，氢氧化钠走管内，流量为１．１１kg/s，比热为3770J/kg.K，氢氧化钠对管壁的对流传热系数为930W/m2.k现用１５℃的水作为冷却剂，水走管外,流量为１．６７kg/s，比热为４１８０J/kg.K，管壁对水的传热系数为1000W/m2.K,(管壁热阻及垢阻略计)，忽略热损失(可近似按平壁处理) 试求：

A）冷却剂出口温度及所需传热面积；

B)操作中若氢氧化钠及水的初始温度不变,而两流体的流量都增大一倍，则流量增大后的冷、热流体的出口温度变为多大？(假设两流体均为湍流，其物理性质不变，传热温度差可取用算术平均值)。

解：１）Ｑ＝Ｇ1 ＣP1 （Ｔ1 —Ｔ2 )=1。11×3770×(70—35)=146464。5 W

忽略热损失,则Ｑ＝Ｇ2 ＣP2 (ｔ2 —ｔ1 )

即146464。5=1。67×4180（t2 -15）

解得ｔ2 =36℃

∵ Δｔ1 /Δｔ2 ＜２

∴ Δｔm ＝（３４＋２０）／２＝２７℃

∵ 为薄壁园筒，∴按平壁近似计算

Ｋ＝α1 α2 /（α1 +α2 ）=930×1000/(930+1000)=481.9 W/m2.K ∴ Ａ＝Ｑ／ＫΔｔm ＝146464。5/(481.9×27）=11。3 m2

２）忽略热损失，Ｑ吸＝Ｑ放

２Ｇ1 ＣP1 （Ｔ1 -Ｔ2′ )＝２Ｇ2 ＣP2 (ｔ2 ′ —ｔ1 )

2×1.11×3770（70—Ｔ2 ′ )=2×1.67×4180（ｔ2 ′ -15）

得Ｔ2 ′ =95 - 1.67ｔ2 ′ －－－－－①

传热速率方程式：Ｑ＝Ｋ′ ＡΔTm ′ ＝２Ｇ1 ＣP1 (70- Ｔ2 ′ ）

其中: Ｋ′ ＝１／(１／(２×930） + １／（２×1000）＝838 W/m2。K

Ａ＝１１．３m2

Δｔm ′ ＝（(70-ｔ2′ )+(Ｔ2′-15））／２＝(55+Ｔ2′-ｔ2′）/2

代入原公式：

838×11。3×（55+Ｔ2 ′ —ｔ2 ′ )/2 = 2×1。11×3770×（70—Ｔ2 ′ ）

得: 2.77Ｔ2′ - 68.7 =ｔ2 ′ －－－－－②

联立方程①与②得：

Ｔ2′ =37。3℃ (升高了）

ｔ2 ′ =34.6℃ （冷却水温度下降）

4．j04b151096

９０℃的正丁醇，在逆流换热器中被冷却到５０℃，换热器的换热面积为６ｍ2,传热系数K=230W/m2℃,正丁醇的流量为1930Kg/h。冷却介质为18℃水，热损失可以忽略. 求：

A)冷却水出口温度;

B）冷却水消耗量。７０℃正丁醇Ｃp＝２．９８KJ/Kg。℃ 水Ｃp＝４．１８７KJ/Kg.℃ 解:Ｑ＝Ｇh ＣP h （Ｔ1—Ｔ2 )＝(1930/3600)×2。98×１０3（90—50)

＝6.39×１０4w

∴ Δｔm ＝Ｑ／ＫＡ＝6。39×１０4／(230×6）＝46。3℃

Δｔm ＝（(Ｔ1—ｔ2 )+(Ｔ2 -ｔ1 )）／２

＝（(90-ｔ2）+（50-18)）／２

＝６１－ｔ2／２＝４６．３

∴ ｔ2＝２９．４℃

Ｑ＝Ｇc ＣP （ｔ2 -ｔ1）

∴冷却水消耗量Ｇc ＝Ｑ／（ＣP c (ｔ2—ｔ1））

＝6.39×104/(4。18×1000×(29。4-18）)＝1。34kg/s=4.8×103Kg/h

△t1=90-29.4=60。6℃

△t2=50—18=32℃

△t1/△t2 =60。6/32=1.89<2

故平均温度差采用算术均是可以接受的.

5. j04c20119

在某列管式换热器中，将一定量的空气加热。空气在管内作湍流流动，饱和水蒸汽在管外冷凝。今因生产任务加大一倍,除用原换热器外,尚需加一台新换热器.如果使新旧两台换热器并联使用，且使二台换热器在空气流量、进、出口温度及饱和蒸汽温度都相同的条件下操作.

