注册化工师辅导习题

1,传热复习要点,传热速率q：单位时间通过整个换热面积传过的热量。J/s（稳态过程为定值）传热速率q：单位时间通过单位换热面积传递的热量，W/m2（即使是稳态过程，也会随传热面积的变化而变化）,2,平壁传热圆筒壁传热,3,圆形直管内的强制湍流：,注意单位,4,热辐射,注意式中各数取值,5,总传热速率方程,K的单位：W/m2K=J/m2Ks,当传热面为平面时,当传热面为圆筒时,注意式中各数取值,6,对数平均温差,7,8,9,传热习题1某炉壁由下列三种材料组成：耐火砖1=1.4W/(m),1=230mm，保温砖2=0.15W/(m),2=115mm，建筑砖3=0.8W/(m),3=230mm，若其内部温度t1=900，外壁温度t4=80，则单位面积的热损失为（）W/m2。6731020365793,10,11,传热习题2某蒸汽在套管换热器中冷凝，内管为25mm2.5mm钢管，管长2m。蒸汽在管外冷凝，冷却水走管内，管内流速为1m/s，冷却水的进口温度为20，出口温度为50，则管壁对水的膜系数为（）W/(m2)。4806237414867321,12,13,传热习题3将上题中的管径缩小一半，流速及其它条件都不变，则膜系数将变为原来的多少倍？10.51.1491.74,14,15,传热习题4将上题中的流速增加一倍，其它条件都不变，则膜系数将变为原来的多少倍？10.54.1491.74,16,17,传热习题5在套管换热器中，用冷水将流量为2000kg/h的硝基苯从80冷却到40。冷却水的进出口温度分别为15和35。试求冷却水用量。假设换热器热量损失可忽略。,18,19,传热习题6蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍，其导热系数也为内层的两倍。若将两层材料位置互换，而假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少？,20,21,传热习题7车间内有一高和宽各为3m的炉门（黑度=0.75），其表面温度为600，室内温度为27。试求：（1）由于炉门辐射而引起的散热速率；（2）若在炉门前25mm出放置一块和炉门尺寸相同而黑度为0.1的铝板作为热屏，则散热速率可降低多少？,22,23,24,25,传热习题8在套管换热器中用水冷却油，油和水呈并流流动。已知油的进出口温度分别为140和90，冷却水的进出口温度分别为20和32。现因工艺条件变动，要求油的出口温度降至70，而油和水的流量、进口温度均不变。若原换热器的管长为1m，试求将此换热器管长增至若干米后才能满足要求。设换热器的热损失可忽略，在本体所涉及的温度范围内油和水的比热容为常数。,26,27,28,传热习题9一套管换热器，用196kPa水蒸汽加热某料液，料液在54mm2mm的管道中流动，蒸汽在管外冷凝，已知料液进口温度为30，出口温度为60，流量为4000kg/h，已知料液对管壁的传热系数为500W/(m2)，蒸汽对管壁的传热系数为10000W/(m2)，管内壁的污垢热阻为0.0004m2K/W，忽略管壁及管外污垢的热阻，则：（1）以上换热器的管壁平均温度为（）（2）若蒸汽改为150kPa，料液出口温度为（）已知：196kPa时水蒸汽饱和温度为120，150kPa时水蒸汽饱和温度为109，料液的定压比热容Cp=1.9kJ/(kgK)，水蒸汽汽化潜热2200kJ/kg，改变条件后认为液体物性不变，传热系数不变。,29,30,传热习题10某生产过程中需用冷却水将油从105冷却至70，已知油的流量为6000kg/h，水的初温为22，流量为2000kg/h。现有一传热面积为10m2的套管换热器，问在下列两种流动形式下，换热器能否满足要求。（1）两流体呈逆流流动；（2）两流体呈并流流动。设换热器的总传热系数在两种情况相同，均为300W/(m2K)；油和水的平均比热容分别为1.9kJ/(kgK)和4.17kJ/(kgK)，热损失可以忽略。