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化工原理计算题例题

化工原理计算题例题
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(152

=??==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×

H=20m H 1=2m

105Pa ,泵的效率为70%,水的密度ρ为1000kg/m 3,试求: (1)两槽液面的高度差H 为多少? (2)泵所需的实际功率为多少kW ? (3)真空表的读数为多少kgf/cm 2?

解:(1)两槽液面的高度差H

在压力表所在截面2-2′与高位槽液面3-3′间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,得:

∑-+++=++32,3232

2

2222f h p u gH p u gH ρ

ρ 其中, ∑=-kg J h f /9.432,, u 3=0, p 3=0,

p 2=2.452×105Pa, H 2=5m, u 2=Vs/A=2.205m/s

代入上式得: m H 74.2981

.99

.481.9100010452.281.92205.2552=-??+?+

= (2)泵所需的实际功率

在贮槽液面0-0′与高位槽液面3-3′间列柏努利方程,以贮槽液面为基准水平面,有:

∑-+++=+++30,323020022f e h p u gH W p u gH ρ

ρ 其中, ∑=-kg J h f /9.864.630,, u 2= u 3=0, p 2= p 3=0, H 0=0, H=29.4m

代入方程求得: W e =298.64J/kg , s kg V W s s /101000360036

=?=

=ρ 故 w W W N e s e 4.2986=?=, η=70%, kw N N e 27.4==η

(3)真空表的读数

在贮槽液面0-0′与真空表截面1-1′间列柏努利方程,有:

∑-+++=+++10,1

211020022f h p u gH p u gH ρ

ρ 其中,

∑=-kg J h

f /96.11

0,, H 0=0, u 0=0, p 0=0, H 1=4.8m,

u

1

=2.205m/s

代入上式得,

2

4 2

1

/

525

.0

10

15

.5

)

96

.1

2

205

.2

8.4

81

.9( 1000

cm kgf Pa

p -=

?

-

=

+

+

?

-

=

3 用离心泵把20℃的水从储槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定。各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Φ76mm×2.5mm,在操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa;水流经吸入管与排出管(不

包括喷头)的能量损失可分别按∑=2

1,

2u

h

f与

∑=2

2,

10u

h

f计算,由于

管径不变,故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa(表压)。试求:(1)水在管内的流速u;(2)泵的有效功率;(3)已知泵的效率为60%,求操作条件下泵的轴功率。

4 (15分)如本题附图所示,用泵2将储槽1中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器3内,储槽内液面维持恒定,其上方压强为101.33×103Pa。蒸发器上部的蒸发室内操作压强为200mmHg(真空度)。蒸发器进料口高于储槽内的液面15m,输送管道的直径为Φ68mm×4mm,送料量为20m3/h,溶液流经全部管道的能量损失为120J/kg,试求:(1)泵的出口管路中流体的流速;(2)泵的有效功率;(3)若泵的效率为65%,求泵的轴功率。

5(15分)一卧式列管冷凝器,钢质换热管长为6m ,直径为φ25×2mm 。冷却水在管内流过,并从17oC 被加热到37oC 。流量为1.25kg/s ,温度为72oC 的烃饱和蒸汽在管外冷凝成同温度的液体,烃蒸汽的冷凝潜热为315KJ/Kg 。已测得:蒸汽冷凝传热系数α0=800w/(m 2·oC ),管内侧热阻为外侧热阻的40%,污垢热阻为管内侧热阻的70%。计算时可忽略管壁热阻及热损失。水的比热为 4.18KJ/(Kg ·oC )。试计算:(1)冷却水用量;(2)换热管的总根数。(传热面积以外表面为基准)。

解: (1)换热器每程提供的传热面积(外表面为基准),S 1;

由题意知,水以0.7m/s 的流速在管内流过,欲求S 1,需先知道每程的管子数,每程的管子数等于所需冷却水的总流量与单管内水的流量之比。 两流体交换的热量为:

kw r W Q h h 39431525.1=?==

又 )(12t t C W Q pc c -=, C kg kJ C pc ??=/18.4, 则 s kg t t C Q W pc c

/713.4)

1737(18.4394

)(12=-=-=

单管内水的流量为:s kg u d W c /2423.010007.0021.0785.04

221=???==π

每程所需管子数为:5.192423

.0713

.411===

c c W W n 取每程管子数为20, 则每程所能提供的传热外表面积为:

2

1171.4320025.0ln m d S o =???==ππ

(2) 换热管的总根数;

由所需的总传热面积可求取换热管的总根数。

m o o t S K Q ?=

由题给数据, C

m W K o

o

o

o ??=??+?+=

?+?

