化工原理辅导1.docx

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1、精品 料推荐1、某转子流量计出厂时用在常压下用20的空气进行标定，其刻度范围为310 50m/h 。试计算用该流量计测定 50空气的流量，其体积流量范围为多少？2、一敞口水槽向表压为49.1kPa 高位密闭容器送水，泵吸入管及排除管均为81 3mm，管路总长（包括所有局部阻力的当量长从度）为85m，流体在管内流动的摩擦系数为0.02, 容器液面高出水槽液面 20m水的密度为 1000kg/m 3. 已泵的特性方程为 H=50-5.56 10-3 qv 2,( 单位为 m, q v 单位为 m3/h) 求；泵的流量及有效功率；若此系统输送的是密度为1500kg/ m 3 某种液体，泵的流量及有效

2、功率又为若干？3、用离心泵将贮槽中的液体输送到敞口高位槽，两槽液面保持恒定，高差12m，管路内径为38mm，管路总长为 50m(包括管件、阀门、弯头等局部阻力的当量长度) 。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为20mm，流量系数 CO为为 0.63 ，U型管压差计读数为R为 540mm，指示液为汞 （密度取 13600kg/m 3）. 操作条件下液体密度1260kg/m3。黏度为 1 10-3 Pa.s 。求；单位质量流体经泵获得的能量(kJ/kg)。摩擦系数可按下式计算：湍流0.316464Re 0. 25，层流时Re4、用离心泵将输水，泵的特性曲线方程为H2（式中 H 的单位为 m，qv

3、的单位为 m3h ，下30 0.01 qv同），输水管路特性曲线方程为H e10 0.05qv2水的密度取 1000kg/m3. 求：（ 1）管路中流体流量及泵的有效功率；（ 12 分） （2）若需要流量为16 m3h ，应 采取什么措施？采取措施后，两条特性曲线方程有什么变化（定量表示）？5、用离心泵向设备送水。已知泵特性方程为H40 0.01Q 2 ，管路特性方程为 H e 250.03Q 2 ，两式中 Q 的单位均为 m3 /h， H 的单位为 m。试求：（ 1）泵的输送量；（ 2）若有两台相同的泵串联操作，则泵的输送量为多少？若并联操作，输送量又为多少？4、某生产过程每年须生产滤液38

4、00 m 3，年工作时间 5000h，采用间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为2.5h，其中过滤时间为1.5h，将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为K =410-6 m2/s； qe=2.5 10-2m3/m2。滤饼不洗涤，试求：（ 1） 所需过滤面积，（ 2） 今有过滤面积 8m2 的过滤机，需要几台？5、 BMS50/810-25 型板框压滤机，滤框尺寸为810 810 25mm，共 36 个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K=2.72 10-5 m 2/s； qe=3.45 10-3 m3/m2 。每滤出1 m 3 滤液的同时，生成 0.148 m 3 的滤渣。求滤框

5、充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2 倍，辅助时间15min ，其生产能力为多少？2-3、采用过滤面积为0.2m2 的过滤机，对某悬浮液进行过滤常数的测定。操作压强差为 0.15MPa，温度为 20，过滤进行到 5 分钟时， 共得滤液0.034m3；进行到 10分钟时，共得滤液 0.050 m3。试估算 （ 1）过滤常数 K 和 qe ；（ 2）按这种操作条件，过滤进行到1 小时时的滤液总量。7、生产中要求在过滤时间20min 内处理完 4 m3 例 2 3 中料浆，操作条件同例2 3,已知每 m3 滤液可形成1精品 料推荐0.0342 m3 滤饼。现使用的一台板框压滤机，滤框尺寸为45

6、0 45025mm，滤布同例2 3，试求：（ 1）完成操作所需滤框数； （ 2）若洗涤时压强差与过滤时相同，滤液性质与水相近，洗涤水量为滤液体积的1/6 时的洗涤时间（ s）；（ 3）若每次辅助时间为15min ，该压滤机生产能力（m3 滤液 /h）。8、拟在 9.81 103Pa 的恒定压强差下过滤某悬浮液。已知该悬浮液由直径为0.1mm 的球形颗粒状物质悬浮于水中组成，过滤时形成不可压缩滤饼，其空隙率为60%，水的粘度为1.0 10 Pas，过滤介质阻力可以忽略，若每获得 1m3 滤液所形成的滤饼体积为0.333m 3。试求： 1）每平方米过滤面积上获得 1.5m3 滤液所需的过滤时间；

