化工原理计算练习题(含答案)

1、1.将浓度为95%勺硝酸自常压罐输送至常压设备中去，要求输送量为36m3/h,液体的扬升高度为 7ml输送管路由内径为80mmm勺钢化玻璃管构成， 总长为160 （包括所有局部阻力的当量长度）。现采用某种型号的耐酸泵，其性能列于本题附表中。问：该泵是否合用?Q(L/s)03691215H(m)19.51917.916.514.412(%)01730424644已知：酸液在输送温度下粘度为1.15 10-3Pas；密度为1545kg/m3。摩擦系数可取为 0.015。解：（1）对于本题，管路所需要压头通过在储槽液面（利方程求得：1-1 '）和常压设备液面（2-2'）之间列柏努22

2、U1Pi 口U2cz1H e -2gg2gP2Z2H fg式中 z1 0, z2 7m, p1 p2 0(表压)，u1 u2 0管内流速:u 驾 362 1.99m/sd23600*0.785* 0.080222管路压头损失：H fl一匕 J 0.015I60工99 6.06md 2g 0.08 2*9.81管路所需要的压头：He z1 z1H f 7 6.06 13.06m6以（L/s ）计的管路所需流量：Q 36*1000 10L/s360014.4m,当流量为管路所需要的10 L/s ,由附表可以看出，该泵在流量为12 L/s时所提供的压头即达到了它所提供的压头将会更高于管路所需要的13

3、.06m。因此我们说该泵对于该输送任务是可用的。3、如图用离心泵将20c的水由敞口水池送到一表压为 2.5atm的塔内，管径为。108 x 4mm管路全长100m（包 括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内）。已知： 水的流量为56.5m3 h-1,水的粘度为1厘泊，密度为1000kg m-3,管路摩擦系数可取为 0.024,计算并回答：（1）水在管内流动时白流动形态；（2）管路所需要的压头和有效功率；图2-1解：已知：d = 108-2 X4 = 100mm = 0.1m A=(兀 /4)d2 = 3.14 X (1/4) X 0.12= 0.785 X 10-2 ml+N l

4、e=100mQ = 56.5m3/hu = q/A = 56.5/(3600 X 0.785X 10-2) = 2m/s科=1cp = 10-3 Pa S p =1000 kg.m-3,入=0.024Re = dup/科 =0.1 X 2X 1000/10-3 = 2X 105 > 4000，水在管内流动呈湍流 以1-1面为水平基准面，在1-1与2-2面间列柏努利方程：Zi +(ui2/2g)+(p 1/ p g)+H=Z2+(u22/2g)+(p 2/ p g)+ + Hf- Zi=0, ui=0, p = 0 (表压)，Z2=18m, u2=0p2/p g=2.5X 9.81 X 1

5、04/(1000 X 9.81)=25m-Hf =入(l+ E le )/d(u 2/2g)=0.024 X (100/0.1) X 22/(2 X 9.81) = 4.9m.H = 18+25+4.9 = 47.9mNe = HQ p g = 47.9 X 1000 X 9.81 X 56.5/3600 = 7.4kwia用离心泵把20t的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定口各部分相对位置如本疏函所示口管路的直径均为小76 mm x2. 5 m叫在操作条斗 下，泵入口处真空表的读数为24. 66 x 10 1%；水流经吸 人性与排出管（不包括喷头）的能城损失可分别按 £瓯产2

6、与工储m = 10计算，由于管径不变,故式中 为吸入或排出管的流速后阻排水管与喷头连接处 的压力为98.07x10$ Pa（表压儿 试求泵的有效功率 答此二丸26 kW）【例35】用IS806M25型离心泵从一散口水槽中将清水输送到它处.槽内水面恒 定口该离心泵的最大输水量为前一/卜已知系吸入管路的吊头损失为L S m,试求输送 50七清水时泵的安装高度口当地大气压为100 kPa,解:根据式（2-25）计算泵的允许安装高度，即H 2£1-（必5成,一厅pg由附录看得50七水的密度口 =9孤kg/m，饱和蒸气压出= 12.34 kPa,由附录杳得。二60 mVh时IS806J25型离

7、心泵的必需气蚀余量（理小汨）-3. 5 故-100 x 103 -11 34 x 10J-3.5 -L5 =4.04 m泵的实际安装高度应低于4.2在本例计算中应注意，由于大流量下CVF5H）,较大，因此在求泵的允许安装高度时.应 以操作中可能出现的最大流量为依据。L在用水测定离心M件能的实验中,方流M为二 mVh时，泉出口处出力表和人口处真质表的读数分 别当l52kPti fll24. 7 kPti,轴功率为2 45 k幅，转速为2%)0 r/ min若I工审衣和压力表两测压口间的垂直距 离为 0.4 m.泵的进，出口管径相同，的测压II间管路流动阴，歌略不计 试计算该泉的效率，并列出该 效

8、率F策的性能*答：泉的效率为53. 1% ,其他性能略2.用某离心业以40 "人的流hi将贮水池中65七的熟水输送到凉水塔顶，并经喷头喷出而落入凉水 池中，以达到冷却的口的 巴知水住进人喷头之前需费维:持的kN的笈几力喷头人口较化水池水曲高名 m吸入管路和排出管路中压头损失分别为】m和5叫管路中的动1E头可以忽略不十 式选用合适的禽心 柒.并确定泉的安装高度 当地大气压按1UH k因计，答：泵的型号为顺由525,安装高度低于3 9小3*常压贮槽内懦有石油产品,莫密怪为7飙)上小，黏度小J 20小,在贮存条件下饱和蒸气压为80 kPa.现拟用65YMOB型油泵将此油品以15 m,/h的

