南京工业大学化工原理答疑计算题PPT课件

精品课件 1 1 弄清基本概念 2 熟悉基本公式推导过程 3 掌握解题思路和方法 要求 化原答疑安排 答疑邮箱 1660860450 或wwL 武老师 精品课件 2 1 U形压差计 3 机械能守恒方程 1 2基本公式 2 连续性方程 第一章流体流动 精品课件 3 6 Re计算 5 阻力计算 Fanning公式 4 层流阻力计算 海根 泊稷叶方程 精品课件 4 1 用泵自贮油池向高位槽输送矿物油 流量为38 4t h 池及槽皆敞口 高位槽中液面比池中液面高20m 管路总长 包括局部阻力 430m 进出口阻力不计 管径为 108 4mm 油的粘度为3430cP 密度为960kg m3 泵的效率为50 求泵的实际功率Na 1 3计算举例 精品课件 5 解 1 摩擦系数 层流 2 有效扬程He 在1 2截面间列机械能守恒方程 精品课件 6 3 求泵的实际功率Na 看清题目 已知ABC 求D 已知ABD 求C 等等 精品课件 7 1 管路特性曲线 泵特性曲线 2 泵的最安装高度 环境大气压 工质温度 由流量查附录 吸入管路阻力 2 2基本公式 第二章流体输送机械 精品课件 8 以允许吸上真空高度 HS 计算Hg max 3 比例定律 精品课件 9 2 3计算举例 1 某离心泵的特性可表达为 He 42 30V 2 He m V m3 min 已知生产装置中管路特性为He 30 2 88 105V2 He m V m3 s 试求生产中使用该泵的流量及有效功率 所输流体的密度为998 2kg m3 泵 He 42 30V 2 42 30 60V 2 42 1 08 105V2 1 管路 He 30 2 88 105V2 2 1 2 He He 得V 5 50 10 3m3 s 代入 1 得 He 42 1 08 105 5 50 10 3 2 38 7mNe gVHe 2 09 103w 解 精品课件 10 2 以2B19型水泵输送35 的水 已由工作点确定流量为5 5L s 由水泵样本查得 HS 6 8m 已知吸水管内径为50mm 当地大气压为9 8mH2O 吸水管阻力 Hf1 2 1 8mH2O 求最大几何安装高度 解 35 水的饱和蒸汽压 PV 5623 44N m2 35 水的密度 993 75kg m3 吸水管的流速 工作态的允许吸上真空高度 精品课件 11 离心泵最大几何安装高度 离心泵离开水面的最大安装高度为 3 73m 精品课件 12 1 过滤速率计算式 2 恒压过滤方程 3 2基本公式 第三章过滤沉降流态化 精品课件 13 3 球形颗粒自由沉降速度 当Rep 2 Stokes公式 当Rep 2 500 Allen公式 当Rep 500 2 105 Neuton公式 精品课件 14 3 3计算举例 1 一直径30 m的光滑球形固体颗粒在 a 1 2kg m3的空气中的有效重量 指重力减浮力 为其在20 水中有效重量的1 6倍 现测得该颗粒在上述水中的沉降速度为其在某密度为880kg m3的矿物油中沉降速度的4 3倍 试求该矿物油的黏度 已知20 水的黏度为1mPa S 解 现以下标a w o分别表示颗粒在空气 水 油中的沉降并设在油和水中沉降均属Stokes区 重力 pg dp3 6 浮力 ag dp3 6 精品课件 15 精品课件 16 2 用某叶滤机恒压过滤钛白水悬浮液 滤叶机过滤面积为1 312m2 共10只滤叶 测得 过滤10min得滤液1 31m3 再过滤10min共得滤液1 905m3 已知滤饼与滤液体积比n 0 1 试问 1 过滤至滤液量为2 755m3即停止 过滤时间是多少 滤饼厚度是多少mm 2 若滤饼洗涤与辅助时间共45min 滤饼生产能力是多少 m3 h 精品课件 17 解 求K qe 精品课件 18 G饼 VF t3 tw t辅 0 2755 40 2 45 3 23 10 3m3 min 0 194m3 h 滤饼 由0 212 2 0 21 0 01048 0 001206t3 t3 40 2min 求过滤时间 求滤饼厚度 过滤终了时 共得滤饼量V饼 0 21 0 1 13 12 0 2755m3滤饼厚度L 0 2755m3 13 12m2 0 021m 21mm L q 滤饼生产能力 精品课件 19 1 流体在管内强制对流给热 L Di 50 流速或流量加倍 2 串联传热 4 2基本公式 第四章传热与换热器 精品课件 20 3 传热系数 精品课件 21 4 3计算举例 1 在逆流操作的套管换热器中 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给热系数为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 管壁对水的对流给热系数为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 精品课件 22 Q W2cp1 T1 T2 1 11 3770 70 35 1 465 105W忽略热损失 则Q W2cp2 t2 t1 即1 465 105 1 67 4180 t2 15 解得t2 36 为薄壁园筒 按平壁近似计算K 1 2 1 