年博士考试辅导材料.ppt

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1、化学工程基础辅导,参考书： 陈敏恒主编 化工原理 上下册 第二版 1999 张浩勤 教授,考试范围,动量传递:流体流动和流体输送机械 热量传递：传热 质量传递：吸收和精馏 题型: 填空16 单项选择16 计算68,流体流动复习要点,流体流动的三个基本方程 连续性方程 柏努力方程 (静力学基本方程) 两个需要用到方程 阻力计算方程 阻力系数计算(层流、湍流） 以串联管路计算为主,流体输送机械复习要点,重点 离心泵 如何求管路特性曲线方程（柏努力方程） 泵特性曲线方程 管路特性曲线方程和泵特性曲线方程的交点为泵的工作点。 安装高度计算,动量传递,1 用离心泵将水打到高位槽，泵入口处真空表读数为P1

2、，泵出口阀门后压强表读数为P2，当流量增大时, P1 ，P2_。 2 为直管阻力损失计算式中摩擦系数。随Re增大，在层流时 ，在完全湍流时 。 3 理论上往复泵的流量_有关；压头_有关。,4质量流量一定的气体在管内作定常流动，温度升高，雷诺数 。 5流体通过离心泵所获得的能量主要表现为 。 6液体粘度增大时，离心泵的流量 ，扬程 ，功率 ，效率 ； 7液体密度增大时，离心泵的流量 ，扬程 ，功率 ，效率 。,1某定常输水系统，供水储槽通大气，受水容器内的表压为30kPa，两槽液面高差为10m。已知管内径为100mm，,输送系统的管路当量长度为100m。压出管路总长80m。设摩擦系数为0.02。

3、输水量为40m3/h，泵的效率为0.8求: 泵轴功率N为多少? 泵出口压力表的读数为多少？,解题要点,1题小结,所用知识： 连续性方程 柏努力方程 阻力计算方程 关键：根据题目要求选好截面， 确定高度、压力基准 灵活运用 注意 单位一致,思考题,在上题中，泵入口压强表读数为多少？ 解题关键：在0-0 截面 和1-1截面之间列柏努力方程。,2某定常输水系统，供水储槽通大气，受水容器内的表压为30kPa，两槽液面高差为10m。已知管内径为100mm，,输送系统的管路当量长度为100m。设摩擦系数为0.02。管路中装有一台离心泵，泵特性曲线为 H=23.0-6.0104qv2，式中H为泵的扬程m，q

4、v为泵的流量m3/s。求：（1）管路特性曲线方程和管路的流量。（2）若关小阀门，使流量减小为原来的一半，求此时输送系统的管路当量长度？（3）泵的有效功率为原来的多少倍？,流量减小为原来的一半 由（3）式求流速； 由（5）式求工作点的H； 由（1）式求Hf； 由（2）式求管路当量长度l；,（3）功率计算,泵的有效功率 Pe=gqvHe （6） 泵的（总）效率： =Pe/Pa （7） 有效功率/轴功率,2题总结,如何求管路特性曲线方程？ 连续性方程 柏努力方程 阻力计算方程 （阻力系数给出） 题给 泵特性曲线方程 管路特性曲线方程和泵特性曲线方程的交点为泵的工作点。 关小阀门，使流量减小为原来的一

5、半，管路特性曲线方程发生变化 所用基本方程次序发生变化,3粘度为30cP、密度为900kg/m3的某油品自容器A流过内径50mm的管路进入容器B 。两容器均为,敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为88.3kPa和44.2kPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为40m。试求：（1）管路中油品的流量。,传热复习要点,间壁式换热器计算 热量恒算方程 (两个) 传热速率方程 平均温差计算 传热系数计算 传热面积计算 管内流体对流传热系数计算方程（重点了解流量的影响规律）,热量传递,1沸腾

6、传热可分为三个区域，它们是 、 、 ，工业上一般应在 区域操作。 2 在三层平壁厚度相等的定常导热过程中，温差最大的一层，其热阻 ，该层的导热系数 。 3列管式换热器，壳程为饱和水蒸气加热，其给热系数0。管程为空气被加热，其给热系数为i，有 。 Ai0； B i0； C i0； D 不能确定相对大小,4 耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则耐火砖的黑度_铝的黑度。 5某套管换热器，管内流体流量增大一倍，管内流体 的对流给热系数为原来的 倍。 6为了使房间内形成充分自然对流，使温度一致，（1）空调应放在房间的 部；（2）暖气片应放在房间的 部。 7. 水蒸气冷凝加热气体，K值 ；壁温取决于 。

7、,1工艺要求将有机蒸汽冷凝，该蒸气以30000kg/h的流量，在110下冷凝，其冷凝潜热为300kJ/kg，冷凝对流给热系数o=10000W/m2K。拟选用列管式换热器，用水做冷却介质，水的流量为50000kg/h，初温为20，水走管程流动状态为湍流，对流给热系数i=1000W/m2K，Cpi=4.18kJ/kgK。水侧污垢热阻为0.58 m2K/kw， 忽略管壁及蒸气侧垢阻，不计热损失，求：(1)换热器的面积； (2)在夏季，冷却水进口温度升至32，在水量不变情况下，水的出口温度为多少？该冷凝器的蒸汽冷凝量为多少（忽略水温度变化对物性影响）。,讨论,如果该题第二问修改如下： 由于某种原因,加