+=

2/2.476)80014.07.080014.08001(1

)

1

4

.07.01

4.01

(

1ααα

C t t t t t m ?=-----=???-?=

?25.44377217

72ln )

3772()1772(ln

2

121 则任务所需的传热外表面积为: 27.1825

.444762.0394

m t K Q S m o o =?=?=

ln o o d S π= 换热管总根数为: 4.793

025.07

.18=??==

ππl d S n o o 取 80=n

6(15分)有一换热器,管内通90℃的热流体,膜系数1α为1100C m w ??2

/,管外有某种液体沸腾,沸点为50℃,膜系数2α为5800C m w ??2

/。试求以

下两种情况下的壁温:(1)管壁清洁无垢 ;(2)外侧有污垢产生,污垢热

阻为0.005w C m /2

??

解:忽略管壁热阻,并假设壁温为w T

(1)当壁很薄时,根据壁两侧的对流传热方程式可得:

2111ααt

T T T w w -=- 5800

1501100190-=-w w T T

则 C T w ?=4.56

(2)同理

02111R t

T T T w w +-=-αα 005

.05800

1

501100190+-=-w w T T

则 C T w ?=84

由此可知,壁温总是比较接近热阻小的那一侧流体的温度。

7(15分)在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气,两流体的进口温度分

别为20℃和110℃。在换热器使用的初期,冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃,使用一年后,由于污垢热阻的影响,在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下,冷却水出口温度降至38℃,试求:(1)空气出口温度为多少?(2)总传热系数为原来的多少倍?(3)若使冷却水加大一倍,空气流量及两流体进口温度不变,冷热流体的出口温度各为多少?(α

水>>α空气)

(4)冷却水流量加大后,换热器的传热速率有何变化?变为多少? 解: 使用初期 使用一年后 110℃ 40℃ 110℃ 2T ' 45℃ 20℃ 38℃ 20℃ (1)空气出口温度2T '

题意可得:使用初期 m ph h pc c t KS T T C W t t C W Q ?=-=-=)()(2112 (1)

使用一年后 m ph h pc c t KS T T C W t t C W Q '?='-=-'=')()(22112

(2)

两式相比(2)/(1),得

)

2045()

2038()

40110()

110(2--=-'-T

则:2T '=59.6℃ (2)总传热系数K K /'

C

t C

t T t T t T t T t m

m ?=-=-----='??=-=-----=

?2.546

.3972ln 6.3972206.5938110ln )202.59()38110(2.342065

ln 20

65ln

)()(1

2211221

方程(2)式/(1)式,得:

2

.382

.54)2045()2038(?'=--K K 故 %50.0='K K

(3)冷热流体的出口温度22

T t ''''及 一年后 m ph h pc c t S K T T C W t t C W Q '?'='-=-'='α)()(2112

(3) m ph h pc c t S K T T C W t t C W Q ''?''=''-=-''='')()(22112

(4) 方程(4)式/(3),得:

20

110ln

)20()110(2

.5412038)20(26.591101102222

22-''''--''-''-?

?'''=--''=-''-T t T t K K t T 整理前半式的方程 22

179.06.39T t ''-='' (5) 又因 空气水αα??,空气α≈K , 故 1≈'''≈

''

'空

ααK

K 由等比定理 20

110ln

)20()110(2

.54196.59110)20()110(2222

22-''''--''-''-?

?=---''-''-T t T t t T 则 2

.544.4120110ln

22=-''''-T t

整理得, 22

153T t ''-='' (6) 联立(5)和(6),可得: C t ?=''4.292

, C T ?=''5.572 (4)冷却水流量加大后,换热器的传热速率有何变化?变为多少?

C t m

?=-=-----=''?3.565

.376.80ln 5

.376.80205.574.29110ln )205.57()4.29110(

则 04.12

.543

.56=='?''?=

''

'm

m

t t Q

Q

8 在一单程列管式换热器中,欲用水将15000kg/h 的煤油从140℃冷却到

40℃,水的进、出口温度分别为30℃和40℃,两流体逆流流动。煤油的平均比热容为2.3kJ/(kg ?℃),水的平均比热容为4.187 kJ/(kg ?℃)。若换热器的总传热系数为300W/(m 2?℃),试求:(1)冷却水的流量;(2)换热器的对数平均温度差Δt m ;(3)换热器的传热面积S 。

9 在逆流填料吸收塔中,用清水吸收含氨5%(体积)的空气—氨混合气中的氨,已知混合气量为2826m 3/h (标准状况),气体空塔速度为1m/s ,平衡关系为Y=1.2X ,以摩尔比为推动力的气相体积总传质系数K Y a=180kmol/m 3·h ,吸收剂用量为最小用量的1.4倍,要求吸收率为98%,试求:(1)溶液的出口浓度X 1(摩尔比);(2)气相总传质单元高度H OG ;(3)气相总传质单元数N OG ;

10(15分)一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A.已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m ,进塔混合气组成为0.04(A 的摩尔分率,下同),出塔尾气组成为0.0066,出塔水溶液浓度为0.0134,操作条件下平衡关系为Y=2.5X 。试求:(1)液气比为最小液气比的多少倍?(2)所需填料层高度?(3)若气液流量和初始组成不变,要求尾气浓度降至0.0033,求出此时填料层高度?