原换热器列管数为ｎ1，管内径为ｄ1，管长为ｌ1,而新换热器管数为ｎ2

（ｎ2＝２ｎ1），管内径为ｄ2（ｄ2＝０．５ｄ1）。

试问新换热器管长ｌ2为原换热器管长ｌ1的几倍。

解：原换热器：

Ｑ1 = Ｗ2ＣP 2 (ｔ2 - ｔ1） =ＫＡΔｔm1

新换热器：

Ｑ1 = Ｗ2ＣP 2（ｔ2—ｔ1） =Ｋ′ Ａ′ Δｔm 2

Ｑ1＝Ｑ2Δｔm 1＝Δｔm 2Ｋ≈α α∝Ｒe0.8×（1/ｄ1)∝Ｕ0。8/ｄ0.2

Ｒe = ｄ1Ｕ1ρ/μ

Ｗ2＝Ｗ2′ ∴ Ｖ2＝Ｖ2′

即：ｎ1(π/4）ｄ12Ｕ1＝ｎ2（π/4）ｄ22Ｕ2

∴ Ｕ2＝(ｎ1(π/4) ｄ12Ｕ1）／（ｎ2(π/4) ｄ22)＝２Ｕ1

Ｋ′／Ｋ＝（２Ｕ1）0。8（ｄ1 /2）0 。2 ／Ｕ10.8／ｄ10。2

＝２0。8／(１／２)0。2＝２即Ｋ′ ＝２Ｋ

∴ Ａ′ ＝ＫＡ／Ｋ′ ＝Ａ／２，

ｎ2πｄ2 L2＝ｎ1πｄ1 L1×1/2

L2 = ｎ1πｄ1 L1 /（2 ｎ1πｄ1 /2）×2＝ L1／２

6。 04c2012212

某厂在由１７７根φ２５×２ｍｍ,长３ｍ的钢管构成的单壳程单管程列管换热器内, 用 132。9℃的饱和水蒸汽在管间冷凝,将管内作湍流流动的常压乙烯气体加热。已知乙烯气体流量为０．６kg/s,进口温度为２０℃，在操作条件下的密度为１kg/m3，比热为 1.84kJ/kg.℃,对流传热系数为53W/m2℃，饱和水蒸汽冷凝传热膜系数为8000W/m℃,可忽略管壁及垢层热阻。

A）确定乙烯气体出换热器时的温度；

B）若乙烯气体通过换热器的压降要求不超过０．０１kgf/cm2，通过换热器的总长度（包括局部阻力当量长度）为５．５ｍ，摩擦系数λ＝０．０４，试确定该换热器最多能允许通过多少kg/s的乙烯气体？C）当乙烯气体流量增加到最大允许量，且要求进出口温度保持不变时，若锅炉能供给该换热器的水蒸汽最高压力为３kgf/cm2（表压)（即Ｔ＝１４２．９℃），问此蒸汽能否满足传热要求?

04c2012212

解：（１）Ｑ＝ＷＣP (ｔ2 -ｔ1 )=0。6ＣP (ｔ2 -20)

Ｑ＝ＫＡΔｔm

Ａi＝ｎπｄiＬ＝177π×0.021×3 =35.012 m2

∵αi〈<α0Ｋi＝１／(１／α1＋１／α2 ）＝1/(1/53+1/8000）=52。65 W/m2.℃

则0.6×1。84×103×(ｔ2 -20）

=52.65×35。014×(ｔ2 -20）／ｌｎ(132.9—20）/（132。9-ｔ2）

ｌｎ（112。9/（132。9-ｔ2））=1。668

112.9/(132。9—ｔ2）=5。304

704。89 - 5。304ｔ2 =112。9 ∴ｔ2 =111。61℃

（２）ΔＰ＝0。01 kgf/cm=0.01×9。804×１０4=9。807×１０2Pa

ΔＰ＝λｌ／ｄ×Ｕ2/2×ρ＝0.04×5。5/0。021×Ｕ2/2 ×1

9。807×１０2=0.04×5.5/0。021×Ｕ2 /2

∴ Ｕ＝13。683 m/s

Ｗ＝ｎπ/4 ｄiＵρ＝177×0。785×０．０２１2×13.683

＝0.8389 Kg/s

(３）Ｑ＝ＷＣP （ｔ2 -ｔ1) =0.8389×0。44×4。187×（111。612-20)

=141586.85 J/s=141。59 KJ/s

α1=53×（0。8389/0。6）0 。8=69。3 W/m2.℃

Ｋ＝１／(1/69。3 + 1/8000)＝68.705 W/m2。℃

Ｑ＝ＫＡΔｔm

Δｔm =(111。612—20)／ｌｎ（142。9—20)/(142.9-111。612）=66。96℃

Ｑ＝68.705×35。032×66。96=161167。2 J/s=161.167KJ/s

因高于需要的Ｑ＝141.59KJ/s ,故能满足要求.

7。j04c2011612

有一套管换热器，内管为φ５４×２ｍｍ，外管为φ１１６×４ｍｍ的钢管。现用120℃的饱和水蒸汽

加热苯, 将苯由５０℃加热至８０℃，苯在内管中以４０００kg/h流量流动，试求：

A）加热蒸汽消耗量；

B)所需套管的有效长度;

C)由于某种原因,加热蒸汽的温度降为１１０℃，苯的出口温度将变为多少？(假设α苯不变）（在５０～８０℃范围内,苯的物性为：ＣP＝１．８６kJ/kg。℃，μ＝３．９×１０Pa.s，λ＝０．１４５W/m.℃,ρ＝８８０kg/m3,钢的导热系数为４５W/m。℃，１２０℃时水蒸汽冷凝潜热ｒ＝２２０５kJ/kg, 蒸汽侧对流传热系数α汽＝１００００W/m.℃，壁两侧垢层热阻及换热器热损失均可忽略, 加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出。）

j04c2011612

解：传热量Ｑ＝ＷCＣPΔｔ＝4000×1。86×（80—50)

１．蒸汽消耗量Ｗh ＝4000×1.86×（80-50）/2205 =101.2 Kg/h

２．ｕ＝4000/(3600×880×(π/4)×（0.05)2）= 0。643 m/s

Ｒe = 0.05×0。643×880/(3。9×１０—4）= 72500

Ｒe0。8= ７２５００0.8= 7731.6

Ｐr = ＣPμ／λ＝1.86×１０3×3。9×１０-4/0.145 = 5

Ｐr0.4= 1。9

α苯= （0.023 λ/ｄ1）Ｒe0.8Ｐr0。4= 0.023×0。145/0。05×7731.6×1.9=980W/m。℃

α汽= 10000W/(m2.℃)