8、热蒸汽的温度降为100,冷却水的出口温度将变为多少?,讨论,如果该题第二问修改如下： 由于某种原因,加热蒸汽的温度降为100,冷却水的出口温度将变为多少? 解题要点：同上一题，但必须注意到 新工况下加热蒸汽的温度 T 发生变化。,2工艺要求将有机蒸汽冷凝，该蒸气以30000kg/h的流量，在110下冷凝，其冷凝潜热为300kJ/kg。拟选用列管式换热器，用水做冷却介质，水的流量为50000kg/h，初温为20，水走管程流动状态为湍流，对流给热系数i=1000W/m2K，Cpi=4.18kJ/kgK。，忽略管壁及垢阻，设总传热系数约等于水的对流给热系数，不计热损失，求：(1)换热器的面积；(2)

9、如果水量增大一倍，水的出口温度为多少？该冷凝器的蒸汽冷凝量为多少（忽略水温度变化对物性影响）。,传热小结,设计型计算为基础计算 操作性计算为较高要求 （1）冷却水温度变化 K 不变 （题1) （2）蒸汽温度变化 K 不变（题1讨论) (3)流量变化 关注 K 变化，如何计算（题2),吸收复习要点,单组分低浓度物理吸收 物料恒算方程 平衡线方程 填料高度计算方程 相关：最小液气比计算方程 传质单元高度计算 传质单元数计算 平均推动力法，吸收因数法,概念题,1. 低浓度气体吸收中，已知平衡关系y=100x，kxa= kya= 0.1 kmol/m3s，则此体系属于 控制，总传质系数Kxa近似等于

10、_。 2 拟设计一座用清水吸收NH3的吸收塔，已规定出塔气体中的NH3浓度不得大于给定值，若进塔气体中 NH3 含量增大，则最小液气比将 。 3在填料塔中用清水吸收混合气中的氨气，当水泵发生故障使水量减少，则吸收率 ，塔出口水中氨的浓度x1 ，塔出口气中氨的浓度y2,4吸收中，温度不变，压强增大，可使相平衡常数 ，亨利常数 。 5 在25，100Kpa下定常操作的吸收塔某截面上，y=0.06，x=0.01，已知E=500Kpa，该截面上进行的 过程，传质推动力为 。若将系统压强增加一倍，该截面上为 过程，传质推动力为 6低浓度难溶气体逆流吸收操作系统，若液量加大，则此塔的NOG将 ，气体出口浓

11、度将 。 A 增大； B 不变； C 减小； D 无法确定,1.用填料塔从一混合气体中吸收苯。进塔混合气体含苯5% （体积百分数），其余为惰性气体。回收率为95%。操作压强为120kPa，温度为25，进塔的混合气体量为1200m3/h。吸收剂为不含苯的煤油，煤油的耗用量为最小用量的1.5倍，气液逆流流动。已知该系统的平衡关系为y0.10x（式中y、x均为摩尔分数），气相总体积传质系数Kya=150kmol/(m3 h)，煤油的平均分子量为170，塔径为0.6m。试求：（1）煤油的耗用量，kg/h；（2）煤油的出塔浓度x1（摩尔分率）；（3）填料层高度。,2用清水吸收混合气中的氨。塔的填料层高度

12、为8m，已知水量150kmol/h，气量为100kmol/h,操作条件下,平衡关系为y=1.2x。塔入口气体中含氨8%，要求塔出口气中含氨不超过1%（均为mol分率）。 求：（1）求塔出口液中氨的浓度 （2）求填料层的气相总传质单元高度； （3）若供水量减小为120 kmol/h，设气相总传质单元高度不变，求此时塔出口水中氨的浓度和塔出口气中氨的浓度.,吸收小结,设计型计算为基础计算 1题 操作性计算为较高要求 （1）吸收剂进口浓度变化 Kya 不变（题3) （2）流量变化（题2) Kya 可能变化 ，但我们假定不变化(气膜控制）,精馏,1一操作中的精馏塔，保持进料数量、组成、热状况和产品量不

13、变，减小回流比，则塔顶产品组成XD ，塔底产品组成XW 。 2对双组分理想物系蒸馏，在yx图上，平衡线离对角线越近，表明该物系越 分离。 3 二元理想混合液用精馏塔分离，规定产品浓度xD、xW，若进料为xF1时，最小回流比为Rm1；若进料为xF2时，最小回流比为Rm2，现xF1 xF2，则 。 A. Rm1 Rm2 D. 无法判断,精馏复习要点,物料恒算方程 全塔物料恒算 理论板数计算 逐板计算方法 操作线方程2个 进料线方程 平衡线方程 回流比（最小回流比）,4同一二元物系，当总压升高时，混合液泡点温度将 ，相对挥发度 . 5某精馏塔设计时，进料状况和分离要求一定，当R增大，则N 。 6某蒸

14、馏过程中，进出塔物料量不变，进料状况不变，由于某种原因导致冷却水用量减少，对产品质量的影响如何。Xd ，xw 。,1某双组分理想溶液，在塔顶装有分凝器和全凝器各一台的连续精馏塔进行分离。饱和液体进料，已知进料量为1000kmol/h,进料组成xF=0.56，（摩尔分率，下同），要求塔顶馏出液组成xD0.98，塔底残液组成xw0.02，物料平均相对挥发度为4。求：(1)馏出液和釜液产量；(2)当R=1.5Rmin时，精馏段和提馏段的操作线；(3)求离开第一块板的蒸汽和液体的组成。（4）若回流比提高，试分析塔内气、液循环量和分凝器的温度如何变化.,讨论,（1）饱和蒸汽进料？ （2）分凝器相当于一块理论板 （3）塔顶轻组分回收率 下题 精馏操作计算需要试差，很难不会考。,2用板式塔分离某混合液，塔顶全凝器，=2.47，F=150kmol/h，xF =0.4，饱和蒸汽进料，R=1.42Rmin，塔顶轻组分回收率为0.97， Xw=0.026，求(1) xD；(2)R；(3)精馏段，提馏段操作线方程；(4)理论板数。,操作线特征,