7、2）若将此过滤时间（或过滤面积、压差）延长一倍，可再得滤液多少？9、在一单壳程双管程列管式换热器中，用130 C 的饱和水蒸汽将36000kg/h 的乙醇水溶液从25 C 加热到 80 C。列管换热器由90 根252.5mm ，长 3m 的钢管管束组成。乙醇水溶液走管程，饱和水蒸汽走壳程。已知钢的导热系数为 45W/mK，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m3，粘度为 1.2 10-3 Pas，比热为 4.02KJ/kgK，导热系数为 0.42W/m K，水蒸汽的冷凝对流传热系数为4210 W/m K，忽略垢层热阻及热损失。试问：（ 1）此换热器能否完成任务？（2）若乙醇水溶液流量增加

8、20%，若溶液进口温度、饱和水蒸汽压力不变的条件下，仍用原换热器，乙醇水溶液的出口温度变为多少？（乙醇水溶液的物性可视为不变）（ 3）若由双管程改为四管程，其它条件不变，乙醇水溶液的出口温度为多少？（没细讲）10、有一套管换热器，某流体走壳程，水走管程，逆流换热。工艺上要求将流量为870kg/h 的此流体从 120C 冷却到 70 C，其比热容为 3.36kJ/(kg K)，它对管壁的对流传热系数为2326W/(m 2K) ，并可视为不变。已知内管为57 3.5mm 钢管，水的初温为 20 C，此换热器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为70 C 时，测得水出口温度为 50 C，管壁对水的对流

9、传热系数为873W/(m 2 K) 。试问：（ 1）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为45 C，求内壁的污垢系数。（管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计，管内外对流传热系数可视为不变）12 在一塔径为0.8m 的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h ，气体总压为 101.3kPa，其中氨的分压为1.333 kPa。若实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作温度（293K ）下的气液相平衡关系为Y* =0.75X，气相总体积吸收系数为0.088kmol/m 3 s，试求（ 1）每小时用水量；（ 2）用

10、平均推动力法求出所需填料层高度。解(1)1.3330.0132Y1y10.0132y11 y10.0134101.31 0.0132Y2 Y1 (1) 0.0134(10.995)0.00006692精品 料推荐X 20因混合气中氨含量很少，故M29kg/kmolV 1400 (1 0.0132) 47.7kmol/h290.7850.820.5 由式（ 5-82）得 LminVY1Y247.7(0.0134 0.0000669 )35.6kmol/hX 20.0134X1*00.75实际吸收剂用量L=1.4Lmin =1.4 35.6=49.8kmol/h(2)47.7(0.01340.00

11、00669)0.0128X1 = X2+V（ Y1 Y2） /L=0+49.8Y *0.75X10.750.01280.009581Y2*0YYY*0.01340.009580.00382111Y2Y2Y2*0.000066900.0000669YY1Y20.003820.0000669 0.000928mY10.00382lnY2ln0.0000669N OG= Y1Y20.01340.0000669=0.00092814.36YmH OGV47.7 / 36000.30m=0.5K Y a 0.088ZN OGH OG =14.36 0.30=4.32m【例 5-10】用清水逆流吸收混合气

12、体中的23CO2 含量为 0.06CO，已知混合气体的流量为300 标准 m/h ，进塔气体中（摩尔分率），操作液气比为最小液气比的1.6 倍，传质单元高度为0.8m 。操作条件下物系的平衡关系为Y1200X。要求 CO2 吸收率为 95，试求：（ 1）吸收液组成及吸收剂流量；（ 2）写出操作线方程；（ 3）填料层高度。3精品 料推荐300解：（ 1）由已知可知惰性气体流量V （1 0.06) 12.59kmol/ h 22.4X =0，Y1 -Y22Y1最小液气比LY1Y2Y1Y2mVX1*X 2Y2 / mmin操作液气比L1.6L1.6m1.60.95 12001824VVmin吸收剂流