Ｋo = １／［1/α汽 + （b/λ) （ｄo /ｄm） + ｄo /(α苯ｄi ）]

＝１／[1/10000 + 0.002×54/(45×52) + 54/（980×50）]＝802W/(m2。℃）

Δｔm = (（120—50）+（120—80））／２＝55℃

Ｑ＝ＷCＣPΔｔ＝ＫΔｔm πｄo ｌ

∴ ｌ＝4000×1。86×1000×30/（802×55×π×0。054×3600） = 8。29 m

３．设苯出口温度为ｔ℃

则Δｔm ′ ＝（(110—50)+（110—t)）／２＝85— 0。5t

Ｑ′＝4000×1.86×(t-50)×1000/3600= Ｋπｄo ｌΔｔm′

∴ 4000×1。86×（t—50）×1000/3600= 802π×0。054×8.29(85—0。5t)

2067t—103300= 95800— 563。6t ∴ t = 75。7℃

或Δｔm ＝（(110—50）-(110—t））／ｌｎ(110—50）/（110-t）

＝（t—50）／ｌｎ(60/（110—t））

4000×1。86×(t—50）×1000/3600= 802π×0.054×8.29×(t-50）／ｌｎ（60/(110—t））

ｌｎ（60/(110—t）)=0。546，解得t =75.2℃

8. j04c201298

在某套管式换热器中，每小时将1200kg，比热为2.2kJ/kg.℃的甲流体从120℃冷却到70℃, 热流体向管壁的对流传热系数αo=260W/m2℃。乙流体在内管与甲流体呈逆流流动，由20℃被加热到50℃,平均温度下其粘度为0。72×10—3Pa。s,比热为4。18kJ/kg.℃.内管尺寸为φ57×3.5mm，管壁向乙流体的对流传热系数α1=880W/m2℃,内管两端的压强降△p.由于任务需要,欲将内管两端压强降调至3△p，并要求维持原来的冷却任务，问原换热器是否适用？

乙流体进口温度仍为20℃，忽略热损失及管壁,垢层的热阻.压强降改变后认为两流体的物性常数及摩擦系数均没有变化。

j04c201298

解：传热速率方程为 Q=K o·A o·△tm

其中Q=(1200/3600)×2。2×103×（120-70)=36700 W

△tm=[(120-50)-(70—20）]/ln［（120-50)/(70-20)]=59.4℃

Ko=1/［1/αo+d o/（d1α1)]=1/[1/260+57/（50×880）］=195W/m2℃

Ao=36700/(195×59.4)=3.2m2 Ao为换热器所具有的传热面积.

热损失可忽略，故热平衡方程为:

m1 Cp1 (t2—t1)=Q=36700

∴ m1=36700/［4.18×103×(50—20)]=0。2926kg/s=1053kg/h

Re=d。G/μ=0。05×[1053/(3600×π/4×0。052）]/(0。72×10—3)=10350〉104

∴αi∝ u0.8∵ △p=λl·ρ·u2/2d △p∝u2或 u2∝ △p

因此u′2/u2=（△p′/△p）

αi′/αi =(u′/u）0。8=［（△p′/△p）0。5]0。8=[30.5]0。8

αi′=[30.5］0。8αi=［30。5]0。8×880=1366W/m2.℃

K o′=1/[1/260+57/(50×1366）]=214W/m2.℃

热平衡方程

△p改变后： m2 ′Cp2（t2′—t1)=m1 Cp1(T2-T1)

△p改变前: m2 Cp2(t2-t1）=m1 Cp(T2—T1）（1)

∴ m2 ′Cp2(t2′—t1)= m2 Cp2（t2—t1） (2）

∵ m2′/m2=u′/u=(△p′/△p）0。5=30。5

以上关系代入式（2）: 30。5m2 Cp2(t2′-t1）= m2 Cp2(t2-t1）

30.5（t2′—20)=50—20 t2′=37.3℃

△tm′=［(120-37。3)-（70-20）]/ln[（120-37。3）/(70—20）］=65℃

A o′=36700/214/65=2。64 m2〈3.2 m2

即△p加大后所需的传热面积小于换热器具有的传热面积，故当Δp加大后换热器能完成传热任务。

9。04b200994

在一传热面为 30m2的列管式换热器中，用120℃的饱和蒸汽冷凝将气体从30℃加热到80℃，气体走管内，流量为 5000m3/h，密度为1kg/m3(均按入口状态计）比热为１kJ/kg.K，估算此换热器的传热系数。若气量减少了５０％,估算在加热蒸汽压力和气体入口温度不变的条件下，气体出口温度变为多少？

解：①求Ｋ

根据Ｑ＝ＫＡΔｔm 计算

Δｔm ＝（（120—30)—(120-80)）／ｌｎ（120—30)/(120-80)＝61。7℃

Ｑ＝5000×1/3600×1×1000×(80—30)＝6.94×１０4J/s

Ｋ＝6.94×１０4／(30×61.7)＝37.5W/m2.K

②估算气体出口温度ｔ2 :估算气体出口温度变化不大,可以假设气体诸物性不变

Ｑ′/Ｑ＝（1/2）×5000×1000(t2′-30）/(5000×1000×50)＝K′A△tm′/K A×61.7

Δｔm′ ＝((120—30)—（120—t2′)）／ｌｎ［(120-30）/(120-t2′)]