解:(1)液气比为最小液气比的多少倍?

0417.004.0104.01=-=Y 00533.00053.010053

.02=-=Y

01297.000128

.0100128

.01=-=X

804.20

01297.000533

.00417.0/2121=--=--=

X X Y Y V L

18.25.2/0417.000533

.00417.0/)/(1212

121min =-=-=--=*

m Y Y Y X X Y Y V L 则

286.118

.2804

.2)/()

/(min

==V L V L

(2)所需填料层高度?

OG OG N H Z ?= 892.0804.2/5.2/===L mV S

11

.5]892.0000533.00

0417.0)892.01ln[(892.011])1ln[(11

2

221=+----=

+----=

S mX Y mX Y S S N OG

故 m N H Z OG OG 67.711.55.1=?=?= (3) 此条件下的填料层高度。 00331.00033

.010033

.02=-=

'Y

52

.7]892.0000331.00

0417.0)892.01ln[(892.011])1ln[(11

2

221=+----=

+-'---='S mX Y mX Y S S N OG

m N H Z OG

OG 28.1152.75.1=?='?='

11(15分)某填料吸收塔用含溶质0002.02=x 的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分,采用液气比L/V=3,气体入口质量分数01.01=y 回收率可达

90.0=η。已知物系的平衡关系为y=2x 。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔

分数升至00035.02

='x ,试求:可溶组分的回收率η'下降至多少?液相出塔摩尔分数1

x '升高至多少?

解: (1)001.0)9.01(01.0)1(12=-?=-=ηy y

667.03

2/1===V L m A ]1)11ln[(1112211A

mx y mx y A A

N OG +---

-

=

=

38.5]667.02

0002.0001.02

0002.001.0)667.01ln[(667.011=+?-?---

当2x 上升时,由于H 不变,OG H 不变 OG OG H H N /=∴也不变,即

]667.02

00035.02

00035.001.0)667.01ln[(667.01138.52+?-'?---=

y

0013.02

='y 87.001

.00013.001.012

1=-='-=

'y y y η (1)物料衡算

)()(212

1x x L y y V '-'='- 22

11

)(x y y L V

x '+'-='∴ =00325.000035.0)0013.001.0(31

=+-?

12(20分)某填料吸收塔进塔混合气体中含苯5%(体积百分数),其余为

惰性气体。吸收塔操作压强为780mmHg ,温度为25℃,进塔混合气体流量为1000m 3/h ,苯回收率为95%。吸收剂为不含苯的煤油,煤油耗用量为最小用量的1.5倍。气液逆流流动,系统平衡关系为Y=0.14X (式中Y 、X 均为摩尔比),气相体积总传质系数为K y a=125kmol/m 3·h ,煤油的平均分子量为170kg/kmol ,塔径为0.6m 。试求:(1)煤油的耗用量为多少kg/h ?(2)煤油出塔浓度X 1为多少?(3)填料层高度为多少m ?(4)吸收塔每小时

回收多少kmol 苯?(5)欲提高回收率可采用哪些措施?并说明理由。

13 (15分)有一填料吸收塔,在28℃及101.3kPa ,用清水吸收200m 3/h 氨-空气混合气中的氨,使其含量由5%降低到0.04%(均为摩尔%)。填料

塔直径为0.8m ,填料层体积为 3 m 3

,平衡关系为Y=1.4X ,已知K y a=38.5kmol/h 。问(1)出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时,该塔能否使用?(2)若在上述操作条件下,将吸收剂用量增大10%,该塔能否使用?(注:在此条件下不会发生液泛)

解:(1) 05263.005.0105.01=-=Y 0004.00004.010004

.02=-=Y

惰性气体流量 h kmol V /69.7)05.01(301

273

4.22200=-??=

0376.04.105263.011===

*m Y X 0301.080.011==*X X h kmol X X Y Y V L /34.130

0301.0)

0004.005263.0(69.7)(2121=--?=--=

01046.00301.04.105263.0111=?-=-='?mX Y Y 0004.022=='?Y Y

00308.0ln 2121='

?'?'

