化工原理课堂测试

1.对某悬浮液进行恒压过滤。已知过滤时间为300s时，所得滤液体积为0.75m3，且过滤面积为1m2，恒压过滤常数K=510-3m2/s。若要再得滤液体积0.75m3，则又需过滤时间为多少s。2.某化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液（密度为1000kg/m3）输送至吸收塔顶，经喷嘴喷出，如附图所示。泵的入口管为φ108×4mm的钢管，管中的流速为1.2m/s，出口管为φ76×3mm的钢管。贮液池中碱液的深度为1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m。碱液流经所有管路的能量损失为30.8J/kg（不包括喷嘴），在喷嘴入口处的压力为29.4kPa（表压）。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率。解：由得

所以

解：如图所示，取碱液池中液面为1-1′截面，塔顶喷嘴入口处为2-2′截面，并且以1-1′截面为基准水平面。在1-1′和2-2′截面间列柏努利方程

其中：z1=0；p1=0（表压）；

u1≈0

z2=20-1.5=18.5m；p2=29.4×103Pa（表压）已知泵入口管的尺寸及碱液流速，可根据连续性方程计算泵出口管中碱液的流速：ρ=1100kg/m3，ΣWf=30.8J/kg将以上各值代入，可求得输送碱液所需的外加能量碱液的质量流量泵的有效功率泵的效率为60%，则泵的轴功率1.在并流换热器中,用水冷却油。水的进、出口温度分别为15℃和40℃,油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃,设油和水的流量、进口温度及物性均不变,若原换热器的管长为1m,求将此换热器的管长增加多少米才能满足要求。换热器的热损失可忽略。传热部分课堂测试2.一单程列管式换热器,由直径为Φ25×2.5mm的钢管束组成。苯在换热器的管内流动,流量为1.25kg/s，由80℃冷却到30℃，冷却水在管间和苯呈逆流流动,进口水温为20℃,出口不超过50℃。已知水侧和苯侧的对流传热系数分别为1.70和0.85kW／(ｍ2·℃)，污垢热阻和换热器的热损失可忽略，求换热器的传热面积。苯的平均比热为1.9kJ/(kg·℃),管壁材料的导热系数为45W/(m·℃)。解：原平均温度差Δt1=150-15=135℃,Δt2=100-40=60℃

Δtm=（135-60）/ln（135/60）=92.5℃

由热量衡算Q=WhCph（T1-T2）=WcCpc（t2-t1）

WhCph/WcCpc=（t2-t1）/（T1-T2）=（40-15）/（150-100）=0.5

当油的温度降至80℃时,由热量衡算得

Q=WhCph（150-80）=WcCpc（t2'-15）或WhCph/WcCpc=（t2'-15）/（150-80）=0.5解得t2'=50℃

新的平均温度差，Δt1=150-15=135℃,Δt2=80-50=30℃，

Δtm'=（135-30）/ln（135/30）=69.8℃

由传热速率方程可分别得原换热器WhCph（150-100）=KSΔtm=KnπdL（92.5）新换热器WhCph（150-80）=KS'Δtm=KnπdL'（69.8）∴L'=（70/50）×（92.5/69.8）×1=1.855mΔL=1.855–1=0.855m解：由总传热速率方程式

Q=KOSOΔtm

式中

Q=WhCph（T1–T2）=1.25×1.9×103×（80-30）=118.8kW

kW／(ｍ2·℃)

℃

m21.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α=2.25，塔顶为全凝器，求：①塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；②第一块塔板下降的液体组成x1为多少；③写出提馏段操作线数值方程；④最小回流比。2.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，平均相对挥发度为2.47，饱和蒸汽进料。已知进料量为150kmol/h，进料组成为0.4（摩尔分率），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组成；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程；（4）回流比与最小回流比的比值；解：（1）塔顶和塔底的产品量（kmol/h）；

F=D+W=100

（1）

上述两式联立求解得

W=47.06kmol/hD=52.94kmol/h（2）因塔顶为全凝器，

（3）写出提馏段操作线数值方程；

（4）最小回流比。泡点进料，q=1,

解：（1）塔顶馏出液及塔釜采出液组成；

F=D+W+150求解得：

W=87.3kmol/h，

D=62.7kmol/h

xW=0.0206，

xD