,31,32,33,34,传质复习要点（吸收）,亨利定律,35,填料层高度,VY+LXa=VYa+LX,逆流吸收操作线方程,传质单元高,36,NOG的两种计算方法：1，传质单元数法,2,吸收因数法,S解吸因数（脱吸因数）,37,传质复习要点（精馏）,38,双组分精馏体系的简捷计算,39,逐板计算,40,传质复习要点（萃取）,三角相图的用法杠杆规则,41,42,43,44,45,传质习题1在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分A。进塔气体组成为0.03（摩尔比），吸收率为99%，出塔液相组成为0.013（摩尔比）。操作压强为101.33kPa、温度为27，操作条件下相平衡关系为Y=2X（XY为摩尔比）。已知单位塔截面上惰性气体流量为54kmol/(m2h)，气相体积吸收总系数为0.95kmol/(m3.h.kPa)，试求所需的填料高度。,46,47,传质习题2在常压逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收空气-氨混合气中的氨。混合气的质量流速为580kg/(m2.h)，组成为6%（体积），吸收率为99%，水的质量流速为770kg/(m2.h)操作条件下的相平衡关系为Y*=0.9X（XY为摩尔比）。若填料层高度为4米，试求气相总传质单元高度。,48,49,50,传质习题3在常压连续精馏塔中分离含苯45%（摩尔分数，下同）的苯-甲苯混合液。要求馏出液组成为0.97，残液组成为0.03。操作条件下的物系平均相对挥发度为2.48。试分别计算以下两种进料热状况下的最小回流比。1.饱和液体进料2.饱和蒸汽进料,51,52,53,传质习题4某制皂厂有一精馏塔使用全凝器进行冷凝。已知xD=0.97（摩尔分数），回流比R=2，常压操作时，其气液平衡关系式为y=2.4x/(1+1.4x)，则y2和x1的值为（）和（）。1.0.987,0.972.0.944,0.9313.0.97,0.9314.0.944,0.875,54,55,传质习题5有一精馏塔用以分离=2的A、B两组分混合物，测得自下至上到某一板的蒸汽流量为110kmol/h，其组成为yA=0.3，从上一块板落到此板的液体流量为100kmol/h，其组成为xA=0.4。设A、B的摩尔汽化潜热近似相等，热损失为零。当该板的液相默弗里板效率Eml=0.8，则离开该板的汽液相组成y=()，x=()。,56,57,传质习题6精馏设计中，进料为气液混合物，且气液摩尔比为2：3，则进料热状态q值等于（）。,58,59,传质习题7在常压下将组成为0.52(易挥发组分的摩尔分数)的甲醇水混合物进行简单蒸馏，规定气化率为0.4，进料量为20kmol/h。试计算：1.馏出液的流量2.釜残液的组成3.馏出物的平均组成设操作范围内的汽液平衡关系为：y=0.46x+0.585,60,61,62,63,传质习题8A、B、S三元物系的相平衡关系如图所示，现将50kg的S与50kg的B相混，试求1.该混合物是否分成两相？若能分成两相，其组成和数量各为多少？2.在混合物中至少加多少A才能使混合物变成均相？3.从此均相混合物中除去30kg的S，剩余液体的数量和组成各为多少？,64,65,传质习题9用真空冷却法进行醋酸钠溶液的结晶，获得水合盐NaC2H3O2.2H2O。料液是80的40%醋酸钠水溶液，进料量是1000kg/h。结晶器内绝对压力是2064Pa。溶液的沸点升高可取为11.5。计算每小时结晶产量。已知数据：结晶热rcr=144kJ/kg水合物，溶液比热容cp=3.50kJ/(kg)，2064Pa下水的汽化热rs=2451.8kJ/kg，水的沸点为17.5。,66,考察代公式的能力，注意公式中各物理量的意义，单位及使用条件。原公式为：,67,传质习题10在常压干燥器中干燥某种湿物料。已知物料的临界含水量为0.01kg/kg绝干料。物料初始和最终干基含水量分别为0.25及0.0204。恒速阶段干燥时间为1小时，降速干燥阶段的干燥曲线为直线。试求物料在干燥器中至少要停留多长时间。物料干燥所需时间由下式计算：,68,69,传质习题11,70,71,传质习题12,设计精馏塔常以D表示塔顶流量，F表示进料量，q表示进料热状态参数。对于塔顶塔底温度都低于室温的低温精馏，下列那个说法是正确的：AD/F较大时，应采用较低的q，D/F较小时，应采用较高的q。BD/F较大时，应采用较高的q。D/F较小时，应采用较低的q。