2 930 1000 930 1000 481 9W m2 K A Q K tm 1 465 105 481 9 26 4 11 5m2 解 A 精品课件 23 B 精品课件 24 联立求解 1 2 解得T2 37 3 t2 34 6 精品课件 25 2 欲设计一列管式换热器 用110 的饱和水蒸气将1400kg h的常压空气由20 预热到95 1 若初步选定采用单管程换热器 空气走管程 管束由120根 25 2 5mm的铜管组成 试确定所需的管束长度 2 若选用双管程浮头式列管换热器 管子总数 管长及直径同上 空气流量及进口温度不变 则空气的出口温度有无变化 试计算之 在计算中 冷凝液膜的热阻 管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计 其空气平均温度下的物性可取 粘度 0 02cP 比热 Cp 1 0kJ kg 导热率 0 029W m 密度 1 076kg m3 4 3计算举例 精品课件 26 解 1 L Gi 1400 3600 120 4 0 022 10 32kg m2 s Re diGi 0 02 10 32 0 02 10 3 1 032 104 104Pr Cp 1000 0 02 10 3 0 029 0 69 i 0 023 Re0 8Pr0 4 di 0 023 0 029 1 032 104 0 8 0 690 4 0 02 46 7W m2 K Ki i 冷凝液膜的热阻 管壁及其两侧污垢热阻可忽略不计 Q WCCPC t Ai i tmAi WCCPC t2 t1 i tm 110 95 20 精品课件 27 tm 90 15 Ln 90 15 41 86 Ai 1400 103 95 20 3600 46 7 41 86 14 92m2 Ai n diLL Ai n di 14 92 120 0 02 1 98m 2m 2 改为双管程 管子总数不变 t2 Ln T t1 T t2 Ki Ai WCCpC 1 Ln T t1 T t2 KiAi WCCpC 2 K K u u 0 8 20 8 双管程 管束分二 流速加倍 由 1 2 Ln T t1 T t2 20 8Ln T t1 T t2 Ln 110 20 110 t2 20 8Ln 110 20 110 95 t2 106 精品课件 28 5 2基本公式 1 操作线方程 2 填料层高度 3 传质单元数 第五章气体吸收 精品课件 29 4 最小液气比 精品课件 30 5 3计算举例 1 某填料逆流吸收塔 用清水吸收尾气中的丙酮 若进塔气体中丙酮含量为5 气体流率为30kmol m2 h 液相流率为40kmol m2 h 此液体流率为最小流率的1 5倍 回收率95 体系服从亨利定律 液相传质单元高度HL 0 52m 气相体积分传质系数kya 0 05kmol m3 s y 求 1 液相出口浓度 2 填料层高度 精品课件 31 解 1 精品课件 32 2 精品课件 33 精品课件 34 2 拟在常压逆流操作的填料塔内 用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分A 入塔气体中A的摩尔分率y1 0 03 要求其回收率 95 已知操作条件下解吸因数1 A 0 8 平衡关系为y x 试计算 1 操作液气比为最小液气比的倍数 2 吸收液的浓度x1 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG 5 3计算举例 精品课件 35 解 求液气比 最小液气比 低浓度气体吸收 G L不变 精品课件 36 求液相出塔浓度x1 求汽相总传质单元数NOG 当操作线与平衡线平行 精品课件 37 6 2计算公式 第六章流体蒸馏 精品课件 38 6 3计算举例 1 常压下 用一块理论板 全凝器与塔釜组成的连续精馏塔分离某二元混合液 已知 进料xf 0 20 q 1 进料从塔上方加入 塔顶产品浓度xD 0 30 塔顶用全凝器 泡点回流 回流比为3 0 易挥发组分回收率 0 85 若平衡关系可用y Ax 表示 试计算A值 解 塔底组成 精品课件 39 提馏段 L R D qF 3 0 0 567F F 2 701F V V 1 q F V R 1 D 3 1 0 567F 2 268F 提馏段操作线 F xF W xW D xD L V y1 x1 y2 点 x1 y2 在提馏线上 y2 A xw x1 xD A y2 A 0 0691 1 191 0 30 A 0 0132解得 A 2 18 精品课件 40 2 如图 在由一块理论板和塔釜组成的精馏塔中 每小时向塔釜加入苯一甲苯混合液100kmol 苯含量为30 摩尔 下同 泡点进料 要求塔顶产品馏出液采出率D F 0 171 塔顶采用全凝器 回流液为饱和液体 回流比为3 塔釜间接蒸汽加热 相平衡方程y 2 5x 求每小时获得的顶馏出液量D 釜排出液量W及浓度xW 精品课件 41 解 物料衡算 D F 0 171 D 0 171 100 17 1kmol hW F D 82 9kmol h 逐板计算 y1 xD 2 5x1 x1 y1 2 5 0 4xD 精品课件 42 对轻组