化工原理辅导1.docx

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1、编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共18页第 1 页 共 18 页1、某转子流量计出厂时用在常压下用 20的空气进行标定，其刻度范围为 1050m3/h。试计算用该流量计测定 50空气的流量，其体积流量范围为多少？2、一敞口水槽向表压为 49.1kPa 高位密闭容器送水，泵吸入管及排除管均为813mm，管路总长（包括所有局部阻力的当量长从度）为 85m，流体在管内流动的摩擦系数为0.02,容器液面高出水槽液面 20m水的密度为 1000kg/m3.已泵的特性方程为 H=50-5.5610-3qv2,(单位为 m,q

2、v单位为 m3/h)求；泵的流量及有效功率；若此系统输送的是密度为 1500kg/m3某种液体，泵的流量及有效功率又为若干？3、用离心泵将贮槽中的液体 输送到敞口高位槽，两槽液面保持恒定，高差 12m，管路内径为 38mm，管路总长为 50m(包括管件、阀门、弯头等局部阻力的当量长度)。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为 20mm，流量系数 CO为为 0.63，U 型管压差计读数为R为 540mm，指示液为汞（密度取 13600kg/m3）.操作条件下液体密度 1260kg/m3。黏度为 110-3Pa.s。求；单位质量流体经泵获得的能量(kJ/kg)。摩擦系数可按下式计算：湍流25.0Re

3、3164.0，层流时Re644、用离心泵将输水，泵的特性曲线方程为201.030vqH（式中 H 的单位为 m，qv的单位为hm3，下同），输水管路特性曲线方程为205.010veqH水的密度取 1000kg/m3.求：（1）管路中流体流量及泵的有效功率；（12 分）（2）若需要流量为 16hm3，应采取什么措施？采取措施后，两条特性曲线方程有什么变化（定量表示）？5、用离心泵向设备送水。已知泵特性方程为201.040QH，管路特性方程为203.025QHe，两式中 Q 的单位均为 m3/h，H 的单位为 m。试求：（1）泵的输送量；（2）若有两台相同的泵串联操作，则泵的输送量为多少？若并联操

4、作，输送量又为多少？4、某生产过程每年须生产滤液 3800 m3，年工作时间 5000h，采用间歇式过滤机，在恒压下每一操作周期为2.5h，其中过滤时间为 1.5h，将悬浮液在同样操作条件下测得过滤常数为 K=410-6m2/s；qe=2.510-2m3/m2。滤饼不洗涤，试求：（1）所需过滤面积，（2）今有过滤面积 8m2的过滤机，需要几台？5、BMS50/810-25 型板框压滤机，滤框尺寸为 81081025mm，共 36 个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为 K=2.7210-5m2/s；qe=3.4510-3m3/m2。每滤出 1 m3滤液的同时，生成 0.148 m

5、3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的 2 倍，辅助时间 15min，其生产能力为多少？2-3、采用过滤面积为 0.2m2的过滤机，对某悬浮液进行过滤常数的测定。操作压强差为 0.15MPa，温度为 20，过滤进行到 5 分钟时，共得滤液 0.034m3；进行到 10 分钟时，共得滤液 0.050 m3。试估算（1）过滤常数 K 和 qe；编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页 共18页第 2 页 共 18 页（2）按这种操作条件，过滤进行到 1 小时时的滤液总量。7、生产中要求在过滤时间 20min

6、内处理完 4 m3例 23 中料浆，操作条件同例 23,已知每 m3滤液可形成0.0342 m3滤饼。现使用的一台板框压滤机，滤框尺寸为 45045025mm，滤布同例 23，试求：（1）完成操作所需滤框数；（2）若洗涤时压强差与过滤时相同，滤液性质与水相近，洗涤水量为滤液体积的 1/6 时的洗涤时间（s）；（3）若每次辅助时间为 15min，该压滤机生产能力（m3滤液/h）。8、拟在 9.81103Pa 的恒定压强差下过滤某悬浮液。已知该悬浮液由直径为 0.1mm 的球形颗粒状物质悬浮于水中组成，过滤时形成不可压缩滤饼，其空隙率为 60%，水的粘度为 1.010Pas，过滤介质阻力可以忽略，