13、量 LLV 1824 12.59 22964kmol/hVY1y10.060.064y110.061吸收液组成 X1X 2V (Y1Y2 )X 2V Y10.064 0.95 /18243.33 10 5LL(2)操作线方程YL(L1)1824X(0.064 18243.33 105 )XY1XVV整理得Y=1824X+ 3.26 10-3(3) 脱吸因数SmV12000.658L1824N OG11ln (1S) Y1mX 2SSY2mX 2N OG1ln (10.658)10.658 5.8910.6580.951Z N OGH OG5.890.84.71m807、常压连续精馏塔分离二元理

14、想溶液，塔顶上升蒸汽组成 y1 0.96 （易挥发组分的摩尔分数，下同），在分凝器内冷凝蒸汽总量的 1/2（摩尔量），作为V , y1回流，余下的蒸汽在全凝器内全部冷凝作为塔顶产分凝器品。操作条件下，系统的相对挥发度2.4 。若已知回流比为最全凝器小回流比的 1.2 倍，当饱和蒸汽进料时，试 求 ： (1)L, x0V0, y0塔顶产品及回流液的组成；(2)由塔顶第二层理论板上升的蒸汽组成；（3）进料饱和蒸汽组成。* 答案 *y2D , xDx14精品 料推荐解：（ 1）求塔顶产品组成xD 和回流液组成x0对全凝 器有， V0D ， y0 xD。由出分凝器的汽液流量比求R ，即LL0.5V1R

15、D0.5VV0离开分凝器的汽液组成y0 与 x0 应满足相平衡关系， y10.96 与 x0 应满足精馏段操作线关系，所以： y0xDx02.4x0（ 1）1) x011.4 x01 (y1 0.96Rx0xD1xD（2）R 1x02R 12联立求解（ 1）和（ 2）得方程： x020.509 x01.371 0解得： x00.944代入相平衡方程解得：xD0.976（2）求塔顶第二层理论板上升的汽相组成y2 。离开第一层理论板的液相组成为x1y10.960.9091)y12.4 1.40.96(由精馏段操作线方程可得：y21x1xD0.50.909 0.976 / 2 0.94322（ 3）

16、 进料饱和蒸汽组成xF依题意 Rmin R /1.20.833xDye0.976ye0.833（3）Rminxeyexeyeyexe2.4 xe（ 4）(1)xe11.4xe1联立（ 3）和（ 4）可得： ye21.611ye0.380解得： ye0.587 ，则xFye0.287808、用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为 2.47。已知为饱和蒸汽进料，进料流量为150kmol / h ，进料组成为 0.4（摩尔分数），操作回流比为4，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的

17、组成； （2）精馏段及提馏段操作线方程； （ 3）回流比与最小回流比的比值；5精品 料推荐* 答案 *解：（1）有全塔物料衡算式可得： FDxDWW（1）xFFx由塔顶轻组分回收率定义可得：DD xF（2）FxD由塔底重组分回收率定义可得：WW (1xF )（ 3）F1xW将（ 2）和（ 3）代入（ 1）可得：xFD xFW (1xF ) xW1xW即0.40.970.40.95(10.4) xW ，解得：xW 0.02061xWDxFxWD xF，即0.40.02060.970.4FxDxWxDxD0.0206xD解得： xD0.929（2） 求精馏段及提馏段操作线方程精馏段操作线方程： y

18、RxxD40.9290.8x 0.1858R1Rx51 5 q 0 ， yd xF0.4由精馏段操作线方程可得：0.40.8xd0.1858xd0.2678由yxWydxWxxWxdxW得y0.02060.40.0206x0.02060.26780.0206化简得： y1.535 x 0.011（ 3） 求 R / Rmin q 0 ， yexF0.4则 xeye0.4(1) ye2.470.21251.47 0.4xDye0.9290.42.82Rminxe0.40.2125ye6精品 料推荐R / Rmin4 / 2.821.42倍809 某精馏塔流程如图所示。塔顶设置分凝器和全凝器。已知