9、流域送往表压力为177 kPa的设备内 贮槽液面恒定, 设备的油品人口比贮梢液面高5 m,吸入管踣和排出管路的全部压头损失分别为1 m和4 tn.试核算该案 是否合用.若油泵位于此僻液面以下L2 m处，问此泵能否正常操作？当地大气压按101T3 kP祖计. 答:能正常操作4. (12分)在内管为小180X 10mm的套管换热器中，将流量为3.5X 104kg/h的某液态姓从100c 冷去牌J60C,其平土§比热为2.38kJ/(kgK),环隙走冷却水，其进出口温度分别为20c和30C,平均比热为4.174 kJ/(kg.K), 两流体逆流流动，基于传热外表面积的总传热系数Ko=200

10、0W/(m2 K),热损失可以忽略。试求：(1)冷却水用量为多少kg/h?(2)所需的管长？解：(1)热负荷Q WhCph (T1 T2)(3分)3.5 104 2.38 1000 (100 60)W3600_ _ _ 一 59.26 10 W(2)冷却水用量WC_QCPC(t25_=9.26 105t1)4.174 103(3020)kg/s= 22.2kg/sAt (Tt2)(T t1)(100 30)(6020)K 5360 cmln(T-J21ln(10030)(T t1)(6020)传热回积AQ9.26-0 m2 8.64m2oKO Atm200053.6(3)平均温差= 8.0 1

11、04kg/h(2分)(3分)(3分)0.18所需的管长：L工 8.64 m 15.3m（1分）10 .在逆流换热器中，用初温为筑蓄的水将】.若kg%的油悻（出热容为L9 kJ/（蝙七人密度为第。 kn?）由的七冷却到30T：口换熬器的列管立程为彬5 mm x2.5 mm,水走管方，水偏和灌体低的游施代 热系敝分别为0 85 k如“d £）和L7。kW/（m' *霓）.污垢热阻可忽略 若水的出门温度不把商f 50t.试求换热器的传热面积二【答:S. = l3.9d）11 .在一管壳式换热器中用冷水将常JK下纯荒於TL冷瓶成饱和濯体.荒搀气的积亚垃勺 1 650 /，h,常压下配

12、的沸点为的，I七，汽化雌为多则ki/kfi.冷却水的进口温度为20七.流址为死心卜 k冢h.水的平均比熟容为4JE kj/（kg ' t ）e若总传热系教工/450 W/（ni3 Y：L试求推热器传热面积 5假设换热器的黑制失可忽略答;Sl&N）15,在某单壳程单管程列管换热器中，壳程为流量25000kg h的有机液体，其比热为1, 1Cp 1800J kg K ,由90c冷却至50C,进出口温度为25c和35C,两流体逆流流动。又知有机液2142体侧和水侧的对流传热系数分别为1200和5800W m K ，管外侧污垢热阻为1.7 10 m K W忽略管壁阻力和管内侧污垢热阻。

13、当管子规格为。25X2.5mm时，管长为3m,试求所需管子的根数。解一H：虱空和匹燕比球的混合北在性挨槎墉塔内 分离.要求微出液氯仿浓度为0.95（摩尔分率），渔 专为503用./为至涉髭,平均相对探发里为L5， 回流比为3*: （1）由上向下数第F理也塔板下降的液体组成;(3)第二断论塔板上升蕤气阻成.情看段各气上升藁，量爻卜降的液体量;?1 i+g-口 巧0.45=一四二1+(1,6-1)与 * 0.92R 1=- Xj + - XDR tl 1 NT241xO,92 t 0内£.0192 + 1(3) VM氯访=(质)=(R + 1 ) D(质) =(2 + 1 ) >5

14、0 kg / h= 150 kg / h119.35 kg / kmol M 四氯化碳= 153.8kg / kmolMm= (0.95 119.35 + 0.05 15/8) kg / kmol =121.1 kg / kmolV = (150kg/h)/( 121.1kg/kmol) = 1.24 kmol / h L (质)=R . D = 2L = 100 / 121.1 kmol / h = 0.826 kmol / h50 kg / h = 100 kg / h5.在连续精微塔中分离二硫化碳（ A）和四氯化碳（B）混合液，原料液流量为10000kg/h、组成为0.3 （质量分数，下

15、同）。若要求釜残液组成不大于0.05,二硫化碳回收率为 88%,试求微出液流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。6.在连续精微塔中分离两组分混合液，已知进料液量为100kmol/h、组成为0.45 （摩尔分数，下同）。饱和闻蕊2液体进料；操作回流比为 2.6,微出液组成为0.96,釜残液组成为0.02,试求:易挥发组分的回收率；（2）精微段操作线方程；（3）提储段操作线方程；7.在连续精微塔中分离两组理想溶液，原料液流量为100kmol/h ,泡点进料。精储段操作线方程和提储段操作方程分别为y 0.723x 0.263 和 y 1.25x 0.018试求精馏段和提馏段上升蒸气量。9. 在常压连续精馏塔中分离含苯0.4 （摩尔分数，下同）的苯甲苯混合液。饱和液体进料，馏出液组成为 0.9 ，釜残液组成为0.06。塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5 倍。在操作条件下，物系的平均相对挥发度为2.47。求第 2 块理论板上升的蒸气的组成。10. 在连续的精馏塔中，分离两组理想溶液。已知原料组成为0.3（摩尔分数，下同），泡点进料，馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.05，操作回流比为2.5，试写出精馏段操作线方程和提馏段操作线方程。11. 在连续的精馏塔中分离理想溶液，原料液组成为取为最小回流比的1.3倍，物