?-'?='?Y Y Y Y Y m

m Y K Y Y V Z m

Ya 74.600308.08.0785.05.38)

0004.005263.0(69.7)(2

21=???-?='Ω?-=

' 该塔现有填料层高度 m Z 68

.0785.03

2

=?=

因为 Z Z ?' 所以该塔不适合。 (2)吸收剂用量增大10%时

h k m o l L /67.1434.131.1=?='' h kmol X X X Y Y V L /67.140

)

0004.005263.0(69.7)(12121=-''-?=-''-=

''

0274.01

=''X 01424.00274.04.105263.01

11=?-=''-=''?X m Y Y 0004.022==''?Y Y

00387.00004

.001424.0ln

0004

.001424.0=-=''?m

Y

m Y K Y Y V Z m

Ya 36.500387.08.0785.05.38)

0004.005263.0(69.7)(221=???-?=''Ω?-=

'' 因为 Z Z ?'' 所以该塔适合。

14 (15分)在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物,塔顶为全凝器,塔釜间

接蒸汽加热,平均相对挥发度为 2.47,饱和蒸汽进料。已知进料量为200kmol/h ,进料组成为0.4(摩尔分率),回流比为6,塔顶馏出液中苯的回收率为0.97,塔釜采出液中甲苯的回收率为0.95。试求:(1)塔顶馏出液及塔釜采出液组成;(2)精馏段操作线方程;(3)回流比与最小回流的比值;(4)若全回流操作时,塔顶第一块塔板的气相默弗里板效率为0.6,全凝器液相组成为0.98,求由塔顶第二块板上升的气相组成?

解:(1)塔顶馏出液及塔釜采出液组成;

由 D F Dx Fx =97.0 (a ) )W F x W x F -=-1()1(95.0 (b ) F=D+W+150 (c ) 604.0150=?==+F W D Fx Wx Dx (d ) 联立(a )、(b )、(c )和(d )求解得:

W=87.3kmol/h , D=62.7kmol/h x W =0.0206, x D =0.928 (2)精馏段操作线方程; 1856.08.01

11+=+++=

+n D n n x R x x R R

y

(3)提馏段操作线方程;

V Wx x V L y W m

m

'

-'''

='+1 饱和蒸气进料,故 q=0 F R V -+=')1(, DR L L =='

则 011.0534.1)1()1(1-'=-+-'-+='+m

W m m

x F

D R Wx x F R RD

y (4)回流比与最小回流比的比值; q

q q D x y y x R --=

min q =0, 4.0==F q x y

由 q

q

q x x y )1(1-+=αα 得 2125.0=q x

816.22125.04.04

.0928.0min =--=

R , 42.1min =R R

(5)求由塔顶第二块板上升的气相组成。 6.0212

11=--=

*

*y y y y E mV , 而

1

1

1)1(1x x y -+=

*

αα 全回流时,

12x y =

2

2

11147.1147.2)1(1y y x x y +=-+=

*

αα

98.01=y , 代入上式可得: 9693.02=y

15 在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物,塔顶为全凝器,塔釜间接蒸汽加热。进料量为1000kmol/h ,含苯0.4,要求塔顶馏出液中含苯0.9(以上均为摩尔分率),苯的回收率不低于90%,泡点进料,泡点回流。已知α=2.5,取回流比为最小回流比的1.5倍。求:(1) 塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成x w ;(2) 最小回流比;(3) 精馏段操作线方程;(4)从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多少?

解:(1)塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成x w ; 由 F D A Fx Dx =

?,得: h kmol D /4009

.09

.04.01000=??= W=F- D=1000-400=600kmol/h

又由物料衡算 W D F Wx Dx Fx +=

得 0667.0600/)9.04004.01000(=?-?=W x (2)最小回流比;

泡点进料,q =1, 4.0==F q x x

625.04

.05.114

.05.2)1(1=?+?=-+=Q q q x x y αα

22.14

.0625.0625

.09.0min =--=

--=q

q q D x y y x R

(3) 精馏段操作线方程;

83.15.1min ==R R 318.0646.01

11+=+++=

+n D n n x R x x R R

y (5)从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成 152.00667

.05.110667

.05.2)1(1=?+?=-+=

w w w x x y αα

由操作线方程

0353.053.11-'='+m m

x y 得 0353.053.11

-'=x y w 0763.01

='x

16 (15分) 用一精馏塔分离二元液体混合物,进料量100kmol/h ,易挥发组

分x F =0.5,泡点进料,得塔顶产品x D =0.9,塔底釜液x W =0.05(皆摩尔分率),

操作回流比R=1.61,该物系平均相对挥发度α=2.25,塔顶为全凝器,求: 塔顶和塔底的产品量(kmol/h );第一块塔板下降的液体组成x 1为多少;写出提馏段操作线数值方程;最小回流比。

解:(1)塔顶和塔底的产品量(kmol/h );

F=D+W=100 (1) 505.010005.09.0=?==?+?F Fx W D (2) 上述两式联立求解得 W=47.06kmol/h D=52.94kmol/h (2)第一块塔板下降的液体组成x 1为多少; 因塔顶为全凝器, 1

1

1)1(1x x y x D -+=

=αα

80.09

.025.125.29

.0)1(111=?-=--=

y y x αα

(3)写出提馏段操作线数值方程;