＝(t2′-30）／ｌｎ（90/(120-t2′)）

因为空气的对流传热系数αi 比蒸汽冷凝的传热膜系数小很多，传热系数Ｋ接近αi Ｋ′ ／Ｋ≈αi′ ／αi＝０．５＝0.574

(t2′－30）/(2×50）＝0。574×(t2′-30）／[61.7×ｌｎ（90/(120-ｔ2））］解得: ｔ2＝84。5℃

10. 04b102133

某列管换热器，用１００℃水蒸汽将物料由２０℃加热至８０℃,传热系数Ｋ＝１００ｗ／ｍ2·ｋ。经半年运转后,由于污垢的影响，在相同操作条件下物料出口温度仅为７０℃，现欲使物料出口温度仍维持８０℃，问加热蒸汽温度应取何值？

04b102133解:

原:ｗ2Cp2（８０－２０）＝ＫＡΔｔm ……(１)

Δｔm＝（８０－２０）／ｌｎ(８０／２０）＝４３．２８℃

半年后：ｗ2Cp2（７０－２０）＝Ｋ′ＡΔｔm ……(２)

Δｔm′＝(８０－３０）／ｌｎ(８０／３０)＝５０．９８℃

（２）／（１）得:

（７０－２０）／（８０－２０）＝ＫΔｔm′／(ＫΔｔm)

＝（Ｋ′／１００）×５０．９８／４３．２８Ｋ′＝７０．７５ｗ／ｍ2·℃ 保持原生产能力，即ＫＡΔｔm＝Ｋ′ＡΔｔm″

Δｔm″＝ＫΔｔm／Ｋ′＝１００×４３．２８／７０．７５＝６１．１７℃

Δｔm″＝((Ｔ-20）—（Ｔ-80））／ｌｎ（Ｔ-20）／（Ｔ-80）＝61。17

∴ ６０／６１．１７＝ｌｎ（Ｔ－２０）／（Ｔ－８０)

∴２．６６７＝（Ｔ－２０)／（Ｔ－８０）

Ｔ＝１１５．８℃

11. 在换热器中用水冷却醋酸，传热面积为５０ｍ2，两流体逆流流动。冷却水流量为３．３×１０4Kg/h,进口温度为２０℃，醋酸的进口温度为１１０℃。换热器刚清洗之后,冷却水的出口温度为４５℃，醋酸的出口温度为４０℃。运转一段时间之后，在冷热两流体的进口温度和流量均不变的情况下，换热器的换热量只达到原来的９０％。求此时换热器传热面两侧的污垢热阻之和的近似值。水的比热为４１７４J/Kg.K,设两种流体的物性变化不大。

解：因求两侧垢阻的近似值，故可按平壁计算:

Ｑ＝Ｗs 2 ＣP2 Δｔ＝(3.3×１０/3600）×4174×(45—20）=9.56×１０W

１／ＫＡ＝Δｔm ／ＱΔｔm ＝（(110—45)-(40-20)）／ln（110-45）/(40—20)

= 38.2 ℃

Ｑ' ＝0.9 ＱＷs 2 ＣP2 Δｔ’ = 0。9 Ｗs 2 ＣP1 Δｔ

∴ Δｔ’ = 0。9 Δｔ =0.9（45—20） = 22。5℃

ｔ2 ' =ｔ1 +Δｔ' =20+ 22.5 = 42.5℃

ΔＴ' = 0.9 ΔＴ＝0。9(110-40）= 63℃

Ｔ2 ’ = 110—63 = 47℃

Δｔm ' = （（47—20）—(110—42。5））／ln(47—20)/（110—42.5） = 44。2℃

１／Ｋ’ Ａ＝Δｔm ' ／Ｑ

∴ Ｒs ＝１／Ｋ' －１／Ｋ＝Ａ（Δｔm ’ ／Ｑ’ －Δｔm ／Ｑ）

＝Ａ／Ｑ×（Δｔm ’ ／0.9 －Δｔm ）

=50/(9。56×１０）×（44.2/0.9 — 38.2） =5。7×１０ m.K/W

化工原理计算练习题(含答案)

1．将浓度为95%的硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m 3 /h, 液体的扬升高度为7m 。输送管路由内径为80mm 的钢化玻璃管构成，总长为160（包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用？ Q(L/s) 0 3 6 9 12 15 H(m) 19.5 19 17.9 16.5 14.4 12 η(%) 17 30 42 46 44 已知：酸液在输送温度下粘度为1.15?10-3 Pa ?s ；密度为1545kg/m 3 。摩擦系数可取为0.015。 解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（1-1’）和常压设备液面（2-2’）之间列柏努利方程求得： f e H g p z g u H g p z g u ∑+++=+++ρρ222 2112122 式中0)(0,7,0212121≈=====u ，u p p m z z 表压 管内流速：s m d Q u /99.1080 .0*785.0*360036 42 2 == = π 管路压头损失：m g u d l l H e f 06.681 .9*299.108.0160015.022 2==∑+=∑λ 管路所需要的压头：()m H z z H f e 06.1306.6711=+=∑+-= 以（L/s ）计的管路所需流量：s L Q /103600 1000 *36== 由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s 时所提供的压头即达到了14.4m ，当流量为管路所需要的10 L/s ，它所提供的压头将会更高于管路所需要的13.06m 。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。 3、如图用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一表压为2.5atm 的塔内，管径为φ108×4mm 管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知： 水的流量为56.5m 3·h -1，水的粘度为1厘泊，密度为1000kg·m -3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答： (1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和有效功率； 图2-1 解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m A=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m

化工原理试题及答案

中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一

7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为?