19、 F500kmol / h ， q 1， xF 0.5 （摩尔分率，下同）， xD0.95 ， xW 0.05 ，V 0.8L ， yW 0.08设全塔挥发度恒定，物系符合恒摩尔流假定。试求：（ 1）回流比 R ；（ 2）离开塔顶第一块理论板的液体组成 x1 。1.解：（1）因为 q1，所以L L F则V0.8L0.8( LF )而VL0( R1)DVR1 0.8( LF )0.8( RF )(1)DDDFxDxW0.950.05代入（ 1）式解得： R3DxFxW0.50.052（2）由于是理论板，则离开塔顶第一块理论板的汽、液组成应满足相平衡方程，即x1y1(1) y1已知离开再沸器的汽、

20、液组成yW , xW ，由于再沸器相当于一块理论板，故yW , xW 也满足相平衡关系，可求得。yW (1xW )0.08(10.05)1.65xW (1yW )0.05(10.08)当塔顶设分凝器时，不影响精馏段操作线方程，则y1 , x0 应满足操作线方程。分凝器相当于一块理论板，故y0 , x0 满足精馏段操作线方程，即x0y0xD0.95(1) y0(1)xD1.650.9200.65 0.95y1Rx0xD30.9200.950.928R 1R 144则， x1y10.9280.887(1) y11.650.650.9287精品 料推荐10在某干燥器中干燥砂糖晶体，处理量为100kg

21、/h ，要求将湿基含水量由40减至 5。干燥介质为干球温 度 20 ， 湿 球 温 度 16 的 空 气 ， H 0 0.01kg/kg干气 经 预 热 器 加 热 至 80 后 送 至 干 燥 器 内 。t1 80 C, H 1 0.01kg/kg干气，空气在干燥器内为等焓变化过程，空气离开干燥器时温度为30，总压为101.3kPa。试求：（ 1）水分汽化量； （ 2）干燥产品量； （ 3）湿空气的消耗量； （ 4）加热器向空气提供的热量。解：（ 1）水分汽化量WG1G2G1 1w1 G1w1w2 G10.40.05 100 36.84kg/h1w21w210.05或X 1w10.42kg/

22、kg干料1w110.43X 2w20.051kg/kg干料1w21 0.0519GCG1 (1w1)100(1 0.4)60kg/hWG （ X1X ）60(21)36.84kg/hC2319（ 2）干燥产品量G2G1W10036.8463.16kg/h（ 3）预热后I 1(1.011.88H1 )t12492H1(1.01 1.88 0.01)8024920.01107.22kJ/kg干气出口空气：等焓过程I 2I 1即(1.011.88H 2 )t22492H 2107.22(1.011.88H 2 )302492H 2 107.22得： H 2 0.03kg/kg干气而WL（ H 2H

23、1）LW36.841842kg/hH 2H10.030.01湿空气用量LL(1H 0 ) 1842(10.01) 1860kg/h（ 4）预热器中的加热量：Qp L (I 1 I 0 ) LcH (t 1 t 0 )1842(1.011.880.01)(8020)31.58kW360011在常压干燥器中，将某物料从湿基含水量5干燥到0.5 。干燥器的生产能力为7200kg 干料 /h 。8精品 料推荐已知物料进、出口温度分别为25、 65，平均比热为1.8kJ/(kg ) 。干燥介质为温度 20、湿度 0.007kg kg 干气的空气，经预热器加热至120后送入干燥器，出干燥器的温度为80。干

24、燥器中不补充热量，且忽略热损失，试计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。解：物料干基含水量X 10.050.05263X 20.0050.0050250.00510.051W GC (X 1X 2 ) 7200(0.05263 0.005025)342.76kg/h又WL(H 2H1 )即342.76L (H 20.007)（1）干燥器中不补充热量，且忽略热损失，则QDL (I 2I 1 ) GC ( I 2 I 1 )0即L( I 1I 2 )GC (I 2 I 1 )（ 2）GC (I 2I 1 )GC cM 2 (21 )7200 1.8(65 25) 518400而 I1(1.011.88 0.007)1202492 0.007140.22I 2(1.011.88H 2 )802492H 280.82642.4H 2将上式代入（2）中，L(140.2280.82642.4H 2 )518400（ 3）联立（ 1）、（ 3）得： H 20.01685kg/kg干气， L 34798kg/h9精品 料推荐10精品 料推荐11精品 料推荐12精品 料推荐13精品 料推荐14精品 料推荐