7、若每获得 1m3滤液所形成的滤饼体积为 0.333m3。试求：1）每平方米过滤面积上获得 1.5m3滤液所需的过滤时间；2）若将此过滤时间（或过滤面积、压差）延长一倍，可再得滤液多少？9、在一单壳程双管程列管式换热器中，用 130C 的饱和水蒸汽将 36000kg/h 的乙醇水溶液从 25C 加热到 80C。列管换热器由 90 根mm5.225，长 3m 的钢管管束组成。乙醇水溶液走管程，饱和水蒸汽走壳程。已知钢的导热系数为 45W/m K，乙醇水溶液在定性温度下的密度为 880kg/m3，粘度为 1.210-3Pa s，比热为 4.02KJ/kg K，导热系数为 0.42W/mK，水蒸汽的冷

8、凝对流传热系数为 104W/m2K，忽略垢层热阻及热损失。试问：（1）此换热器能否完成任务？（2）若乙醇水溶液流量增加 20%，若溶液进口温度、饱和水蒸汽压力不变的条件下，仍用原换热器，乙醇水溶液的出口温度变为多少？（乙醇水溶液的物性可视为不变）（3）若由双管程改为四管程，其它条件不变，乙醇水溶液的出口温度为多少？（没细讲）10、有一套管换热器，某流体走壳程，水走管程，逆流换热。工艺上要求将流量为 870kg/h 的此流体从 120C 冷却到 70C，其比热容为 3.36kJ/(kgK)，它对管壁的对流传热系数为 2326W/(m2K)，并可视为不变。已知内管为573.5mm 钢管，水的初温为

9、 20C，此换热器刚投入使用时很清洁，当流体出口温度为 70C 时，测得水出口温度为 50C，管壁对水的对流传热系数为 873W/(m2K)。试问：（1）由于冷却水的水质问题，管内壁结垢，使用一年后致使水的出口温度降为 45C，求内壁的污垢系数。（管壁热阻及外壁垢阻可忽略不计，管内外对流传热系数可视为不变）12 在一塔径为 0.8m 的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为 99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为 1400kg/h，气体总压为 101.3kPa，其中氨的分压为 1.333 kPa。若实际吸收剂用量为最小用量的 1.4倍，操作温度（293K）下的气液相平衡关系为

10、 Y*=0.75X，气相总体积吸收系数为 0.088kmol/m3s，试求（1）每小时用水量；（2）用平均推动力法求出所需填料层高度。解解编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页 共18页第 3 页 共 18 页(1)0132.03.101333.11y0134.00132.010132.01111yyY0000669.0)995.01(0134.0)1(12YY02X因混合气中氨含量很少，故kg/kmol29Mkmol/h7.47)0132.01(291400V5.08.0785.02由式（5-82）得kmol/h6.3

11、5075.00134.0)0000669.00134.0(7.472*121minXXYYVL实际吸收剂用量 L=1.4Lmin=1.435.6=49.8kmol/h(2)X1=X2+V（Y1Y2）/L=0+0128.08.49)0000669.00134.0(7.4700958.00128.075.075.01*1XY0*2Y00382.000958.00134.0*111YYY0000669.000000669.0*222YYY000928.00000669.000382.0ln0000669.000382.0ln2121mYYYYYOGN=m21YYY=36.14000928.00000

12、669.00134.0aKVHYOG=m30.05.0088.03600/7.47OGOGHNZ=14.360.30=4.32m编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页 共18页第 4 页 共 18 页【例 5-10】用清水逆流吸收混合气体中的 CO2，已知混合气体的流量为 300 标准 m3/h，进塔气体中 CO2含量为 0.06（摩尔分率），操作液气比为最小液气比的 1.6 倍，传质单元高度为 0.8m。操作条件下物系的平衡关系为 Y1200X。要求 CO2吸收率为 95，试求：（1）吸收液组成及吸收剂流量；（2）写出