《化工原理试题库》大全

化工原理试题库多套及答案 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度 流动，其流动类型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数 为03.0=λ，现发现压力表上的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体 的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却 将C 0100的热水冷却到C 050，热水

化工原理试题库(第五——第十)讲解

第5章蒸发 一、选择题 1.以下蒸发器属于自然循环型蒸发器的是（）蒸发器。 A、强制循环型 B、升膜 C、浸没燃烧 D、外热式 2.与加压、常压蒸发器相比，采用真空蒸发可使蒸发器的传热面积（），温度差（），总传热系数（）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 3.蒸发操作能持续进行的必要条件是( )。 A、热能的不断供应，冷凝水的及时排除。 B、热能的不断供应，生成蒸气的不断排除。 C、把二次蒸气通入下一效作为热源蒸气。 D、采用多效操作，通常使用2-3效。 4.蒸发操作通常采用( )加热。 A、电加热法 B、烟道气加热 C、直接水蒸气加热 D、间接饱和水蒸气加热 5.以下哪一条不是减压蒸发的优点( )。 A、可以利用低压蒸气或废汽作为加热剂 B、可用以浓缩不耐高温的溶液 C、可减少蒸发器的热损失 D、可以自动地使溶液流到下一效，不需泵输送 6.多效蒸发流程通常有三种方式，以下哪一种是错误的( )。 A、顺流 B、逆流 C、错流 D、平流 7.中央循环管式蒸发器中液体的流动称为( )。 A、自然循环 B、强制循环 C、自然沸腾 D、强制沸腾 8.蒸发操作中，二次蒸气的冷凝通常采用( )。 A、间壁式冷凝 B、混合式冷凝 C、蓄热式冷凝 D、自然冷凝 9.单效蒸发器计算中D／W 称为单位蒸汽消耗量，如原料液的沸点为393K，下列哪种情况D/W最大? ( )。 A、原料液在293K时加入蒸发器 B、原料液在390K时加入蒸发器 C、原料液在393K时加入蒸发器 D、原料液在395K时加入蒸发器 10.蒸发过程温度差损失之一是由于溶质存在，使溶液（）所致。 A、沸点升高 B、沸点降低 C、蒸汽压升高 11.属于单程型的蒸发器是（）。 A、中央循环管式蒸发器 B、外热式蒸发器 C、降膜蒸发器 D、悬筐式蒸发器 二、填空题 1.蒸发操作所用的设备称为________。 2.蒸发操作中，加热溶液用的蒸汽称为________，蒸发出的蒸汽称为________。 3.按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为________和________；按操作压强大小，蒸发分为________、________和________； 按蒸发方式不同，蒸发分为________和________。 4.蒸发过程中，溶剂的气化速率由________速率控制。 5.蒸发溶液时的温度差损失在数值上恰等于________的值。 6.蒸发操作时，引起温度差损失的原因有________、________和________。 7.杜林规则说明溶液的沸点与同压强下标准溶液的沸点间呈________关系。 8.20％NaOH水溶液在101.33kPa时因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失为________。 9.单效蒸发的计算利用________、________和________三种关系。 10.当稀释热可以忽略时，溶液的焓可以由________计算。 11.单位蒸汽消耗量是指________，它时衡量________的指标。

化工原理期末试题及答案

模拟试题一 1当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg 则真空度为395 mmH?测得另一容器内的表压 强为1360 mmHg 则其绝对压强为 2105mmHg _____ 。 2、 流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 _0 _______，临近管壁处存在层流底层，若 Re 值越大，则该层厚度 越薄 3、 离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止 气缚 现象发生；而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免 汽蚀 现象发生。 4 、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能 越强 。 5、 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 6、 热传导的基本定律是 傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的：?值。 间壁换热器管壁温度t w 接近于：.值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的 导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 7、 Z= （V/K v a. Q ） .（y 1 -丫2 ）/ △ Y m 式中：△ Y m 称 气相传质平均推动力 ，单位是kmol 吸 收质/kmol 惰气;（Y i — Y 2） / △ Y m 称 气相总传质单元数。 8、 吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、 按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏^_塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A 是指y A /X A ，其值愈大，萃取效果 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ 6、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动） 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用 干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是 湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压 ;干燥过程是热量传递和质 越好。 A. 速度不等 B.体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为 -50kPa ，出口压力表的读数为 100kPa , 此设备进出口之间的绝对压强差为 A. 50 B . 150 C . 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 .泵出口的压力减小 C .泵入口处真空度减小 .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 ?旁路调节装置 C .改变活塞冲程 ?改变活塞往复频率 5、已知当温度为 T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ ）耐火砖的黑度。 A.大于 .等于 C .不能确定 D .小于 ，使空气温度由20 C 升至80 C,