17.13894.5261.2)1(=?=+=='D R V V 23.18510094.5261.1=+?=+=+='F RD qF L L

则 017.034.117.13805.006.4717.13823.1851-'=?-'='-'''='+m

m

W m m

x x V Wx x V L y

(4)最小回流比。

泡点进料,q =1, 5.0==F q x x 692

.05

.025.115

.025.2)1(1=?+?=-+=

q q q x x y αα 083.15

.0692.0692

.09.0min =--=

--=q

q q D x y y x R

17 (15分) 一精馏塔,原料液组成为0.5(摩尔分率),饱和蒸气进料,原料处理量为100kmol/h ,塔顶、塔底产品量各为50kmol/h 。已知精馏段操作

线程为y=0.833x+0.15,塔釜用间接蒸气加热,塔顶全凝器,泡点回流。试求:

塔顶、塔底产品组成; 全凝器中每小时冷凝蒸气量; 蒸馏釜中每小时产生蒸气量

若全塔平均α=3.0,塔顶第一块塔板默弗里效率E ml =0.6,求离开塔顶第二块塔板的气相组成。

解:(1)塔顶、塔底产品组成; 因 833.0)

1(=+R R

, R=5 又 15.0)

1(=+R x D

90.0=D x

由物料衡算 W D F Wx Dx Fx +=

得 1.050/)9.0505.0100(=?-?=W x (2)全凝器中每小时冷凝蒸气量;

V=(R+1)D=300kmol/h (3)蒸馏釜中每小时产生蒸气量;

q=0,V ′=V - F=300 -100=200kmol/h (4)求离开塔顶第二块塔板的气相组成。 6.0111

=--=*x x x x E D D mV , 1

11)1(1*

*-+==x x y x D αα 75.09

.0239

.0)1(111=?-=--=

*

y y x αα

6.075

.09.09.01

=--x 81.01=x 825.015.081.0833.02=+?=y

18(20分)在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物,塔顶为全凝器,塔釜间接蒸汽加热。进料量为1000kmol/h ,含苯0.4,要求塔顶馏出液中含苯0.9(以上均为摩尔分率),苯的回收率不低于90%,泡点进料,泡点回流。已知α=2.5,取回流比为最小回流比的1.5倍。试求:(1)塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成x w ;(2)最小回流比;(3)精馏段操作线方程;(4)提馏段操作线方程;(5)若改用饱和蒸汽进料,仍用(4)中所用回流比,所

需理论板数为多少?

解:(1)塔顶产品量D 、塔底残液量W 及组成x w ; 由 F D A Fx Dx =

?,得: h kmol D /4009

.09

.04.01000=??= W=F- D=1000-400=600kmol/h

又由物料衡算 W D F Wx Dx Fx +=

得 0667.0600/)9.04004.01000(=?-?=W x (2)最小回流比;

泡点进料,q =1, 4.0==F q x x 625.04

.05.114

.05.2)1(1=?+?=-+=

Q q q x x y αα

22.14

.0625.0625

.09.0min =--=

--=q

q q D x y y x R

(3) 精馏段操作线方程;

83.15.1min ==R R 318.0646.01

11+=+++=

+n D n n x R x x R R

y (4) 提馏段操作线方程;

113240083.2)1(=?=+=='D R V V

1732100040083.1=+?=+=+='F RD qF L L

则 0353.053.11132

0667

.0600113217321-'=?-'='-'''='+m

m

W m m

x x V Wx x V L y (5)从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成 152.00667

.05.110667

.05.2)1(1=?+?=-+=

w w w x x y αα

由操作线方程

0353.053.11-'='+m m

x y 得 0353.053.11

-'=x y w 0763.01

='x (6)若改用饱和蒸汽进料,仍用(4)中所用回流比,所需理论板数又为多少。

饱和蒸气进料, q =0,4.0==F q x y 由 Q

q

q x x y )1(1-+=

αα 得 21.0=q x

63.221

.04.04

.09.0min =--=

--=

q

q q D x y y x R

因 m i n R R ?, 故 ∞=T N

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

化工原理计算题

流体流动、流体输送机械习题 主要计算公式: 1、流体静力学基本方程式: gh p p ρ+=0或 2、流体的速度、体积流量、质量流量 及质量流速之间的关系: uA q v = 圆管: 2 4 d q u v π = ρ ρuA q q v m == ρ ρu A q A q G v m === 3、稳定流动时的连续性方程: 对任一截面: 常数 ==m q uA ρ 对不可压缩流体:常数=uA 4、柏努利方程: 221122 1222u p u p gz gz ρρ ++=++ 不可压缩、有外功加入的实际流体柏努利方程: ∑+++=+++f e h p u gz w p u gz ρρ2 222121122 或∑+?+?+?=f e h p u z g w ρ22 5、流体通过直管的摩擦阻力: 22 u d l h f λ = 6、摩擦因数(系数)λ 层流( 2000 ≤e R ): ρ μ λdu R e 6464= = 层流时直管摩擦阻力: p g z ρ+=常数

