化工原理总结与复习题

1、计算题:1、把内径为20mm长度为2m的塑料管，弯成倒U形，作为虹吸管使用。液体密度为1000kg/m3, 粘度为1mPa?s,为保持稳定流动，使槽内液面恒定。要想使流量为2m/h，虹吸管出口端距离槽内液面的距离 h需要多少米？(光滑管 入=0.0235，回弯头Z = 1.5，突然缩小Z = 0.5 )a-L2、如图所示常温下操作的水槽，下面的出水管直径为？57mm< 3.5mm>当出水阀全关闭时,m7h o压力表读数为30.4kPa ,而阀门开启后，压力表读数降至 20.3kPa。设压力表之前管路中的 压头损失为0.5m水柱，试求水的流量为多少损失为 hf 45rm/h ?欲使水

2、的流量增加10%，应将高位槽3、如图所示，有一高位槽输水系统，管径为2，试求水的流量为多少2?57mm< 3.5mn。已知水在管路中流动的机械能水面升高多少米?4、有一台离心泵的额定流量为16.8m3/h，扬程为18mo试问此泵能否将密度为1060kg/m3,流量为250L/min的液体，从敞口储槽向上输送到表压为30kPa的设备中？敞口储槽与高位设备的液位垂直距离为8.5m。管路的管径为 ？75.5mmX 3.75mm,管长为124m (包括直管长度和所有管件的当量长度)，摩擦系数为0.02 o 5、某工厂用？170mm< 5mm勺无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失，在管外

3、包两层绝热材料，第一层为厚 30mm勺矿渣棉，其热导率为 0.065W/(m? K);第二层为厚30mm勺石 灰棉，其热导率为 0.21W/(m? K)。管内壁温度为300C,保温层外表面温度为 40C。管路 长60mo求该管路的散热量。6、某离心泵在转速为1450r/min时，水的流量为18n3/h，扬程为20m水柱。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min时，泵的流量与扬程将变为多少？7、有直径为？38mm< 2mm的黄铜冷却管，假如管内生成厚度为1mm的水垢，水垢的热导率为入=1.163W/(m? C)。试计算水垢的热阻是

4、黄铜热阻的多少倍。黄铜的热导率入=110W/(m? C)。8、有一外径为100mm的水蒸气管，水蒸气的温度为160C。为了减少热量损失，在管外包覆厚度各为25mm的A、B两层绝热材料保温层，A与B的热导率分别为 0.15与0.05W/(m ?K)，试计算哪一种材料放在内层好。周围空气温度为20C，保温层外表面对周围空气的对流(包括热辐射)传热系数 a = 15W/(m? C )。保温层内表面温度在两种情况下都等于水 蒸气温度。9、在一单程列管式换热器中，欲用水将 出口温度分别为 的平均比热容为 冷却水的流量；15000kg/h的煤油从140 C冷却到40C，水的进、30C和40C，两流体逆流流

5、动。煤油的平均比热容为2.3kJ/(kg ? C )，水4.187 kJ/(kg ? C )。若换热器的总传热系数为300W/(m2? C)，试求：(1)(2)换热器的对数平均温度差t; (3)换热器的传热面积 A。10、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20C和在换热器使用的初期，冷却水及空气的出口温度分别为45 C和40 C，使用一年后，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 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？( 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？110C。由于污38

6、C,3)若使冷却水加(水>> 空气)(4)1为1100 W/m2 C,管外有某种液体沸腾，沸点为 50C，膜系数 2为5800 W /m2C。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0.005 m2 C/W。冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？ 11、有一换热器，管内通 90 C的热流体，膜系数在管的上口有大量12、如图所示，在一细金属管中的水保持25C,干空气(温度25C，总压101.325kPa )流过，管中的水气化后在管 中的空气中扩散，试计算在稳定状态下的气化速率。(25 C时水的饱2和蒸汽压为 3.168kPa , D= 0

7、.256cm /s )Pxi2513、在一吸收塔中，用清水在总压 0.1MPa、温度20C的条件下吸收混合气体中的 CQ,将 其组成从2%降至0.1%(莫尔分数)。20C时CQ水溶液的亨利系数 E= 144MPa吸收剂用量 为最小用量的 1.2 倍。试求液气比及溶液出口组成。14、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25C，进塔混合气体流量为 1000卅巾，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

8、Kya=125kmol/m3 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 X1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。15、用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A,吸收塔某截面上，气相主体中溶质 A的分压为5kPa,液相中溶质 A的莫尔分数为0.015。气膜传质系数kY= 2.5 X 105kmol/(m 2? s),液膜传质系数kx= 3.5 X 103kmol/(m 2?s)。气液平衡关系符合亨利定律，相平衡常数 作0

9、.7。总压为101.325kPa。试求气相总传质系数和溶质的传质速率，并分析吸收过程是气膜控制 还是液膜控制。16、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/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Ka=180kmol/m3 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 X1 (摩尔比) ； (2)气相总传质单元高度 HQG； ( 3 ) 气相总传质单元数 NQG； 17、某连续操作的精馏塔,泡点进料。已知操作线方程如下：q 线方程。

10、精馏段 y=0.8 X + 0.172提馏段y= 1.3x-0.018试求塔顶液体回流比、馏出液组成、塔釜气相回流比、釜液组成、进料组成及 18、用一精馏塔分离二元液体混合物，进料量 100kmol/h，易挥发组分xf=0.5，泡点进料, 得塔顶产品xd=0.9，塔底釜液xw=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a=2.25，塔顶为全凝器，求：(1)(2)(3)(4)塔顶和塔底的产品量( kmol/h )； 第一块塔板下降的液体组成X1为多少；写出提馏段操作线数值方程； 最小回流比。19、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

11、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：( 1 )塔顶、塔底产品组成；( 2)全凝器中每小时冷凝蒸气量；3） 蒸馏釜中每小时产生蒸气量（4） 若全塔平均0=3.0 ,塔顶第一块塔板默弗里效率Em=0.6 ,求离开塔顶第二块塔板的气相组成。20、在一连续操作的精馏塔中分离苯-甲苯溶液，其平均相对挥发度a = 2.46。进料流量为250kmol/h，其中苯的莫尔分数为0.4 , q= 1.2 o馏出液流量为 100kmol/h，其中苯的莫尔2）塔釜上一层理分数为0.97 O塔顶泡点回流，试计算（1）精馏段、提馏段操作线方程； 论板的下降液体组成。a= 2.92 O (1)2)离开第一理论3)21、在常压下连续操作精馏塔分离某双组分溶液。该物系的平均相对挥发度 离开塔顶第二理论板的液相组成X2= 0.75，试求离开该板的气相组成；板的液相组成xi= 0.088 ,若精馏段的液气比为 2/3，试计算离开第三层板的气相组成; 若为泡点回流，试求塔顶回流比；（4）精馏段操作线方程。22、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