化工原理习题

化工原理练习题一（流体流动与流体输送机械） 一、填空 1．用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。 2．某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa。该地区大气压强为720mmHg。 3．常温下水密度为1000kg／m3，粘度为1cP，在d内=100mm管内以3m/s的速度速度流动，其流动类型为。 4．12kgf·m＝J。 5．空气在标准状态下密度为1.29kg／m3，在0.25MPa下(绝压)80 ℃时的密度为。6．20℃的水通过10m长，d内＝l 00mm的钢管，流量V0＝10m3／h，阻力系数λ＝0.02，阻力降ΔP＝。 ７．常用测量流量的流量计有、、。 8．无论滞流湍流，在管道任意截面流体质点的速度沿管径而变，管壁处速度为，到管中心速度为。滞流时，圆管截面的平均速度为最大速度的倍． 9．在流动系统中，若截面上流体流速、压强、密度等仅随改变，不随而变，称为稳定流动，若以上各量既随而变又随而变，称为不稳定流动。 10．流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以分、、三层。11．流体在圆形直管中滞流流动时，平均流速增大一倍，其能量损失为原来损失的倍。12．等边三角形边长为a，其当量直径是，长方形长2a，宽为a，当量直径是。13．管内流体层流的主要特点是；湍流的主要特点是。14．孔板流量计的流量系数α的大小，主要与和有关。当超过某一值后，α为常数。 l 5．直管阻力的表示式hf＝。管中流出ζ出＝，流入管内ζ入＝。16．气体的粘度随温度的升高而，水的粘度随温度的升高而。 17．在下面两种情况下，假如流体的流量不变，而圆形直管的直径减少二分之一，则因直管阻力引起的压降损失为原来的多少倍?A)两种情况都为层流，B)两种情况都在阻力平方区。 18、离心泵起动时要、。 19、原来输送水的离心泵，现改用于输送某种水溶液，水溶液的重度为水的1.2倍，其它的物理性质可视为与水相同，管路状况不变，泵前后两开口容器液面垂直距离不变，问(1)流量有无改变，(2)压头有无改变，(3)泵的功率有无改变。 20、离心泵在什么情况下容易产生气蚀(1) ，(2) ，(3) (4) 。 4、离心泵的工作点是曲线与曲线的交点。 21、离心泵的安装高度超过允许安装高度时，会发生现象。 22、在低阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加；在高阻管路系统中，适宜使用离心泵的联，主要用于增加。 23、往复泵为泵，其流量调节应采用。 二．某离心泵将某种石油馏分自1.5Km外的原油加工厂，经一根φ160×5mm的钢管输送到第一贮缸中，送液量为每分钟2000L。问该泵所需的功率为若干(泵的效率为0.6，管的局部阻力略去不计)。ρ＝705kg／m3，μ=500×10-1Pa·s 。答案：112KW

《化工原理II》计算试题

《化工原理II》计算试题 石油大学(北京)化工学院(第二部分)题库 2，计算题 1，(15分)在直径1.2m的Mellepak 250Y规整填料吸收塔中，空气混合物中的SO2用清水吸收吸收塔的总操作压力为101.3kpa，温度为20℃，混合气体进入塔内的流量为1000 m3/h，SO2的摩尔分数为0.09，SO2的回收率要求不低于98%，采用气相kya = 0.0524 kmol/(m·s)的总体积传质系统系统的相平衡方程为:ye=3.3x试着找出: (1)推导出计算传质单元数的公式； L？敏。m？成立，哪一个？是溶质的吸收率，m是相平衡常数；(2)测试证书:V(3)最小溶剂剂量，千克摩尔/小时； (4)如果实际溶剂量是最小溶剂量的1.2倍，计算塔水中SO2浓度(摩尔分数)；(5)计算完成分离任务所需的传质单元数量、传质单元高度和填料高度 2，(15分)一种吸收煤气中苯的吸油塔。已知煤气的流速为2240(NM3/hr)，进入塔的气体中苯含量为4%，离开塔的气体中苯含量为0.8%(以上均为体积分数)。进入塔内的油不含苯。取L=1.4 Lmin。已知体系的相平衡关系为Y * = 0.126 x。试着找出:(1)溶质吸收率？ (2)Lmin和L (kmol/h) (3)求柱组成Xb(kmol苯/kmol油)(4)求吸收过程的对数平均驱动力？Ym (5)解决非政府组织问题；用分析法； (6)以增加塔内的液体喷射量使用部分循环流量，在保证原始吸收率

的条件下，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线。 3，(20分)在一个逆流操作的低浓度气体填料吸收塔中，纯矿物油被用来吸收混合气体中的溶质。已知在操作条件下，进口混合气体中的溶质含量为0.015(摩尔分数)，吸收率为85%，平衡关系Y*=0.5X努力找出:出口矿物油中溶质的最大浓度为 (1)最小液气比； (2)当吸收剂用量为最小溶剂用量的3倍时，NOG是用解析法计算的。(3)找到吸收过程的总对数平均传质驱动力？Ym。(4)当总气体传质单元的高度为1m时，计算填料层的高度； ？1？ (5)为了增加塔内液体的喷淋量，采用塔外液体部分循环流动。在保证原吸收速率的条件下，假设气相流速为，最大循环量L’是多少，并画出无部分循环和部分循环两种情况下的操作线 4。在吸收塔中，某种气体混合物与清水逆流吸收。塔中的气相组成为0.05(摩尔分数，下同)。在该操作条件下，系统的平衡关系为y*=2x，操作液气比为1.25(L/V)min，塔内气相组成为0.01，吸收过程为气膜控制，Kya∝V0.7(V为气相摩尔分数) 试算:(1)液相出口组成xb，NOG传质任务所需； (2)如果初始气液组成、流速和操作条件保持不变，当原始塔与另一个相同的塔串联和逆流操作时，离开塔的气体的最终组成是什么(3)如果初始汽液组成、流速和操作条件不变，原塔和另一个相同的塔平