C不论D/F多大多小，均应采用较高的q。D不论D/F多大多小，均应采用较低的q。,72,q值小,q值大,73,D/F较大,D/F较小,q=1,q=0,进料组成,进料组成,74,75,76,反应复习要点,77,78,79,恒温变容反应,80,间歇反应器,81,平推流反应器,空间时间平均停留时间而,82,全混流反应器,83,反应习题1在100下,纯A在恒容间歇反应器中发生下列气相反应:AR+SA组分分压与时间关系见下表:试求在100，1atm下，进口物流中包含20%惰性物，A组份流量为100molA/h，达到95%转化率所需的平推流反应器的体积。,84,解：由数据表可知,PA0=0.8atm,转化率为95%（PA=0.04）时,反应时间为：140-40=100sec=,85,反应习题2液相反应：主反应付反应从有利于产品分布的观点出发，希望得到主反应产物最多，副反应产物最少，以下四种组合中，哪一个最好？,86,87,88,反应习题3对一气固相催化反应，特别是催化剂容易失活的反应（如催化裂化），或气固相非催化反应（如矿石的焙烧），应选择的反应器结构型式是哪一组：A流化床或移动床B流化床或滴流床C固定床或流化床D固定床或移动床,89,答：A理由：催化剂易失活，固定床不行，滴流床用于气液相反应。,90,反应习题4连续操作的反应器，若空速为2.5h-1，那么在规定的条件下，下列说法中哪个正确？A每小时进入反应器的物料量相当于2.5个反应器体积B每2.5小时就有相当于一个反应器体积的物料进入反应器C每小时进入反应器的物料量相当于1/2.5个反应器体积D每1/2.5小时就有相当于一个反应器体积的物料进入反应器,91,由空间速度（空速）的定义：Sv时间1单位时间内投入到反应器中的物料的体积与反应器有效容积或催化剂体积之比。A(D表达同样的意思),92,反应习题5在间歇搅拌槽式反应器中进行醇酸酯化反应反应物配比为A（mol）:B(mol)=1:4.97，反应在100下进行，反应器体积为1.2m3，每天生产2400千克醋酸丁酯，辅助生产时间为30分钟，混合物密度为750kg/m3，反应物装料系数为0.75，求反应物A转化率达到50%所需时间。,93,94,反应习题6等摩尔比的己二酸和己二醇在间歇反应器中以硫酸作为催化剂反应。若每天处理2400kg己二酸，每批操作辅助生产时间为1小时，反应器装料系数为0.75,转化率为80%时，求所需的反应器体积.,95,96,反应习题7二级可逆反应两股物料体积流量相同。物料容积为100升，反应速率常数k1=7m3/kmolmin，k2=3m3/kmolmin。当B的转化率为60%时，求每股物料的流量。,97,A0.12m3/minB0.15C0.1D0.05,98,99,反应习题8均相反应在一全混流反应器中进行：转化率为50%。现将反应器体积扩大到原反应器的4倍，其它条件不变，其转化率将变为：A70%B64%C73%D68%,100,101,反应习题9已知水煤气变换反应的正反应速率方程为：式中：yCOyCO2为一氧化碳和二氧化碳的瞬时摩尔分率；0.1013MPa压力及700K时的反应速率常数kw=0.0535kmol/(kg.h)。若催化剂的比表面为30m2/g，堆密度为1.13g/cm3，求以催化剂体积为基准的反应速率常数kv。,102,解：单位换算问题,103,反应习题10有一分解反应AP（目的产物）rp=k1CAAS（付产物）rs=k2CA2其中k1=1min-1，k2=1.5L/(mol.min)，CA0=5mol/L，CP0=CS0=0，体积流量为5m3/min，求转化率为90%时：1.全混流反应器出口目的产物P的浓度及所需的全混流反应器的体积；2.平推流反应器出口目的产物P的浓度及所需的平推流反应器的体积。,104,105,106,反应习题11,107,反应习题12,108,109,反应习题13,110,111,反应习题14,112,如果某一二级不可逆反应在初始浓度5mol/l下，反应到某一浓度需要285s，初始浓度1mol/l需要283s，那么，初始浓度为5mol/l反应到1mol/l需要多长时间？解：,113,在全混流反应器中进行如下等温液相反应：,A的初始浓度为2.5mol/L，A和C的出口浓