13、操作线方程；（3）填料层高度。解：（1）由已知可知惰性气体流量h12.59kmol/0.06)14.22300（VX2=0，121Y-YY最小液气比mmYYYXXYYVL/2212*121min操作液气比1824120095.06.16.16.1minmVLVL吸收剂流量LVVL182412.5922964kmol/h064.006.0106.01111yyY吸收液组成51221211033.31824/95.0064.0)(YLVXYYLVXX(2)操作线方程)1033.31824064.0(1824)(511XXVLYXVLY整理得Y=1824X+3.2610-3(3)脱吸因数658.01

14、8241200LmVSSmXYmXYSSNOG2221)1(ln1189.5658.095.011)658.01(ln658.011OGN编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页 共18页第 5 页 共 18 页m71.48.089.5OGOGHNZ807、常压连续精馏塔分离二元理想溶液，塔顶上升蒸汽组成10.96y（易挥发组分的摩尔分数，下同），在分凝器内冷凝蒸汽总量的 1/2（摩尔量），作为回流，余下的蒸汽在全凝器内全部冷凝作为塔顶产品。操作条件下，系统的相对挥发度2.4。若已知回流比为最小回流比的 1.2 倍，当饱和

15、蒸汽进料时，试求：(1)塔顶产品及回流液的组成；(2)由塔顶第二层理论板上升的蒸汽组成；（3）进料饱和蒸汽组成。*答案答案*解：（1）求塔顶产品组成Dx和回流液组成0 x对全凝器有，0VD，0Dyx。由出分凝器的汽液流量比求R，即00.510.5LLVRVDV离开分凝器的汽液组成0y与0 x应满足相平衡关系，10.96y 与0 x应满足精馏段操作线关系，所以：000002.41(1)1 1.4Dxxyxxx（1）10010.961122DDRxxyxxRR（2）联立求解（1）和（2）得方程：2000.5091.3710 xx解得：00.944x 代入相平衡方程解得：0.976Dx（2）求塔顶第

16、二层理论板上升的汽相组成2y。离开第一层理论板的液相组成为1110.960.909(1)2.4 1.4 0.96yxy由精馏段操作线方程可得：2110.5 0.9090.976/20.94322Dxyx（3）进料饱和蒸汽组成Fx1,V y分凝器全凝器00,V y,DD x2y1x0,L x编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页 共18页第 6 页 共 18 页依题意min/1.20.833RRmin0.9760.833DeeeeeexyyRyxyx（3）2.41(1)1 1.4eeeeexxyxx（4）联立（3）和（4）

17、可得：21.6110.380eeyy解得：0.587ey，则0.287Fexy808、用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯溶液，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为 2.47。已知为饱和蒸汽进料，进料流量为150/kmol h，进料组成为 0.4（摩尔分数），操作回流比为 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的组成；（2）精馏段及提馏段操作线方程；（3）回流比与最小回流比的比值；*答案答案*解：（1）有全塔物料衡算式可得：FDWDWxxxFF（1）由塔顶轻组分回收率定义可得：DFDDxFx（2）由塔底重组分回收

18、率定义可得：(1)1WFWxWFx（3）将（2）和（3）代入（1）可得：(1)1WFFDFWWxxxxx即0.95(1 0.4)0.40.97 0.41WWxx，解得：0.0206Wx FWDFDWDxxDxFxxx，即0.40.02060.97 0.40.0206DDxx解得：0.929Dx（2）求精馏段及提馏段操作线方程精馏段操作线方程：40.9290.80.18581155DRxyxxxRR0q，0.4dFyx编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页 共18页第 7 页 共 18 页由精馏段操作线方程可得：0.40.

19、80.18580.2678ddxx由WdWWdWyxyxxxxx得0.02060.40.02060.02060.26780.0206yx化简得：1.5350.011yx（3）求min/R R0q，0.4eFyx则0.40.2125(1)2.47 1.47 0.4eeeyxymin0.9290.42.820.40.2125DeeexyRyxmin/4/2.821.42R R倍809 某精馏塔流程如图所示。塔顶设置分凝器和全凝器。已知500/Fkmol h，1q，0.5Fx（摩尔分率，下同），0.95Dx，0.05Wx，0.8VL，0.08Wy设全塔挥发度恒定，物系符合恒摩尔流假定。试求：（1）回