化工原理考研试题库

化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围 为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数为03.0=λ，现发现压力表上 的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却将C 0100的热水冷却到C 0 50，热水流量为h m 360，冷却水在管 内 流动，温度从C 020升到C 0 45。已 知传热糸数K 为C m w .20002， 换热管为mm 5.225?φ的钢管，长 为3m.。求冷却水量和换热管数 （逆流）。

【第一部分】化工原理 计算题()

【1-1】如习题1-6附图所示，有一端封闭的管子，装入若干水后，倒插入常温水槽中，管中水柱较水槽液面高出2m ，当地大气压力为101.2kPa 。试求：(1)管子上端空间的绝对压力；(2)管子上端空间的表压；(3)管子上端空间的真空度；(4)若将水换成四氯 化碳，管中四氯化碳液柱较槽的液面高出多少米？ 解 管中水柱高出槽液面2m ，h=2m 水柱。 (1)管子上端空间的绝对压力 绝p 在水平面11'-处的压力平衡，有 .绝绝大气压力 1012001000981281580 （绝对压力） ρ+==-??=p gh p Pa (2)管子上端空间的表压 表p (3)管子上端空间的真空度 真p (4)槽内为四氯化碳，管中液柱高度'h 常温下四氯化碳的密度，从附录四查得为/ccl kg m ρ=4 31594 【1-2】在20℃条件下，在试管内先装入12cm 高的水银，再在其上面装入5cm 高的水。水银的密度为/313550kg m ，当地大气压力为101kPa 。试求试管底部的绝对压力为多少Pa 。 解 水的密度/3水=998ρkg m 【1-3】如习题1-8附图所示，容器内贮有密度为/31250kg m 的液体，液面高度为 3.2m 。容器侧壁上有两根测压管线，距容器底的高度分别为2m 及1m ，容器上部空间的压力（表压）为29.4kPa 。试求： (1)压差计读数（指示液密度为/31400kg m ）；(2)A 、B 两个弹簧压力表的读数。 习题1-1附图

解 容器上部空间的压力.29 4（表压） =p kPa 液体密度 /31250ρ=kg m ，指示液密度/301400ρ=kg m (1)压差计读数R=? 在等压面''1111上-=p p (2) ().....A p p g Pa ρ=+-=?+??=?333212941022125098156410 【1-4】常温的水在如习题1-15附图所示的管路中流动。在截面1处的流速为./05m s ，管内径为200mm ，截面2处的管内径为100mm 。由于水的压力，截面1处产生1m 高的水柱。试计算在截面1与2之间所产生的水柱高度差h 为多少（忽略从1到2处的压头损失）? 解 ./105=u m s 另一计算法 计算液柱高度时，用后一方法简便。 【1-5】在习题1-16附图所示的水平管路中，水的流量为./25L s 。已知管内径15=d cm , .225=d cm ，液柱高度11=h m 。若忽略压头损失，试计算收缩截面2处的静压头。 解 水的体积流量 ././33252510 -==?V q L s m s ， 截面1处的流速 ../.3 12 2 1 25101274005 4 4 π π -?= = =?V q u m s d 习题1-4附图 习题1-5附图

化工原理习题及答案

一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5?临界直径de 离心分离器分离颗粒最小直径 6. 过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是______ 。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计E颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______ 。 A等速运动段的颗粒降落的速度 E加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B 3、对于恒压过滤______ 。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的？2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的4倍D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 __ 。 A增大至原来的2倍E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍

化工原理复习题..干燥计算题

干燥 一、填空 1．在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________,露点t d_________。 2．在101.33kPa的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2, 则该空气下列状态参数的变化趋势是：湿度：_____________，相对湿度：__________，露点t d_________。 3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。 4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。 5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。 6．在101.33kPa的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为7.38kPa，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg 绝干气。 7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。 8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________； 降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。 10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。 11. 在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：当相对湿度=100%时，结合水含量为0.26kg/kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*= 0.04kg/kg绝干料。已知该物料的初始含水量X1=0.43kg/kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。 12. 干燥速度的一般表达式为___________。在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。 13. 在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。其恒速阶段干燥速度为_________kg水（m2.h）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。 14. 理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。 15. 写出三种对流干燥器的名称_________,_______________, _____________. 固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。 二、选择题 1.已知湿空气的如下两个参数，便可确定其他参数( ) A. H，p B. H，t d C. H, t D. I，t as

化工原理试题及答案

一、二章复习题 第一章 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，因而产生了不同的单位制。 5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过__________来判断。6．单位时间内过程的变化率称为___________。 二、问答题 7．什么是单元操作主要包括哪些基本操作 8.提高过程速率的途径是什么 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1．单位体积流体的质量称为____密度___，它与__比容_____互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为__流体的压强__________。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为___流量_____，其表示方法有__质量流量______和____体积流量____两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是__连续流动的_______的。5．产生流体阻力的根本原因是_内摩擦力_______；而___流体的运动状态________是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力_的大小与影响______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为_____滞流_ 和____湍流______两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____湍流的质点有脉动滞流没有________________________________。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是_静止的________、___连通的________、__连接的是同一种液体______________。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是. 分别或同时提高流体的位压头；动压头；静压头以及弥补损失能量______________________________。