232d g lu h f ρμ= 湍流( 5 310~103?=e R ),且在光滑管内流动时: 25 .03164 .0e R =λ 柏拉修斯(Blasius )式 7、局部阻力计算 (1)当量长度法 22 u d l h e f λ = (2)阻力系数法 2u 2 ξ =f h 8、流体输送设备消耗的功率 η W q ηH ρgq ηP P e m v e a === H ρgq P v e = 9、并联管路 3 21V V V V ++= B fA f f f h h h h -?=?=?=?321 10、分支管路 21V V V += 1 f01 21020 0h ρP 2u gz ρP 2u gz 1 -∑+++=++ 2 f02 22h ρP 2u gz 2 -∑+++=常数=

《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

化工原理复习资料选择及计算题答案

欢迎来主页下载---精品文档 第一章流体流动与输送机械 一、填空或选择 du??,该式应用条件为牛顿型流体作_层流1.牛顿粘性定律的表达式为 ?dy流动。在SI制中,粘度的单位是流体的物性,在cgs制中,粘度的单位是泊。 2.某设备的表压强为100kPa,则它的绝对压强为_201.33 kPa;另一设备的真空度为400mmHg,则它的绝对压强为_360mmHg 。(当地大气压为101.33 kPa) 3.流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布侧形是_抛物线型曲线。其管64?。层流区又Re关系为_2 倍,摩擦系数λ与中心最大流速为平均流速的?Re称为阻力的一次方。 4.流体在钢管内作湍流流动时,摩擦系数λ与_Re_和_ε/d 有关;若其作完全湍流,则λ仅与_ε/d 有关。完全湍流又称为阻力的平方区。 5.流体作湍流流动时,邻近管壁处存在一_层流底层_,雷诺数愈大,湍流程度愈剧烈,则该层厚度_越薄;流动阻力越大。 6.因次分析的依据是_因次一致性原则。 7.从液面恒定的高位槽向常压容器加水,若将放水管路上的阀门开度关小,则管内水流量将_减小,管路的局部阻力将_增大,直管阻力将_减小,管路总阻 力将_恒定。(设动能项可忽略。) 8.根据流体力学原理设计的流量(流速)计中,用于测定大直径气体管路截面上速度分布的是测速管(皮托管);恒压差流流量计有转子流量计;恒截面 差压流量计有孔板流量计和文丘里流量计;能量损失最大的是孔板流量计; 对流量变化反映最灵敏的是孔板流量计。 A.孔板流量计B.文丘里流量计C.皮托管D.转子流量计 流通截面积?4,水力半径为_1/4_倍当量直径。9.当量直径的定义式为 润湿周边22??ulu????p??p.直管阻力的计算式10 ;局部阻力的计算式有ff d22 2?lu?e??p。和f d211.水流经图示的管路系统从细管喷出。已知d管段的压头损失H=1m(包括f11局部阻力)d管段的压头损失H=2m(不包括出口损失)。则管口喷出时水的速f,223/h。V=_8.06_m,水的流量=_1.75_m/su管段的速度,=_7.00_m/su度 d 113精品文档. 欢迎来主页下载---精品文档

化工原理计算题

1、 如图所示,从高位槽向塔内进料,高位槽中液位恒定,高位槽和塔内的压力均为大气压。 送液管为φ45×2.5mm 的钢管,要求送液量为4.2m 3/h 。设料液在管内的压头损失为1.4m (不包括出口能量损失),试问高位槽的液位要高出进料口多少米? 其中:z1=h ,u1=0 p1=0(表压) He=o Z2=0 p2=0(表压) hf=1.4m 将以上各值代入上式中,可确定高位槽液位的高度: 计算结果表明,动能项数值很小,流体位能主要用于克服管路阻力。 2、 如附图所示。用泵将敞口水池中的水输送至吸收塔塔顶,并经喷嘴喷出,水流量为35 m3/h 。 泵的入口管为φ108×4mm 无缝钢管,出口管为φ76×3 mm 无缝钢管。池中水深为1.5m , 池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m 。水流经所有管路的能量损失为42 J/kg (不包括喷嘴), 喷嘴入口处的表压为34 kPa 。设泵的效率为60%,试求泵所需的功率.(水密度以1000kg/m3计) 解: 取水池大液面为1-1’面,取喷嘴入口内侧为2-2’截面,取池底水平面为基准水平面, 在1面与2面之间列柏努利方程 由题 Z1=1.5 m; P1=0 (表压); U1=0 z2=20; u2=qv/(0.785d22)=35/(3600*0.785*0.072)=2.53 m/s; P2= 34 Kpa (表压); Wf=42 J/kg 3、 例:在操作条件25oC 、101.3kPa 下,用CO2含量为0.0001(摩尔分数)的水溶液与含CO2 10% (体积分数)的CO2 -空气混合气在一容器内充分接触。 (1)判断CO2的传质方向中,且用气相摩尔分数表示过程的推动力; (2)设压力增加到506.5kPa ,则CO2的传质方向如何?并用液相分数表示过程的推动力? (3)若温度增加到60oC ,压力仍为506.5kPa ,则CO2的传质方向如何? 解:(1)查表5-2得:25oC 、101.3kPa 下CO2 -水系统的E =166MPa ,则 因y=0.10比较得y < y*所以CO2的传质方向是由液相向气相传递,为解吸过程。 解吸过程的推动力为:Δy=y*-y = 0.164-0.10 = 0.064 (2)压力增加到506.5kPa 时,因x=1×10-4比较得x*>x 所以CO2的传质方向是由气相向液相传递,为吸收过程。 吸收过程的推动力为Δx=x*-x = 3.05×10-4-----1×10-4=2.05×10-4 由此可见,提高操作压力,有利于吸收 0.164 0.0001163916390.1013166=?=====m x y*p E m