20、流比R；（2）离开塔顶第一块理论板的液体组成1x。1.解：（1）因为1q，所以LLF 则0.80.8()VLLF而0(1)VLVRD10.8()0.8()(1)LFFRRDDD 0.950.0520.50.05DWFWxxFDxx代入（1）式解得：3R 编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共18页第 8 页 共 18 页（2）由于是理论板，则离开塔顶第一块理论板的汽、液组成应满足相平衡方程，即111(1)yxy已知离开再沸器的汽、液组成,WWyx，由于再沸器相当于一块理论板，故,WWyx也满足相平衡关系，可求得。(1

21、)0.08(1 0.05)1.65(1)0.05(1 0.08)WWWWyxxy当塔顶设分凝器时，不影响精馏段操作线方程，则10,y x应满足操作线方程。分凝器相当于一块理论板，故00,y x满足精馏段操作线方程，即0000.950.920(1)(1)1.650.65 0.95DDyxxyx1030.950.9200.9281144DRxyxRR则，1110.9280.887(1)1.650.65 0.928yxy10在某干燥器中干燥砂糖晶体，处理量为 100kg/h，要求将湿基含水量由 40减至 5。干燥介质为干球温 度 20 ，湿 球 温 度 16 的 空 气，干气kg/kg01.00H经

22、 预 热 器 加 热 至 80 后 送 至 干 燥 器 内。干气kg/kg01.0,C8011Ht，空气在干燥器内为等焓变化过程，空气离开干燥器时温度为30，总压为101.3kPa。试求：（1）水分汽化量；（2）干燥产品量；（3）湿空气的消耗量；（4）加热器向空气提供的热量。解：（1）水分汽化量kg/h84.3610005.0105.04.01111221121121GwwwGwwGGGW或干料kg/kg324.014.01111wwX干料kg/kg19105.0105.01222wwXkg/h60)4.01(100)1(11wGGCkg/h84.36)19132(6021）（XXGWC（2）

23、干燥产品量kg/h16.6384.3610012WGG（3）编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共18页第 9 页 共 18 页预热后干气kJ/kg22.10701.0249280)01.088.101.1(2492)88.101.1(1111HtHI出口空气：等焓过程12II即22.1072492)88.101.1(222HtH22.107249230)88.101.1(22HH得：干气kg/kg03.02H而）（12HHLWkg/h184201.003.084.3612HHWL湿空气用量kg/h1860)01.0

24、1(1842)1(0HLL（4）预热器中的加热量：kW58.31)2080()01.088.101.1(36001842)()(0101ttLcIILQHp11在常压干燥器中，将某物料从湿基含水量 5干燥到 0.5。干燥器的生产能力为 7200kg 干料/h。已知物料进、出口温度分别为 25、65，平均比热为 1.8kJ/(kg)。干燥介质为温度 20、湿度 0.007kgkg 干气的空气，经预热器加热至 120后送入干燥器，出干燥器的温度为 80。干燥器中不补充热量，且忽略热损失，试计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。解：物料干基含水量05263.005.0105.01X00502

25、5.0005.01005.02Xkg/h76.342)005025.005263.0(7200)(21XXGWC又)(12HHLW即)007.0(76.3422HL（1）干燥器中不补充热量，且忽略热损失，则0)()(1212IIGIILQCD即)()(1221IIGIILC（2）编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第10页 共18页第 10 页 共 18 页518400)2565(8.17200)()(12212MCCcGIIG而22.140007.02492120)007.088.101.1(1I22224.26428.8

26、0249280)88.101.1(HHHI将上式代入（2）中，518400)4.26428.8022.140(2HL（3）联立（1）、（3）得：kg/h34798kg/kg01685.02LH干气，编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第11页 共18页第 11 页 共 18 页编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第12页 共18页第 12 页 共 18 页编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页

27、码：第13页 共18页第 13 页 共 18 页编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第14页 共18页第 14 页 共 18 页编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第15页 共18页第 15 页 共 18 页编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第16页 共18页第 16 页 共 18 页编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第17页 共18页第 17 页 共 18 页编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第18页 共18页第 18 页 共 18 页