化工原理复习题计算题

有一套管式换热器，用冷却水将0.125kg/s 的苯由350K 冷却到300K ，冷却水在φ25×2.5mm 的内管中流动，其进出口温度分别为290K 和320K 。已知水和苯的对流传热系数分别为850 w/m 2?℃和1700 w/m 2?℃，两流体呈逆流流动，忽略管壁热阻和污垢热阻。试求：（1）所需要的管长；（2）冷却水的消耗量。定性温度下苯的比热为C P =1830J/kg ·K ，水的比热为C P =4200J/kg ·K (1)解法一： Q=m s Cp Δt=0.125×1830×50=11437.5 w ---------1分 m t A K Q ?=22=11437.5w --------1分 而2 1 21ln t t t t t m ???-?=? =18.2 ---------------------2分 221212111αλα++=m d d b d d K 代入数据得 K 2=485.7W/m 2·K 所以A 2=1.294m 2=3.14×0.025×L 解得L=16.48m 解法二：若计算基于内壳表面的K 1，则过程如下： 21211111d d d d b K m αλα++=令代入数据得 K 1=607.14W/m 2·K 所以A 1=1.035m 2=3.14×0.020×L 解得L=16.48m 结果完全一致。 (2)Q 1=Q 2=11437.5=4200×30×q L q L =0.09Kg/s 3. (12分) 常压下用连续精馏塔分离含苯44%的苯一甲苯混合物。进料为泡点液体，进料流率取100 kmol/h 为计算基准。要求馏出液中含苯不小于 94 %，釜液中含苯不大于8 %(以上均为摩尔百分率) 。该物系为理想溶液，相对挥发度为2.47。 塔顶设全凝器，泡点回流，选用的回流比为3。 试计算精馏塔两端产品的流率及精馏段所需的理论塔板数。 解：由全塔物料衡算：F ＝D ＋W ;FxF ＝DxD ＋WxW 将已知值代入, 可解得D ＝41.86kmol/h; W=58.14kmol/h 精馏段操作方程为: y n+1=0.75x n +0.235 泡点液体进料时q=1, y n+1=1.3472x n -0.0278 相平衡方程为 =y n /(2.47-1.47y n ) n n n x x y )1(1-+=ααn n n y y x )1(--=αα1 11+++=+R x x R R y D n n

化工原理计算题

第一章 流体流动 【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m 3与998kg/m 3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 998 4.01830 6.01+=m ρ =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4 ρm =1372kg/m 3 【例1-2】 已知干空气的组成为：O 221%、N 278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa 及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m 3 根据式1-3a 气体的平均密度为： 3kg/m 916.0373 314.896.281081.9=???=m ρ 【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h 1=0.7m 、密度ρ1=800kg/m 3，水层高度h 2=0.6m 、密度ρ2=1000kg/m 3。 （1）判断下列两关系是否成立，即 p A =p'A p B =p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h 。 解：（1）判断题给两关系式是否成立 p A =p'A 的关系成立。因A 与A '两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p'B 的关系不能成立。因B 及B '两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B '不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知，p A =p'A ，而p A =p'A 都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2 p A '=p a +ρ2gh 于是 p a +ρ1gh 1+ρ2gh 2=p a +ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×0.7+1000×0.6=1000h 解得 h =1.16m 【例1-4】 如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置

化工原理计算题例题

三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×

化工原理计算试题

离心泵的计算 1计算题j01b10029 如图所示, 水通过倾斜变径管段(A-B), D A=100mm，D B =240mm,水流量为2m3/min,在截面A与B处接一U形水银压差计，其读数R=20mm，A、B两点间的垂直距离为h=0.3m试求:(1) 试求A、B两点的压差等于多少Pa？(2)A、B管段阻力损失为多少mmHg？(3)若管路水平放置，而流量不变，U形水银压差计读数及A、B两点压差有何变化? 计算题j01b10029 (题分：20) (1) u A=(2/60)/[(π/4)×(0.10)2]=4.244 m/s， u B=4.244×(1/2.4)2=0.7368 m/s p A/ρ＋u A2/2= gh＋p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵p A/ρ－(gh＋p B/ρ)=(ρi－ρ)gR/ρ ∴p A－p B=(ρi－ρ)gR＋ρgh =(13.6-1)×103×9.81×0.020+103×9.81×0.3 =5415 Pa (2) ∑h f=(p A/ρ－gh－p B/ρ)＋u A2/2－u B2/2 =(ρi－ρ)gR/ρ＋u A2/2－u B2/2 =(13.6－1)×9.81×0.020＋(4.244)2/2－(0.7368)2/2 =11.2 J/kg 即?p f=ρ∑h f=103×11.2=11.2×103 Pa 换成mmHg: ∑H f=?p f/(ρHg?g)= 11.2×103/(13.6×103×9.81) =0.0839 mHg=83.9 mmHg (3) p A/ρ＋u A2/2=p B/ρ＋u B2/2＋∑h f ∵u A、u B、∑h f均不变，故(ρi－ρ)gR’/ρ之值不变 即R’不变，R’=R=20 mm 水平放置时p A-p B = (13.6-1)?103?9.81?0.020 =2472Pa比倾斜放置时的压差值小。 2计算题j02b20067 (20分) 如图所示的输水系统,输水量为36m3/h，输水管均为φ80×2mm的钢管，已知水泵吸入管路的阻力损失为0.2m水柱，压出管路的阻力损失为0.5m水柱，压出管路上压力表的读数为2.5Kgf/cm2。试求： (1) 水泵的升扬高度； (2) 若水泵的效率η=70%,水泵的轴功率(KW)； (3) 水泵吸入管路上真空表的读数(mmHg 柱)。 注:当地大气压为750mmHg 柱。 0.2 4.8