《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

【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×

化工原理复习资料选择及计算题

第一章流体流动与输送机械一、填空或选择 1.牛顿粘性定律的表达式为 du dy τμ =,该式应用条件为牛顿型流体作_层流 流动。在SI制中,粘度的单位是流体的物性,在cgs制中,粘度的单位是泊。2.某设备的表压强为100kPa,则它的绝对压强为_201.33 kPa;另一设备的真空度为400mmHg,则它的绝对压强为_360mmHg 。(当地大气压为101.33 kPa)3.流体在圆形直管中作滞流流动时,其速度分布侧形是_抛物线型曲线。其管 中心最大流速为平均流速的_2 倍,摩擦系数λ与Re关系为 64 Re λ=。层流区又 称为阻力的一次方。 4.流体在钢管内作湍流流动时,摩擦系数λ与_Re_和_ε/d 有关;若其作完全湍流,则λ仅与_ε/d 有关。完全湍流又称为阻力的平方区。 5.流体作湍流流动时,邻近管壁处存在一_层流底层_,雷诺数愈大,湍流程度愈剧烈,则该层厚度_越薄;流动阻力越大。 6.因次分析的依据是_因次一致性原则。 7.从液面恒定的高位槽向常压容器加水,若将放水管路上的阀门开度关小,则管内水流量将_减小,管路的局部阻力将_增大,直管阻力将_减小,管路总阻力将_恒定。(设动能项可忽略。) 8.根据流体力学原理设计的流量(流速)计中,用于测定大直径气体管路截面上速度分布的是测速管(皮托管);恒压差流流量计有转子流量计;恒截面差压流量计有孔板流量计和文丘里流量计;能量损失最大的是孔板流量计;对流量变化反映最灵敏的是孔板流量计。 A.孔板流量计B.文丘里流量计C.皮托管D.转子流量计 9.当量直径的定义式为4?流通截面积 润湿周边 ,水力半径为_1/4_倍当量直径。 10.直管阻力的计算式 2 2 f l u p d ρ λ ?=;局部阻力的计算式有 2 2 f u p ρ ξ ?= 和 2 2 e f l u p d ρ λ ?=。 11.水流经图示的管路系统从细管喷出。已知d1管段的压头损失H f1=1m(包括局部阻力)d2管段的压头损失H f,2=2m(不包括出口损失)。则管口喷出时水的速度u3=_7.00_m/s,d1管段的速度u1=_1.75_m/s,水的流量V=_8.06_m3/h。

化工原理干燥计算题

1、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气,通过第一加热器加热到某温度后,在通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态,得到温度为45℃的湿空气,在H-I图上画出空气状态变化的过程示意图。 2、将在常压下温度为30℃、相对湿度为20%的新鲜空气,通过第一加热器加热到某温度后,再通过一喷水室进行绝热冷却增湿到饱和状态,最后通过第二加热器加热到温度为45℃、相对湿度为40%的湿空气,试在H-I图上示意绘出空气状态变化情况。 3、一常压干燥器欲将1200kg/h的湿含量为5%的湿物料干燥至1%(湿基),所用空气的t =20℃、 =75%、湿空气量V=2500m /h。干燥器出口空气的干球温度为50℃。假定为绝热干燥过程。又已知预热器以125 ℃的饱和水蒸气加热空气,其传热系数为40W/m ℃,求单位面积预热器所需传热量(预热器热损失不计)。 3、X1=5/95=0.0526 X2=1/99=0.0101 G c= 1200(1-0.05)=1140kg/h W=1140(0.0526-0.0101)=48.45kg/h 根据t0 =20℃、0 =75% ,由t-H图,查得H0=0.011kg/kg干气 =0.844m 3/kg干气 L=2500/0.844=2961kg干气/h H2=W/L+H1=48.45/2961+0.011=0.0274 kg/kg干气 I0=(1.01+1.88×0.011)×20+2492×0.011=48.0kJ/kg干气 I2=(1.01+1.88×0.0274)×50+2492×0.0274=121.3kJ/kg干气 绝热干燥过程I1=I2,即 I1=(1.01+1.88×0.011)t1+2492×0.011=121.3 t1=91.1℃

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

化工原理—传热复习题

一、选择题 1、关于传热系数K,下述说法中错误的是() A、传热过程中总传热系数K实际是个平均值; B、总传热系数K随着所取的传热面不同而异; C、总传热系数K可用来表示传热过程的强弱,与冷、热流体的物性无关; D、要提高K值,应从降低最大热阻着手; C 2、在确定换热介质的流程时,通常走管程的有(),走壳程的有()。 A、高压流体; B、蒸汽; C、易结垢的流体; D、腐蚀性流体; E、粘度大的流体; F、被冷却的流体; A、C、D; B、E、F 3、影响对流传热系数的因素有( )。 A、产生对流的原因; B、流体的流动状况; C、流体的物性; D、流体有无相变; E、壁面的几何因素; A、B、C、D、E 4、对下述几组换热介质,通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是()。 A、②>④>③>①; B、③>④>②>①; C、③>②>①>④; D、②>③>④>①; 冷流体热流体 ①水气体 ②水沸腾水蒸气冷凝 ③水水 ④水轻油 D 5、下述各种情况下对流传热系数由大到小的正确顺序应该是()。 A、③>④>①>②; B、④>③>②>①; C、③>④>②>①; D、③>②>④>①; ①空气流速为30m/S时的a;②水的流速为1.5m/s时的a; ③蒸汽滴状冷凝时的a;④水沸腾时的a; C 6、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时,影响传热过程的将是()。 A、管避热阻; B、污垢热阻; C、管内对流传热热阻; D、管外对流传热热阻; B 7、关于辐射传热,下述几种说法中错误的是()。 A、除真空和大多数固体外,热射线可完全透过; B、热辐射和光辐射的本质完全相同,不同的仅仅是波长的范围; C、热射线和可见光一样,都服从折射定律; D、物体的温度不变,其发射的辐射能也不变; A 8、冷热水通过间壁换热器换热,热水进口温度为90?C,出口温度为50?C,冷

完整版化工原理试题库答案2

、选择题 1 ?当流体在密闭管路中稳定流动时,通过管路任意两截面不变的物理量是( A ) A. 质量流量 B.体积流量 2. 孔板流量计是(C )。 A. 变压差流量计,垂直安装。 C.变压差流量计,水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中,宜采 用改变出口阀门的开度调节流量的是( C ) A .齿轮泵 B.旋涡泵 C.离心泵 D.往复泵 4. 下列操作中,容易使离心泵产生气蚀现象的是( B )o A .增加离心泵的排液高度。 B.增加离心泵的吸液高度。 C.启动前,泵内没有充满被输送的液体。 D.启动前,没有关闭岀口阀门。 5?水在规格为 ①38 x 2.5mm 勺圆管中以0.1m/s 的流速流动,已知水的粘度为 1mPa-s 则其流动的型态为 (C )o A. 层流 B.湍流 C.可能是层流也可能是湍流 D.既 不是层流也不是湍流 6?下列流体所具有的能量中,不属于流体流动的机械能的是( D )o A. 位能 B.动能 C.静压能 D.热能 7?在相同进、出口温度条件下,换热器采用( A )操作,其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B.并流 C.错流 D.折流 &当离心泵输送液体密度增加时,离心泵的( C )也增大。 A .流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9?下列换热器中,需要热补偿装置的是( A )o A ?固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U 型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为( D ) A. 热传导 B.对流 C.热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时 _____ B ____ o A. R e > 2000 B. Re>4000 C. 2000

化工原理习题

化工原理习题文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

一流体流动 流体密度计算 在讨论流体物性时,工程制中常使用重度这个物理量,而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3] 燃烧重油所得的燃烧气,经分析测知,其中含%CO2,%O2,76%N2,8%水蒸气(体积%),试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度(假设在混合过程中,总体积等于各组分体积之和)。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20%、30%和50%; (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20%、30%和50%。 绝压、表压、真空度的计算 在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少 静力学方程的应用 如图为垂直相距的两个容器,两容器中所盛液体为水,连接两容器的U型压差计 =×103[kg/m3] 读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少ρ 水银 容器分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳(体积与水银相同),压差计读数为若干 ρ水银=×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4=×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银,两U管间的连接管内

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